中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一、研究緣起與目的
根據經濟部統計，106年度電力消費工業部門占53.5%，住宅及服務業部門共占37.1% （其中住宅18.2%、服務業18.9%），代表各類建築物每年所消耗之能源，就約佔全國能源比例的三分之一以上。然而既有建築佔全國比例已超過97%，且早期興建之建築物當時並無節能法規，普遍存在耗能及不符生態環境之問題，若欲有效管控建築部門整體耗能，除結合再生能源以抵銷部分建築物能耗外，根本上仍需從建築節能措施著手，以達到降低建築部門用電之目標。
然而隨著地球暖化與極端氣候加劇之趨勢，我國夏季戶外溫度動輒高達40℃以上，促使建築空調系統需於夏天大量投入運轉，是造成國家電網電力尖峰負載吃緊之主要原因。根據台電統計，近3年最低電力備轉容量率已降至1.72%，因此研擬如何減緩我國建築部門夏季尖峰用電，已是刻不容緩之課題。
近年來國際能源總署積極推動建築及社區能源計畫，嘗試將各單棟建築物之能源管理系統（BEMS）加以整合，從單一建築之節能管理，逐步擴大至社區層面尺度，為全世界邁向建築與社區節能與永續發展之重要趨勢與方向。
反觀國內，內政部建築研究所亦針對建築部門結合「廣域智慧能源管理平台」進行示範推廣及實證。爰此，為利我國未來擴大實施範圍，本研究將針對建築節能結合智慧能源管理，就技術面及政策面等面向，研擬我國建築部門結合智慧節能之推動策略，期能串連單點之建築個案，逐步擴散至面之區域建築，乃至社區、城市尺度，以有效減緩我國建築部門夏季尖峰用電需求，亦是本研究主要探討課題。除了從再生能源角度尋求額外之供電來源外，亦從智慧節能的面向積極推動節電，將可作為我國未來推動建築部門節能策略之參考。
本研究將針對我國住商部門之建築分析其耗能特性，並依蒐集之常採用之智慧節能及再生能源技術，檢討其適用性與所涉及之相關法規或規範，探討不同層次應用智慧節能技術之推動方式與發展策略。最後，本研究將就技術面、執行面及政策面等面向，進一步研擬減緩我國建築部門夏季尖峰用電之發展策略與可行性，以作為後續推動智慧節能之施政參考，除期讓我國與國際推動智慧節能建築之趨勢接軌外，並可達到落實政府節能減碳之既定政策，對減緩都市熱島效應及降低夏季尖峰用電，亦將有莫大幫助。
二、研究方法及過程
依據上述研究目的，本研究的研究方法及過程概述如下：
（一）、文獻回顧法：
收集國內外先進國家有關建築物推動智慧節能之相關措施，及整理常採用之主要技術手法及案例等文獻資料，並探討我國建築部門推動智慧節能所涉及之相關法規。
（二）、專家諮詢法：
本研究將與國內專家學者諮詢請益有關建築物導入智慧節能之技術與策略建議，並配合調整修正研究成果。
（三）、比較分析法：
藉由國內外建築部門導入智慧節能技術之經驗，比較分析我國推動之發展策略與可行性。
（四）、總結法：
綜合上述相關資料進行通盤檢討後，就技術面及政策面等面向，研擬我國建築部門減緩夏季尖峰用電之建議具體措施及實施方式。
三、重要發現
本研究依據原規劃時程，已完成蒐集國內外智慧建築相關文獻資料，及整理國內有關建築節能及再生能源相關法規及現況，並探討國內外智慧建築技術應用於建築物、社區或城市能源管理之案例，剖析可供我國借鏡之處。
此外，完成探討我國住商部門電價及電力需量反應負載管理之相關措施規定，融合臺灣本土之智慧綠建築節能技術及條件，就技術面、執行面及政策面研擬其推動策略，以供政府未來制定減緩夏季尖峰用電策略之參考。
根據上述研究成果，本計畫研擬之研究結論說明如下：
一、我國智慧綠建築於建築節能之技術面策略：
要有效降低建築之能耗，主要重點係建築節能及再生能源兩大面向，前者包括建築外殼隔熱、通風、導光及低耗能電器設備，並融入能源管理系統及高效率電力系統等。後者包括有效利用太陽能、風能、氣電共生等再生能源及設置高效率儲電電池系統，來降低或抵消建築物之耗能需求。
針對新建建築物之節能設計方面，目前我國建築技術規則綠建築基準專章對於建築物節約能源，在建築外殼方面採用ENVLOAD、Req指標之強制型規範，為較先進的性能式法規，透過：(1)屋頂與外牆隔熱性能、(2)建築外殼耗能量、(3)立面開窗部位之窗熱傳透率與遮陽係數、(4)窗面平均日射取得量及(5)外殼等價開窗率等，管制建築物來自外部的熱能，以減低建築空調負荷與耗能。
在既有建築節能改善技術方面，包含既有建築物之建築與基地類隔熱性能改善，以及設施設備類之能源效率提升等兩大面向，前者包括屋頂隔熱、外遮陽、屋頂綠化等，係針對建築本體進行隔熱性能改善；後者則包括室內照明、空調系統、熱泵系統、測試調整平衡（TAB）、及建築能源管理系統（BEMS）等，係針對建築附屬之耗能設施設備進行提升能源效率改善。
在再生能源運用方面，可結合再生能源技術例如太陽能光電板、太陽能熱水系統、太陽能照明系統、風力發電及生物氣體發電等來節省能源。惟考量各種再生能源之特性，就風力發電而言，風場較佳之分佈多位於離岸或空曠之處，且風力機組運作時將產生大量噪音，故風力發電設備較不適合設置於都會地區建築物上。至於生質能發電，多採用之油菜或玉米來煉製生質燃油，不但恐反增加溫室氣體的排放量，亦恐引發糧食危機和價格上漲等疑慮。故建議建築物設置之再生能源裝置，以太陽光電較為適合。
二、我國減緩夏季尖峰用電之執行面策略：
本研究針對減緩夏季尖峰負載之措施，研擬下列執行面策略如下：
（一）檢討調整非時間電價於夏季/非夏季時段之電價變動幅度：
建議可先就各種用戶情境，試算在「整年」電費不變的前提下，酌予調整非時間電價於夏季及非夏季之電價變動幅度，並由台電公司及經濟部能源局加強宣導，強調正常情境下民眾整年電費其實並未增加，便能有效提高民眾在夏季自主節約用電的意願。
（二）檢討調整住商型簡易時間電價之尖峰時間：
建議可先就各種用戶情境，試算在「整日」電費不變的前提下，酌予調整縮小尖峰時間並調高該時段電價，同時調整半尖峰及離峰時間及調降該時段電價，如此才能讓用電戶配合在夏季尖峰負載時段自發性節約用電。
（三）簡化各種時間電價方案並加強宣導：
要有效減緩夏季尖峰用電，落實時間電價是最直接的執行策略！惟台電公司自105年起推出之住商型簡易時間電價方案，有申請的家庭用戶比例連1%都不到，另表燈營業用戶（小商家），僅不到十分之一申請，顯見除了前述尖離峰電價差距不夠無法吸引民眾參加外，另一主要原因就是過於複雜及宣導不足。故應檢討簡化各種時間電價方案並加強宣導。
（四）推動太陽能發電量應優先自用：
考量在夏月電價時段（6月1日至9月30日），用太陽光電發電自用，甚至比全額躉售來得划算，且太陽光電於正午時段發電量最大，若能優先將發電自用，除於回收費用上較有利外，還可以立刻削減市電負載，進而減緩夏季尖峰用電的峰值。如太陽光電系統之發電都直接賣回台電電網，將無助於減緩夏季尖峰用電，且徒增電力輸送之損耗，故建議鼓勵太陽光電於夏月電價時段應優先自用。
（五）擴大推動補助住商部門辦理建築節能改善：
考量內政部雖有辦理補助既有建築能源效率提升改善之示範與推廣，惟因屬公共建設預算經費，僅能補助公有建築，無法補助民間。而經濟部能源局目前辦理之建築節能（含耗能設備）之相關獎補助專案計畫，對象多為公部門（如縣市政府）及醫院、服務業及製造業等法人，建議經濟部可擴大納入廣大之住商部門，將可進一步減緩尖峰負載。
（六）加強推動電力需量反應相關措施：
電力需量反應可說是當前最有效的抑制尖峰負載措施之一，各種需量反應方案對於電力系統備用容量，均具有關鍵性的影響，可大幅增加電力系統備轉容量（spinning reserve）彈性，避免限電危機。因此，如何使需量反應的參與用戶、總契約容量以及參與率大幅提升，係政府有關單位應積極規劃推動之重點。
三、我國減緩夏季尖峰用電之政策面策略：
本研究以SWOT分析相關文獻，包括前面章節介紹之國內智慧建築發展現況及國內智慧節能技術，以TOWS策略矩陣進行交叉分析，研擬減緩夏季尖峰用電之政策面推動策略如本研究所示。
四、建議事項
本研究已提出我國導入智慧節能技術減緩夏季尖峰用電之推動策略，並進行可行性探討與分析。茲就建議部分說明如下：
建議一
擴大示範推動廣域電力需量反應相關計畫：立即可行建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：經濟部能源局、台灣電力公司
我國位居亞熱帶，夏季極為濕熱，空調負荷激增常為造成國內夏季供電壓力之主因。若能將大量住商建築之空調系統，利用廣域智慧能源管理平台（Wide-Area BEMS, WABEMS），進行集中、大量、同步之聯合卸載，將可有效紓解尖峰電力之需求，大幅度減輕供電壓力。建議針對大型中央空調系統及一般小型空調機，導入空調週期性運轉、自動排程運轉、電力需量卸載運轉及空調溫度調升節能運轉等4大建築空調節能策略，結合BEMS及IOT控制系統進行推廣應用，將可收立竿見影之顯著節能與需量管制成效。
建議二
檢討現有時間電價方案內容，提升民眾參加之誘因：立即可行建議
主辦機關：台灣電力公司
協辦機關：經濟部能源局
台電公司雖推出多種時間電價方案，惟普遍無法吸引民眾參加，主要原因係尖離峰電價差距不夠，對民眾缺乏誘因。建議可調整於夏月時間拉大尖離峰電價差距，並控制使整日之總電費維持與原調整前之電費水準相近，如此才能讓民眾願意參加時間電價，配合在夏月時間自發性節約用電，進而達到削減夏季尖峰負載之效果。

According to the statistics of the Ministry of Economic Affairs, the electricity consumption industry sector accounted for 53.5%, and the residential and service sector sectors accounted for 37.1% (including 18.2% for housing and 18.9% for service) in 2017, it  means the annual energy consumption of various types of buildings is more than one third of the national energy ratio. However, existing buildings accounted for more than 97% of the country, and early-built buildings did not have energy-saving regulations at that time. There were widespread problems of energy consumption and non-ecological environment. In addition to offsetting the energy consumption of some buildings, fundamentally still need to start with building energy conservation measures to achieve the goal of reducing electricity consumption in the building sector.
However, with the increasing global warming and extreme climate, the outdoor temperature in summer is as high as 40°C in Taiwan, which prompts building air-conditioning systems to be put into operation in the summer, which is the main reason for the peak load of the national grid. According to the statistics of Taiwan power company, the minimum power reserve capacity ratio has dropped to 1.72% in the past three years. Therefore, it is an urgent task to study how to slow down the peak summer power consumption of Taiwan's construction sector.
In recent years, the International Energy Agency has actively promoted building and community energy plans, trying to integrate the building energy management systems (BEMS) of individual buildings, gradually expanding from the energy saving management of a single building to the community level. It's the important trend and direction with energy conservation and sustainable development for building and community in the world.
In contrast in Taiwan, the Architecture and Building Research Institute Ministry of the Interior also conducted promotion and demonstration of the construction sector in combination with the "Wide-Area BEMS, WABEMS". Therefore, in order to expand the scope of implementation in the future in Taiwan, this study will aim at building energy conservation combined with smart energy management, and in terms of technical and policy aspects, we will develop a promotion strategy for Taiwan's construction sector to integrate smart energy conservation with a view to linking a construction case, which have gradually spread to regional buildings, and even to community and city scales, to effectively reduce the peak summer electricity demand of Taiwan's construction sector, are also the main topics of this study. In addition to seeking additional sources of power from the perspective of renewable energy sources, actively promoting power saving from the perspective of smart energy saving will serve as a reference for Taiwan's future energy conservation strategy for the construction sector.