電業(yè)過(guò)去是“數(shù)十年如一日”的穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)，如今在供給與消費(fèi)端，電業(yè)都正進(jìn)行急速的演變，全球各國(guó)許多官方或民間調(diào)研機(jī)構(gòu)察覺(jué)此一大變化趨勢(shì)，紛紛發(fā)表相關(guān)研究報(bào)告，麻省理工學(xué)院（MIT）也跟上潮流，2016 年底發(fā)表《未來(lái)電業(yè)》（Utility of the Future）報(bào)告，期望能成為國(guó)家與產(chǎn)業(yè)的能源政策指引。
《未來(lái)電業(yè)》報(bào)告出自麻省理工學(xué)院能源研究計(jì)劃（MIT Energy Initiative，MITEI），期望能成為能源領(lǐng)域關(guān)鍵議題的平衡客觀(guān)與分析導(dǎo)向報(bào)告，作為政府決策者、能源管理部門(mén)、電力公司、民間既有企業(yè)與新創(chuàng)公司、能源企業(yè)投資者的決策指引，讓世人能更了解目前引領(lǐng)全球電力系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。研究報(bào)告由23 個(gè)能源領(lǐng)域組織共襄盛舉，基礎(chǔ)資料蒐集長(zhǎng)達(dá)2 年，并建立量化模型與分析。麻省理工學(xué)院能源研究計(jì)劃表示，這份報(bào)告并非要預(yù)測(cè)未來(lái)，而是要促進(jìn)未來(lái)的發(fā)展。
報(bào)告開(kāi)宗明義闡述，更多分布式技術(shù)的發(fā)展，包括彈性供給、分布式發(fā)電、能源儲(chǔ)存，以及先進(jìn)的電力電子與控制裝置，對(duì)電力的供需提供新的選項(xiàng)，在許多案例中，這些新發(fā)展，來(lái)自于電力系統(tǒng)逐漸數(shù)碼化發(fā)展，使得電力系統(tǒng)相關(guān)的資訊與通訊技術(shù)越來(lái)越廉價(jià)且普及。因此，《未來(lái)電業(yè)》報(bào)告打算檢視未來(lái)10 至15 年電力供需在全球不同區(qū)域與不同管理機(jī)制下將如何發(fā)展，主要專(zhuān)研歐美部分。
《未來(lái)電業(yè)》報(bào)告指出，歐美與其他低區(qū)的電力系統(tǒng)，正受到幾項(xiàng)關(guān)鍵趨勢(shì)影響：電力系統(tǒng)逐漸去中心化、分布式能源包括近來(lái)的能源儲(chǔ)存成長(zhǎng)、用電戶(hù)日益主動(dòng)對(duì)電力價(jià)格產(chǎn)生反應(yīng)、資通訊技術(shù)進(jìn)步使用電更智慧化且在任何不同規(guī)模都能更有效率、具變動(dòng)性的可再生能源如風(fēng)能與太陽(yáng)能的成長(zhǎng)、受全球減碳努力影響而必須進(jìn)行電力來(lái)源減碳、電力系統(tǒng)日益與通訊和交通等其他基礎(chǔ)建設(shè)系統(tǒng)結(jié)合，提升了電力在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性。
以上關(guān)鍵趨勢(shì)，都指向報(bào)告所專(zhuān)注的中心主題：今日主要以集中式電網(wǎng)、由上而下結(jié)構(gòu)組成的電力服務(wù)，在未來(lái)將改變?yōu)槿绾翁峁?/p>
《未來(lái)電業(yè)》認(rèn)為將是分布式能源的崛起。雖然當(dāng)前大多數(shù)電力系統(tǒng)中分布式能源都還只占極少部分，但成長(zhǎng)的速度相當(dāng)快速，許多分布式能源裝置不見(jiàn)得是太陽(yáng)能電池，或是電池儲(chǔ)能這樣專(zhuān)為供電存在的裝置，還包括原本是其他用途，而能結(jié)合到電力應(yīng)用的裝置，包括電動(dòng)車(chē)、冷藏設(shè)施（可用于儲(chǔ)冷儲(chǔ)能）、大樓建筑的儲(chǔ)熱或儲(chǔ)冷設(shè)施等。
可再生能源如太陽(yáng)能，可集中式應(yīng)用，也可做為分布式能源，但分布式能源的發(fā)展與太陽(yáng)能有密切相關(guān)，在德國(guó)，98% 太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)，總發(fā)電容量達(dá)40 吉瓦（gigawatt），都連接中、低壓輸配電網(wǎng)，85% 德國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電容量來(lái)自小于1 百萬(wàn)瓦（megawatt）容量的分布式系統(tǒng)。
在美國(guó)，2015 年，分布式太陽(yáng)能占所有新增發(fā)電容量的11%，雖然美國(guó)全國(guó)的太陽(yáng)能滲透率仍低，但加州與夏威夷發(fā)展快速，在加州有十分之一家戶(hù)擁有屋頂太陽(yáng)能，夏威夷則五分之一家戶(hù)擁有屋頂太陽(yáng)能；除了分布式太陽(yáng)能以外，熱電共生與燃料電池占了美國(guó)2015 年發(fā)電容量8%，并且持續(xù)成長(zhǎng)中；美國(guó)75% 備援電力設(shè)備是柴油發(fā)電機(jī)與小型燃?xì)獍l(fā)電，也都是分布式能源；而陸上風(fēng)力發(fā)電也有許多是連接到中、低壓輸配電網(wǎng)。
能源儲(chǔ)存方面，2015年美國(guó)抽蓄水力發(fā)電以外的能源儲(chǔ)存技術(shù)成長(zhǎng)超過(guò)240%，其中不論鋰電池或液流電池等儲(chǔ)能設(shè)備，經(jīng)常是分布式設(shè)置，大多貼近用戶(hù)，且平均容量為2.8 百萬(wàn)瓦，美東PJM 輸配區(qū)域中有80% 需求反應(yīng)資源來(lái)自于空調(diào)系統(tǒng)、熱水器，以及電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
分布式能源的發(fā)展，與智慧電網(wǎng)的資通訊科技發(fā)展，可說(shuō)相輔相成，例如相關(guān)技術(shù)進(jìn)步支持了需求反應(yīng)的發(fā)展，美東PJM 輸配區(qū)域?yàn)槠渲械念I(lǐng)先者，在2015 年，PJM 區(qū)域的彈性需求反應(yīng)提供商總共賺進(jìn)約8.25 億美元營(yíng)收，而PJM 已經(jīng)核準(zhǔn)2019 至2020 年將有11 吉瓦的需求反應(yīng)資源加入。而紐約獨(dú)立電網(wǎng)（NYISO）則有超過(guò)1 吉瓦需求反應(yīng)資源。
電網(wǎng)數(shù)碼化發(fā)展也體現(xiàn)在智慧電表的普及上，美國(guó)目前已有5,900 萬(wàn)個(gè)智慧電表，相當(dāng)于4 成電表總數(shù)，歐盟則預(yù)計(jì)2020 年時(shí)達(dá)到智慧電表安裝率72%。這些數(shù)碼化基礎(chǔ)建設(shè)普及，成為無(wú)數(shù)新創(chuàng)事業(yè)誕生的溫床，提供各種監(jiān)控用電到控制整合服務(wù)，也同時(shí)讓主動(dòng)式電網(wǎng)管理技術(shù)從過(guò)去的理論有機(jī)會(huì)落實(shí)，電力公司因而規(guī)劃利用需求反應(yīng)與分布式能源資源，來(lái)免除昂貴的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)工程。
《未來(lái)電業(yè)》也體認(rèn)到可再生能源的快速發(fā)展，將使得未來(lái)電力供應(yīng)可再生能源比例提升，2015 年全球可再生能源發(fā)出2,130 億度電，差不多相當(dāng)于2015 年的電力需求增量，2015 年全球投資2,860 億美元，安裝約134 吉瓦發(fā)電容量水力發(fā)電以外的可再生能源，相當(dāng)于全球新增發(fā)電容量的54%，全世界各大電力市場(chǎng)，包括歐美、中國(guó)、印度、巴西、墨西哥都正計(jì)劃在近幾十年內(nèi)大幅增加可再生能源。
電價(jià)計(jì)費(fèi)方式不該全電網(wǎng)統(tǒng)一定價(jià)
可再生能源的快速成長(zhǎng)，與全球減碳的努力息息相關(guān)，自從2015 年12 月的巴黎峰會(huì)之后，全球各國(guó)積極減少溫室氣體排放量，許多國(guó)家都訂下積極的減碳目標(biāo)。預(yù)期電力領(lǐng)域使用的化石燃料量，在2025 年即將達(dá)到高點(diǎn)反轉(zhuǎn)，此后逐年下降，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)距離現(xiàn)在已經(jīng)不到10 年。
電力系統(tǒng)正與其他基礎(chǔ)建設(shè)與關(guān)鍵領(lǐng)域連結(jié)越來(lái)越密切，最顯著的領(lǐng)域是天然氣，美國(guó)過(guò)去25 年來(lái)天然氣占電力來(lái)源從4% 提升到33%，并于2016 年正式超過(guò)燃煤發(fā)電，除此之外，許多分布式能源也采用天然氣，包括熱電共生、天然氣燃料電池，據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)，《財(cái)富》雜志評(píng)選百大企業(yè)中，有25% 使用燃料電池來(lái)提供潔凈、高效能與可靠的電力來(lái)源，供電資料中心、電信基地臺(tái)、企業(yè)大樓、通路店面，以及堆高機(jī)等設(shè)施。電力系統(tǒng)對(duì)天然氣的依賴(lài)，使得電力與天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)聯(lián)性提高。
相對(duì)的，天然氣基礎(chǔ)設(shè)施包括壓縮站、閥門(mén)、調(diào)控中心等關(guān)鍵環(huán)節(jié)都需要電力啟動(dòng)，某些使用天然氣的分布式能源系統(tǒng)也需要以電力啟動(dòng)才能開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。電力與天然氣的彼此雙向需求，導(dǎo)致2011 年時(shí)美國(guó)因?yàn)楫惓：錃夂颍l(fā)惡性循環(huán)，天然氣設(shè)施過(guò)冷故障，導(dǎo)致缺電惡化，喪失電力又使得天然氣設(shè)施無(wú)法啟動(dòng)。
過(guò)去公路交通一向獨(dú)立于電力系統(tǒng)以外，不過(guò)隨著電動(dòng)車(chē)的發(fā)展，如今也產(chǎn)生密切關(guān)連，電動(dòng)車(chē)充電的需求可能為電網(wǎng)造成相當(dāng)大負(fù)荷，但若管理得當(dāng)，電動(dòng)車(chē)有潛力成為分布式能源供應(yīng)、調(diào)控裝置，為電網(wǎng)的穩(wěn)定做出貢獻(xiàn)。2015 年全球電動(dòng)車(chē)年成長(zhǎng)達(dá)80%，預(yù)期到2030 年時(shí)可望達(dá)到新車(chē)銷(xiāo)售量的20%，2040 年時(shí)則可望達(dá)到35%。而電動(dòng)車(chē)發(fā)展最快的國(guó)家挪威，2015 年時(shí)電動(dòng)車(chē)已經(jīng)達(dá)到新車(chē)注冊(cè)數(shù)的25%。以美國(guó)而言，2030 年時(shí)，電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售量將達(dá)所有輕型車(chē)的25%，總計(jì)將有1,600 萬(wàn)輛電動(dòng)車(chē)，總電池儲(chǔ)存容量將達(dá)10 億度。
智慧電網(wǎng)相關(guān)資通訊技術(shù)的蓬勃發(fā)展與平價(jià)化，則讓分布式能源資源更能整合至電網(wǎng)發(fā)揮各種應(yīng)用，不過(guò)，《未來(lái)電業(yè)》報(bào)告認(rèn)為，現(xiàn)有的電網(wǎng)電價(jià)計(jì)算方式，無(wú)法配合分布式能源普及的趨勢(shì)，隨著相關(guān)資通訊技術(shù)能呈現(xiàn)更多電網(wǎng)資訊，電價(jià)計(jì)價(jià)方式，應(yīng)該不再是全電網(wǎng)統(tǒng)一定價(jià)，而是更細(xì)分為不同區(qū)域、不同時(shí)段，確實(shí)反映電力的邊際成本，如此可促進(jìn)分布式能源服務(wù)商依價(jià)格資訊隨時(shí)調(diào)整，而提升整體電網(wǎng)的效率，解除輸配擁塞問(wèn)題，免除昂貴的基礎(chǔ)輸配設(shè)施升級(jí)，也可避免動(dòng)用昂貴的尖載資源。
另一方面，許多國(guó)家的電價(jià)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了政府稅收，或是為了彌補(bǔ)許多公共政策例如新能源政策的開(kāi)支，《未來(lái)電業(yè)》報(bào)告認(rèn)為，這些政策性因素干擾電價(jià)公式，將會(huì)妨礙價(jià)格自動(dòng)調(diào)控市場(chǎng)的功能，必須多加注意。電業(yè)市場(chǎng)價(jià)格機(jī)制若能設(shè)計(jì)得當(dāng)，不僅能釋放分布式能源資源的潛力，讓電網(wǎng)更有效率，從中也會(huì)促進(jìn)許多新創(chuàng)事業(yè)誕生，產(chǎn)生無(wú)數(shù)新的服務(wù)，將人類(lèi)的電力產(chǎn)業(yè)帶往下一個(gè)階段。
