為因應(yīng)淨(jìng)零碳排趨勢促使國內(nèi)外政策對企業(yè)排碳定價要求日益嚴(yán)苛，卻在生成式AI問世後，面臨GPU及AI資料中心耗費龐大電量，市面上各種冷卻散熱方案終究是治標(biāo)不治本，而有國內(nèi)外電源大廠開始從電網(wǎng)的中載變壓器、終端人與物料維運模式溯源減碳的全方位解決方案。

基於歐盟已從2023年10月試行CBAM（碳邊境管理機(jī)制），要求申報產(chǎn)品碳排量數(shù)據(jù)之後，在今年二月首次試截止的申報名單中，臺灣卻名列碳密集產(chǎn)品排序前5名，未來勢必要加強(qiáng)降低碳排，以維持市場競爭力。臺灣環(huán)境部也在日前對內(nèi)公告3大碳費徵收子法上路，預(yù)計最快將在2026年將首次收取碳費，推進(jìn)企業(yè)更積極節(jié)能減碳已刻不容緩。

然而，隨著「電氣化」等需求，導(dǎo)致在交通、建築和工業(yè)領(lǐng)域推動電力需求快速成長，並產(chǎn)生新的負(fù)載模式，例如AI資料中心的動態(tài)負(fù)載，以及短時間、高強(qiáng)度的電動車輛充電需求。卻面臨可再生能源發(fā)電滲透率的提升、跨領(lǐng)域電氣化的加速推進(jìn)以及儲能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，「去中心化」能源政策發(fā)酵，促使電力系統(tǒng)正從集中化、單向傳輸?shù)募軜?gòu)，轉(zhuǎn)型為分散化（DERs）、雙向傳輸?shù)木W(wǎng)路演變，對傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來了重大挑戰(zhàn)，包括：電壓不穩(wěn)定、電力品質(zhì)問題和電網(wǎng)擁塞等。

加上傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施逐漸老化，迫切需要新的解決方案來確保電力供應(yīng)的可靠性、效率與永續(xù)性，電網(wǎng)正以前所未有的速度和規(guī)模進(jìn)行轉(zhuǎn)型。除了新建基礎(chǔ)設(shè)施外，在升級或更換老化電網(wǎng)，勢必要謹(jǐn)慎考量其「強(qiáng)韌性」，以及可預(yù)測威脅、承受極端事件、適應(yīng)干擾，並快速恢復(fù)正常運行的能力，也導(dǎo)致人們對直流（DC）配電網(wǎng)的關(guān)注日益增加。

同時須借助「數(shù)位化」技術(shù)整合，如智慧電表基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)自動化等來提升電網(wǎng)的可視性與控制能力，這也是智慧電網(wǎng)的核心特徵。為了加強(qiáng)網(wǎng)路安全並防範(fàn)網(wǎng)路攻擊，除了採用安全通信協(xié)議外，配電設(shè)備也必須更具智慧，以應(yīng)對前所未有複雜和多變的環(huán)境。

圖一 : AI資料中心、電動車輛的充電需求，對傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來了重大挑戰(zhàn)。

臺達(dá)固態(tài)變壓器　由下而上打造低碳智慧電網(wǎng)

臺達(dá)電腦及網(wǎng)通事業(yè)部資料中心產(chǎn)品經(jīng)理彭德智表示，臺達(dá)其實自2018年開始與4大美國雲(yún)端服務(wù)供應(yīng)商（CSP）合作，並首創(chuàng)「智能型電源機(jī)櫃」，以滿足CSP業(yè)者對性能的嚴(yán)格要求，不容供應(yīng)資料中心的電力系統(tǒng)、電網(wǎng)出現(xiàn)降載或跳機(jī)等閃失。

彭德智進(jìn)一步分析，目前AI伺服器的核心配置，包含GPU圖形處理器、PCB印刷電路板、高頻寬記憶體HPM、冷卻液分配裝置CDU、電源供應(yīng)器PSU，以GPU耗電量最大，需要從電網(wǎng)到晶片（Grid-to-Chip）AI電源解決方案。

為了確保用電穩(wěn)定，下一代AI伺服器機(jī)櫃的集中式AI直流電源供應(yīng)器，將轉(zhuǎn)換高壓直流供電系統(tǒng)（HVDC）的高電壓至GPU板端所需的電壓，所聚焦於發(fā)展下一代高壓直流供電系統(tǒng)及中頻變壓器MFT。臺達(dá)正積極推廣的固態(tài)變壓器（Solid-State-Transformer，SST），則屬於一種創(chuàng)新性的智慧電力轉(zhuǎn)換技術(shù)。

除了利用固態(tài)高性能半導(dǎo)體功率元件取代傳統(tǒng)鐵芯損耗，僅占原有體積1/10、不受銅排限制，可以數(shù)十到數(shù)百kHz的高頻運作調(diào)配電網(wǎng)電壓，提升在中壓（MV）電網(wǎng)與低壓（LV）應(yīng)用之間，電壓升降時傳輸?shù)慕唬ˋC）/直流（DC）電力轉(zhuǎn)換效率而減少耗能。進(jìn)而由上而下，提升電網(wǎng)的智慧化管理和穩(wěn)定性，估計在輕載條件下效率比傳統(tǒng)變壓器高出5%。

並通過內(nèi)部的高頻變壓器，實現(xiàn)電氣隔離，進(jìn)而控制減少非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波、補(bǔ)償電壓波動，以改善電力品質(zhì)；擁有精確穩(wěn)健的數(shù)位輸出控制技術(shù)與遠(yuǎn)端管理能力、更高的效率及靈活性，即使電壓在變化的負(fù)載條件下驟降或驟升，SST也能快速響應(yīng)電網(wǎng)條件的變化而精確調(diào)節(jié)，以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少設(shè)備損壞。

藉此促進(jìn)分散式能源（DERs）的整合，為微電網(wǎng)提供關(guān)鍵的電力轉(zhuǎn)換和控制功能，使其能夠獨立運行或與電網(wǎng)連接模式下運作。進(jìn)而通過提供高功率輸送和雙向充電能力，支援電動交通基礎(chǔ)設(shè)施快速充電；協(xié)助提升數(shù)據(jù)中心的電力品質(zhì)、效率和可靠性。

圖二 : 為了確保用電穩(wěn)定，臺達(dá)正積極推廣的固態(tài)變壓器（SST），則屬於一種創(chuàng)新性的智慧電力轉(zhuǎn)換技術(shù)。（攝影：陳念舜）

同時搭配DC to DC直流電源轉(zhuǎn)換器加裝高功率鋰電容機(jī)櫃，平時可儲存能源，減少電網(wǎng)電流的突波，強(qiáng)化系統(tǒng)穩(wěn)定性，適用於AI伺服器與GPU的直流電源轉(zhuǎn)換，避免高重覆性的脈衝負(fù)擔(dān)衝擊電網(wǎng)、變壓器。臺達(dá)也會在設(shè)計階段就與客戶共同開發(fā)系統(tǒng)、模擬及驗證電源、確保伺服機(jī)櫃組合型態(tài)可正常運作。

臺達(dá)能源基礎(chǔ)設(shè)施暨工業(yè)解決方案事業(yè)群副總經(jīng)理徐瑞源表示，面對現(xiàn)今低碳減排趨勢，國際間開始積極尋求潔淨(jìng)替代能源；並隨著電力來源從傳統(tǒng)單向發(fā)電，逐步走向多樣化、分散式及雙向傳輸?shù)闹腔垭娋W(wǎng)，衍生出微電網(wǎng)及AI技術(shù)，需要更高度整合、即時、彈性的能源基礎(chǔ)設(shè)施才能有效因應(yīng)。

值得一提的是，雖然目前SST的初始資本支出可能高於傳統(tǒng)配電變壓器，但在長期營運下節(jié)省的成本相當(dāng)可觀，既利用其高效性能降低了能源損耗，減少了資產(chǎn)所有者和公用事業(yè)的電費；且其模組化設(shè)計，也能在維護(hù)和佔地方面節(jié)省成本。

透過「模組化」設(shè)計，讓SST能依不同電力應(yīng)用需求，進(jìn)行輕鬆擴(kuò)展和最佳化配置，節(jié)省20%~50%的安裝空間；使維護(hù)、更換升級和針對特定應(yīng)用的適應(yīng)變得更加容易，特別適合資料中心、電動車充電、工廠等高耗能領(lǐng)域因應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)的各種挑戰(zhàn)，打造更智慧、更強(qiáng)韌的電力基礎(chǔ)設(shè)施，為加速電網(wǎng)轉(zhuǎn)型，提供了一個潛在解決方案。

依臺達(dá)指出，目前全球平均約有1/3的電網(wǎng)損耗發(fā)生在變壓器上，即相當(dāng)於2.9億噸的溫室氣體排放，改用SST不僅能有效提升整體能源效率，並減少溫室氣體排放；且相較於傳統(tǒng)變壓器的體積更小，既減少了生產(chǎn)所需的材料；使用先進(jìn)材料和製造工藝，也進(jìn)一步降低在SST生產(chǎn)過程中對環(huán)境的影響。

未來若採用寬能隙半導(dǎo)體，將進(jìn)一步提高SST的效率和功率密度；納入AI將優(yōu)化SST的運行，提升故障檢測能力、改善電網(wǎng)管理。因此讓SST變得越來越模組化和可定制，以滿足各種應(yīng)用需求；結(jié)合雙向SST與儲能系統(tǒng)，將創(chuàng)建更具靈活性和韌性的電力系統(tǒng)。預(yù)計SST將成為未來電網(wǎng)的常見組件，有助於更環(huán)保、更可靠和更高效的能源未來，在推動世界向低碳經(jīng)濟(jì)中扮演極為重要的角色。

進(jìn)而加速可再生能源整合納入電網(wǎng)，並提升電力品質(zhì)和電網(wǎng)穩(wěn)定性，相比傳統(tǒng)變壓器更適合直流應(yīng)用，加速邁向低碳能源的未來。基於SST具備更高的靈活性，還能實現(xiàn)更精準(zhǔn)的能量流動與分配控制，結(jié)合儲能系統(tǒng)，將加速新型能源服務(wù)的發(fā)展，如需求響應(yīng)計劃、能源交易和能源即服務(wù)等商業(yè)模式，為消費者和企業(yè)創(chuàng)造節(jié)能商機(jī)。

伊頓提供儲能與電力管理方案　擁百年技術(shù)底蘊(yùn)深耕臺灣

成立迄今逾百年的伊頓公司（Eaton）也長期深耕臺灣從大型製造業(yè)到中小企業(yè)市場，近期推出的一系列先進(jìn)解決方案，則強(qiáng)調(diào)將可協(xié)助臺灣企業(yè)因應(yīng)一連串能源挑戰(zhàn)，滿足AI數(shù)據(jù)中心減碳需求。不僅解決單一問題，背後隱藏的成本也是龐大負(fù)擔(dān)，須與供應(yīng)鏈討論共享資訊。

伊頓公司臺灣與菲律賓總經(jīng)理林鈺培表示：「為了提供臺灣客戶更完善的服務(wù)，伊頓不僅設(shè)立儲能實驗室，還擴(kuò)編了客服團(tuán)隊，透過在地化策略迅速回應(yīng)市場需求，強(qiáng)化臺灣市場競爭力?！箍蔀榕_灣客戶提供適切的能源管理方案，協(xié)助實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型與永續(xù)發(fā)展目標(biāo)。近期也發(fā)表多項創(chuàng)新產(chǎn)品與解決方案，協(xié)助各領(lǐng)域用戶建構(gòu)最佳化能源系統(tǒng)。

其中包括業(yè)界創(chuàng)新技術(shù)「EnergyAware關(guān)鍵電力保護(hù)儲能系統(tǒng)」，整合了UPS與先進(jìn)儲能功能，並透過削峰填谷、需量反應(yīng)、時間電價管理等策略，在提供關(guān)鍵設(shè)備電力保護(hù)的同時，參與供電單位的電力調(diào)度，從而創(chuàng)造額外效益。在歐美Microsoft的資料中心已有實績，技術(shù)引進(jìn)臺灣之後，也有多家本土企業(yè)與高科技廠正在評估採用。

兼具模組化與可擴(kuò)展特色的Eaton xStorage Container電池儲能系統(tǒng)（BESS），則整合了電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能源管理系統(tǒng)（EMS）等多種關(guān)鍵元件，透過容器化方式提供一體化解決方案，xStorage Container還支援併網(wǎng)及離網(wǎng)應(yīng)用，適用於各種商業(yè)、工業(yè)及微電網(wǎng)情境。

「93Li智慧鋰電池系統(tǒng)」為伊頓針對現(xiàn)代資料中心與關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)的先進(jìn)儲能解決方案，該系統(tǒng)採用三級BMS控制系統(tǒng)，提供多層次鋰電池保護(hù)，可大幅提升系統(tǒng)安全性與可靠性，現(xiàn)已獲得CE、IEC、UL等國際認(rèn)證，安全性備受肯定，可與伊頓全系列UPS產(chǎn)品相容，提供穩(wěn)定可靠的電力保護(hù)。

且其適用範(fàn)圍廣泛，包括資料中心、交通運輸、教育機(jī)構(gòu)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、微電網(wǎng)等情境，還可支援新能源的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)高效能源管理，已成為歐美市場資料中心的新型供電方式，將成為推動AI與資料中心產(chǎn)業(yè)的電力後盾。

圖三 : 「93Li智慧鋰電池系統(tǒng)」為伊頓針對現(xiàn)代資料中心與關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)的先進(jìn)儲能解決方案，現(xiàn)已獲得CE、IEC、UL等國際認(rèn)證，安全性備受肯定（source：伊頓）

伊頓飛瑞慕品企業(yè)業(yè)務(wù)經(jīng)理黃哲宇進(jìn)一步指出，目前伊頓除了提供企業(yè)主所需不斷電或儲能解決方案，以實現(xiàn)更好用電品質(zhì)的環(huán)境；並透過併購策略，旗下自有117家工廠遍布全球，同樣有必要提高能效、優(yōu)化生產(chǎn)狀態(tài)。進(jìn)而為此提出3大領(lǐng)域解決方案：

1. Smart電力方案，強(qiáng)調(diào)「以人為本」，導(dǎo)入Eaton的預(yù)估優(yōu)化經(jīng)驗，利用智慧電表持續(xù)3~5年記錄應(yīng)用場景數(shù)據(jù)，而不作任何修正，用來改善人為用電模式。至今已導(dǎo)入Eaton捷克廠進(jìn)行智慧電力官理，成功降低了人力和能源成本15%。

2. AI優(yōu)化供應(yīng)鏈，則是依「以物料為本」，考量一旦短缺將增加設(shè)備怠機(jī)時間和人力成本，而由Eaton與大數(shù)據(jù)公司Palantir合作，記錄每個設(shè)備使用的變量，包含開關(guān)機(jī)時間、負(fù)載使用狀態(tài)及物料排程等，並利用AI進(jìn)行供應(yīng)鏈管理，以優(yōu)化其能源使用效率。

3. Eaton工廠的數(shù)位分身技術(shù)，仍須仰賴大量真實數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，整合電力管理和供應(yīng)鏈優(yōu)化，以實現(xiàn)節(jié)能或?qū)階I應(yīng)用?，F(xiàn)已更新德國廠一條生產(chǎn)線進(jìn)行數(shù)位化及優(yōu)化營運，使之能虛擬測試不同的生產(chǎn)配置，來找出更高生產(chǎn)效率的最佳組合。

針對高耗能產(chǎn)業(yè)製造過程中，能源需求不斷成長，除了認(rèn)知的半導(dǎo)體業(yè)之外，還有鋼鐵、化工、製造等產(chǎn)業(yè)，未來3年隨著AI技術(shù)和自動化的發(fā)展，都承受著減少排碳和提升能源效率的壓力。儲存與電力管理技術(shù)正是應(yīng)對此一關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，Eaton認(rèn)為，業(yè)者須能將自我掌控實際用電情況、契約容量，加以智慧化、可視化、可調(diào)控而維持穩(wěn)定生產(chǎn)；並將所有數(shù)據(jù)回收來分配取捨、優(yōu)先調(diào)度緊急電源，才能針對不同產(chǎn)業(yè)的需求規(guī)劃，從而提出完整解決方案來幫助企業(yè)降低碳排放，與保證生產(chǎn)穩(wěn)定。

關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施針對不同產(chǎn)業(yè)都具備強(qiáng)大的電力韌性，則是順應(yīng)現(xiàn)今政策與環(huán)境議題趨勢，導(dǎo)致再生能源的占有率不斷攀升，未來電網(wǎng)的不穩(wěn)定性將會受到氣候環(huán)境牽制，一旦降頻/壓會影響企業(yè)的穩(wěn)定成長。

微電網(wǎng)的解決方案還須能有效利用自然能、不斷電/儲能等系統(tǒng)，減少對於傳統(tǒng)能源的依賴，達(dá)成企業(yè)的碳中和目標(biāo)。以上的軟硬體能力組合，也確保即使在意外停電時，也能無縫運行的高效與穩(wěn)定性；同時兼顧電力品質(zhì)、穩(wěn)定生產(chǎn)的產(chǎn)品良率，搶下對手訂單。

另針對數(shù)據(jù)安全和隱私問題，將因智慧化技術(shù)仰賴大量數(shù)據(jù)的蒐集和分析、上傳雲(yún)端帶來挑戰(zhàn)，工廠也須要確保其數(shù)據(jù)安全可靠，以防數(shù)據(jù)洩漏或遭受網(wǎng)路攻擊。伊頓在2018年開始與UL合作，分別在美國、德國、印度建立不同資安實驗室；近幾年也與IEC延伸規(guī)範(fàn)，目前所有網(wǎng)卡等產(chǎn)品，都通過市場上少見的雙認(rèn)證。

此外，電力解決方案還須強(qiáng)調(diào)「可擴(kuò)充性」，面對半導(dǎo)體廠與資料中心在擴(kuò)建與升級過程中的動態(tài)需求，AI軟體算力、電力跳躍式發(fā)展，保障長期營運的穩(wěn)定性與成本效益，可持續(xù)發(fā)展的滾動規(guī)劃。

其中「預(yù)置型」與「模組化」電器設(shè)備，將是未來發(fā)展主流，可分期建置單一設(shè)備，減少基礎(chǔ)工程用電量及資本支出的負(fù)擔(dān)，滿足變動較快的高耗能產(chǎn)業(yè)。前者是在設(shè)備廠內(nèi)組裝完成後，快速出貨到客戶現(xiàn)場即插即用，不必等到裝機(jī)或測試完才能驗收結(jié)案；後者能讓客戶快速抽換設(shè)備系統(tǒng)，不必停機(jī)現(xiàn)場拆解，Eaton還特別將現(xiàn)有設(shè)備的大型模組精簡為單人可操作，同樣體積下的效能更佳。

圖四 : 兼具模組化與可擴(kuò)展特色的Eaton xStorage Container電池儲能系統(tǒng)還支援併網(wǎng)及離網(wǎng)應(yīng)用，適用於各種商業(yè)、工業(yè)及微電網(wǎng)情境。（source：伊頓）

基於系統(tǒng)升級複雜性的增加，對於系統(tǒng)維運和營運的挑戰(zhàn)隨之增加，業(yè)者需要確保有能力即時處理系統(tǒng)故障或升級，以免增加隱形成本；且前置溝通相當(dāng)重要，減少員工感到不確定性。否則過往的管理層和員工，可能對於新型態(tài)的技術(shù)持保留態(tài)度或抗拒改變，造成文化上的摩擦和管理上的挑戰(zhàn)，需要時間和耐心來推動變革。如Eaton歐洲廠也是完成模組化、數(shù)位化後，才發(fā)現(xiàn)員工訓(xùn)練不足，而先完成分區(qū)種子訓(xùn)練後，再逐步向外擴(kuò)散。