隨著電動車普及與高耗能資料中心的擴張，電力消耗正急速攀升，預計至2030年將新增35GW的用電需求。透過創新將電網轉型為具韌性、安全性與永續性的系統，打造更具韌性、高效、智慧化電網的需求刻不容緩。
電網正面臨巨大壓力，包括需求飆升、系統與標準老舊過時，以及極端氣候的衝擊。這三重壓力凸顯了基礎設施的重要性，以及打造更具韌性、高效、智慧化電網的迫切需求。
隨著電動車普及與高耗能資料中心的擴張，電力消耗正急速攀升，預計至2030年將新增35GW的用電需求。僅僅是資料中心，預計到2028年將消耗美國12%的電力(圖1)，這相當於5,500萬戶家庭的用電量。位於「資料中心走廊」(Data Center Alley)的維吉尼亞州議會的一份報告警示，電力需求的增加可能超出公用事業公司的供應能力。高盛(Goldman Sachs)亦認同此預測，指出60%的能源必須來自新增產能。
需求飆升、加上淨零排放目標，意味著輸電容量必須倍增。然而，鑒於許可流程需耗時逾五年，公用事業公司深知電網現代化至關重要，尤其當老舊基礎設施已難以負荷現行需求。
當前的挑戰在於透過創新將電網轉型為具韌性、安全性與永續性的系統。推動這項轉型的主要驅動因素包括：
可再生能源
預計到2026年，可再生能源將成為最大電力來源。然而，太陽能與風力發電的間歇性特性需要透過電網升級，才能在不影響可靠性的情況下處理這些波動。電池技術的進步，包括鐵空氣電池與鈉離子電池系統，將透過快速儲存過剩電力供後續使用，來緩解此問題，以延長放電時間、提升效率並降低成本。
儲能
新型儲能技術的整合將成為現代化進程的重要部分。鋰離子電池具備高能量密度與快速充電特性，除支援可再生能源外，更適用於電動車及電網級儲能等多元領域。其他考量選項包含抽水蓄能、壓縮空氣儲能及熱能儲能等長效儲能技術。結合固態電池、氫能及重力儲能系統等技術，將提升系統穩定性，推動電網轉型為更具韌性與可靠性的基礎設施。
智慧電網技術
打造更高效的基礎設施與系統，需要整合更多智慧功能。預測分析、AI驅動的電網管理及自主能源系統將被廣泛部署。這些技術將監控、控制並最佳化電力分配，以提升整體效率。
先進通訊技術
電力網作為網路物理系統(Cyber-Physical System)，隨著技術演進，無縫通訊至關重要，不僅能確保電力傳輸與接收，更能即時偵測損耗。現代化升級將整合5G網路，提升資料傳輸速率並降低延遲。先進計量基礎設施將實現雙向通訊與流量管理，為公用事業提供更詳細的用電資料。隨著物聯網裝置在網路邊緣大量普及，將進一步提升電網的運作效率與應變能力。
網路安全
隨著可再生能源與潔淨能源政策推動電網高度互聯，惡意國家與非國家行為者能利用的漏洞也隨之增加。建立強健的安全防護體系，對於降低攻擊風險與保護關鍵基礎設施至關重要。
為應對風險並提升韌性，公用事業公司必須在多個領域強化安全態勢。採取網路分段策略有助於限制惡意軟體與網路攻擊，同時透過資料加密防止未經授權存取，並部署入侵偵測系統來監控可疑網路活動。而在營運層面，培訓、事件應變計畫及定期稽核對於對抗不斷演變的威脅與強化安全性十分重要。
測試範圍擴大
隨著更多系統與技術如分散式能源資源、充電站及發電資產等被嵌入，必須對其進行嚴格評估。例如電動車必須能穩定充電而不致造成電力系統過載；AI工具可模擬真實負載，確保系統能可靠支撐尖峰需求。管理涵蓋太陽能、風能、儲能與電網系統的電力，需運用先進電力電子技術，進一步擴大了測試需求。隨著電網在複雜的硬體與軟體網路中轉型，量測將在決定變革步伐方面發揮關鍵作用。
驅動未來能源
面對持續攀升的用電需求與雄心勃勃的永續發展目標，電網現代化勢在必行。技術創新將推動轉型進程，涵蓋可再生能源、分散式能源資源、電池儲能及網路安全等領域。至2030年，電力產生、分配與消費的格局將與十年前的樣貌截然不同。此轉型將打造更永續、可靠且安全的電網，以支撐日益智慧化與聯網化的世界需求。
