关键技术相继成熟智能电网蓄势待发(2)

保密到“家”　用电信息严防外泄

正当各国加紧投入智能电网发展之际，家庭用电信息传输的安全问题亦逐渐受到市场关注。因此，在智能电网端对端设计架构中，导入完整的安全与隐私保护机制，并透过加密技术，将用户的用电信息进行加密，防堵有心人士拦截用电信息或侵入系统，甚至盗用与不当调配电力，已成为现今智能电网发展的重要课题。

工研院信息与通讯研究所视讯与光通讯技术部光通讯网络技术部技术副理徐彬海表示，由于智能电网的特性是必须搜集用户用电信息才能进行反应。因此，在客户端的智能电表与电表数据管理平台之间的信息交换安全至关重要。而良好的安全机制必须同时具备可用性(Availability)、完整性(Integrity)与机密性(Confidentiality)，才能确保电网信息的安全无虞。

所谓可用性，意指确保网络必须足够强健，使数据与电力传输不会中断;完整性则是防止信息遭篡改、认证对方身分以及数据来源的确认;至于机密性是指针对用电信息的加密，由于机密性对于用户的隐私权与人身安全息息相关，因此特别受到业界重视。

徐彬海进一步解释，为达成机密性目标，一般会采用两种加密系统，即对称式加密(Symmetric Cryptography)与非对称式加密(Asymmetric Cryptography)。对称式加密主要是利用换位及取代等特殊方法将信息给搅乱，已达到加密目的。由于此种加密的结构较简单，因此运算速度快，消耗资源少，适合用于大量资料的加解密。一般常用的对称式加密算法有DES、TripleDES、IDEA、Blowfish、RC5、AES等。然而，因为其加密与解密为同一把金钥传输，因此金钥的传递安全与否相当重要，且使用同一把金钥容易遭伪造，无法确认此信息是否真为对方所发出，因此无法达到不可否认性。此外，由于只能一对一互相加解密，因此若出现多方装置想互相通讯，例如智能电网的应用，则会造成金钥数目太大而难以管理等缺点。

至于非对称式加密系统，加密跟解密系分别为不同金钥，其中加密与解密的金钥又可再分为私钥与公钥，并可利用公钥或者私钥两种方式来进行加密，因此具有安全性较高与不可否认性的优点。此外，在金钥管理上，非对称式加密由于只要有一把自己的私钥与公钥，所以可以与多方装置进行便捷的通讯，而毋须像对称式加密那样打造多把金钥，造成金钥管理不易。

徐彬海指出，虽两种加密系统各有优劣，但具备钥匙方便管理与不可否认性等优势的非对称式加密系统，较能符合智能电网的应用需求。不过，如何补强非对称式加密系统信息交换的安全性问题，则是未来重要的设计课题。

日震缺电效应　微型电网重要性彰显

除要防范用电信息遭人为窃取外，电网还得面临天然灾害的挑战。例如，日本311大地震导致严重的断电情形，即突显出现今电网难以防范人为攻击与天然灾害的重大缺陷，因而让可独立运作、降低电力输送损失的微型电网(Microgrid)架构逐渐受到产界关注。

台湾科技大学电机工程系教授陈在相表示，微型电网可强化电网供电的可靠度，其主动式发电与储能系统将比目前使用的备用柴油发电机更为可靠，且供电不会中断，并可使用多种燃料发电系统，降低对大型电网的依赖程度。

日前日本大地震造成东北地区大停电，许多工厂也因此停摆，甚至造成全球供应链受到极大冲击，因此，电网防止自然灾害与人为攻击的能力开始受到业界重视。而微型电网平时虽与大型电网并网运转，然而一旦大型电网停电时，则能独立运作(孤岛运转模式)，并在断电瞬间仍能无间断地供应电力，以提升供电可靠度，降低工厂营运风险。

除可在灾害发生时维持独立发电外，微型电网亦能解决传统电网能源转换效率不彰的问题。陈在相指出，只从客户端才开始做节能，成效必然有限。应从发电源头进行节能措施，即提升能源转换效率、降低线损与变电损失双头并进，才是治标之道。

由于当前传统电网经由输电、配电等过程中，消耗近60～70%的能源，而最终至客户端只剩不到40%，其转换效率过低造成许多能源浪费。因此，藉由分布式能源系统相互连结而成的微型电网，利用主动式发电就近供应负载，可减少电压层级所造成的变电损失，并同时缩短输配电线路，以减少线损提高能源转换效率，方可真正达到发电源头的节能目的。

陈在相进一步解释，微型电网可充分利用再生能源发电，并搭配高能源转换效率发电机等设备就近供电，减少输变电能源损失，提高电力输送效率，再藉由智慧化配电，减少尖峰用电量、增加资源利用率及使用各种发电能源与燃料源达到节能目的。而微型电网主动式发电特性则可强化电网可靠度，不因大型电网停电而断电，可分散传统电网易受人为攻击与天然灾害等风险，提高用电安全性与供电可靠性。

现今电网已逐渐无法满足节能省电与防灾应变等需求，唯有改变现有电网架构才能够在用电的效率、安全与质量上有进一步的突破。而结合智能型电网与微型电网的新架构，则能符合未来电网在能源效率、系统效率、可靠度与安全性等四大目标的要求。