由於全球氣候行動及再生能源技術不斷創新的驅動力下，潔淨電力成為能源轉型的關鍵，高碳的化石燃料逐漸被風能、太陽能、水力和其他再生能源的潔淨/低碳電力所取代。而隨能源終端應用的電氣化發展趨勢，IRENA 「世界能源轉型展望」（World Energy Transitions Outlook）（2021年）指出，電力消耗將在2050年成長超過一倍，達到全球最終能源消耗的50% 以上。這意味著，電力在最終能源消費總量（total final energy consumption）中的比重，成長幅度必須以相較過往（自1980年以來，平均為0.2-0.25%）四到五倍的速度成長（約1%）。因此，為滿足到2050年所需的額外潔淨電力，須加快以再生能源發電的步伐，並藉由智慧技術與電氣化、再生能源的協同效應，提高能源效率，加速實現能源轉型。

一、再生能源智慧電氣化策略
成功的能源轉型除了硬體上挹注資源，還需要嶄新的策略規劃，來整合轉型期間的創新技術與設備，並管理再生能源發電的可變性。能源轉型勢必向電氣化經濟靠攏，現有電力市場結構該如何滿足電力供需成為迫在眉睫的挑戰。
IRENA彙整全球建築、交通和工業部門各種終端應用的化石燃料替代方案，將智慧電氣化的解決策略分為直接消耗電力的直接電氣化（direct electrification），與先將電力轉換為另一種能量載體(如氫氣)的間接電氣化（indirect electrification）兩大類。

（一）直接電氣化
1. 運輸部門
電動汽車的榮景將為現行電力系統帶來嚴峻的挑戰，用戶充電時間因作息重疊，讓需求高峰增加，導致當地配電網路過載。隨著電動汽車電池容量的增加及充電速度的需求，無疑讓上述難題雪上加霜。應對運輸部門新挑戰的智慧電氣化策略如下：

（1）藉由智慧充電改善供需相符
藉由智慧充電有效管理電動車充電時對電網所造成的額外電力負載，進而降低或避免尖峰用電需求的問題。採取的措施可利用降低非高峰期電價，激勵消費者可將充電行為從高峰期延遲到非高峰期。或是利用電動車併網（Vehicle to Grids, V2G）策略，自動即時控制充電速率或充放電方向，在車輛連接電網時，可在已知或突發的需求高峰，反饋電力給電網調度或居家用電。

（2）插電式電動車提供重要電網服務
電動車在停車時連接電網，除了充電更能將電能回送電網，車載電池成為電網調度的配套措施。例如：利用車載電池之電力調節電網的電壓和頻率，減少為滿足需求高峰而產生的昂貴發電量。而快速充電器則可透過控制虛功，提供穩定電壓的服務。這些服務將協助輸配電系統營運商，改善再生能源在系統或地方層面的整合。

2. 建築物及工業部門的供熱與製冷
建築物及工業部門的直接電氣化策略，主要是直接使用熱泵、電加熱器、鍋爐等其他供熱與製冷的電氣化設備，將導致住宅對夜間電力的需求增加，可能造成配電網的負擔。雖然商業和工業的供熱與製冷集中於早上與下午時段，短期內不影響尖峰負載的用電量，但長期仍可能因季節性影響，增加電網負荷。因此，其智慧電氣化策略如下：

（1）透過智慧供熱與製冷來調整需求因應供應之短期變化
分時電價（time-of-use tariffs）有效激勵消費者將供暖製冷的使用需求，從高峰期推遲到非高峰期。於此應用數位化技術，以自動即時控制供暖與製冷時間，將有助於快速調整需求以利供需相符。在建築物中，熱泵連接到智慧電表、自動溫度調節器（thermostats）與建築物管理系統，可做為分散式熱負載（distributed heating loads）來參與虛量反應計畫（demand response programmes）。

（2）季節智慧儲熱幫助管理更高的季節性需求高峰
供熱與製冷的電氣化雖然減少初級能源所需總量，但也增加季節性峰值電力需求，為電力系統的負荷能力帶來隱憂。而儲熱技術則是因應這類季節性電力變化的關鍵對策，可藉由夏季儲存熱能以供冬季使用，或是於冬季製冷儲存供其他時間使用。季節性儲存的主要技術為地下儲能技術（Underground Thermal Energy Storage, UTES），如含水層或儲熱槽，其他創新技術則有使用化學品、鹽和液態空氣等技術進行儲存。

（二）間接電氣化
對於難以脫碳的產業，由再生能源電解產生的氫及衍生的電子燃料（e-fuels），可以間接使用電氣化的方式協助產業實現脫碳目標。然而，生產氫或其他電子燃料時，通常會產生比需求更多的轉換損失，對再生能源的電力需求也將高於直接電氣化使用(製氫所需的電解槽、電熱泵)。因此，透過以下智慧策略解決這些潛在問題。

1. 製氫採用策略性選址以獲取豐沛低成本的電力
低成本再生能源的全球擴張，正在為創新能源市場提供獨特契機，對工業部門來說，是深具吸引力的前景。例如：高能源密集型產業在實務上，難以透過直接電氣化實現脫碳，需仰賴氫或電子燃料。因此，將產業遷移至再生能源產區，並善用地利之便生產低成本與高品質的氫氣，可獲取豐沛且具價格優勢的電力。而在產業集中群聚下，可藉由智慧化和營運的協同效應，提高整體的生產效率。

2. 以季節性儲氫存放剩餘再生電力
再生能源製氫具有提升能源供給之利基，並做為電力儲存，進而延遲或減少對電力網路的投資需求。變動型再生能源（Variable renewable energy, VRE）深受氣候影響，特別是在電網壅塞時或與VRE密集的地區，季節性儲氫更顯關鍵。剩餘電力可用於製氫，爾後利用現有天然氣基礎設施進行儲存與分配。儘管已有多種技術（包含電池）能應用於儲存多餘的再生電力，氫氣仍因適合大量與長期儲存（數月）而佔有優勢。

3.電解槽製氫可提供重要電網服務
電解槽製氫對於再生能源的波動性和間歇性功率輸出適應良好，可提供頻率調節等電網服務。其中，質子交換膜（Proton exchange membrane, PEM）電解槽運作靈活且負載範圍寬，能因應再生能源的波動性。因此，PEM電解槽比當前主流鹼性電解槽更為合適。但目前PEM電解槽尚需再降低過半的成本，並提高其效率至鹼性電解槽的水準。

二、建議優先事項與行動方案
未來智慧電氣化發展的七大優先事項與行動方案如下：
（一）計畫：投資電網及數位基礎設施
1.研擬智慧電氣化基礎設施路徑，應包含：輸配電電網、充電基礎設施、氫運輸網絡和區域供熱/製冷等領域。
2.規劃數位化解決方案的示範場域。

（二）市場設計：以機動性及激勵措施刺激市場
1.通過完善分時電價的形成機制，向電力用戶傳遞更加市場化的電價信號。
2.消除創新技術與主張使用權模式（ownership models）的壁壘，允許多方市場參與。

（三）社會聚焦：反映消費者和社區的需求和期待
1.邀請公民經由選擇、參與、治理和責任等不同面向共同投入，以貼近消費者的需求和期望，並製訂出合宜的對策。
2.了解再生能源電氣化對傳統基礎架構（legacy Infrastructure）與生產者所產生的影響，必要時以適當的經濟政策來減緩過渡時期的衝擊。

（四）運輸部門智慧電氣化對策：利用電動車與變動型再生能源（EV-VRE）的協同效應，持續提升利基研發，帶動其他類型的電氣化。
1.擴大智慧充電基礎設施，評估和規劃電力基礎設施需求，特別是在配電層面，以避免電力傳輸瓶頸。
2.充分支持車輛到電網（Vehicle-to-grid, V2G）技術與建立商業模式之示範計畫。
3.持續研發與探索，航運和航空領域在電力存儲和燃料選擇上的雄厚潛力。

（五）建築部門智慧電氣化對策：透過導入標準、規範與法規，善用現有對策，以加速並擴大佈局
1.推廣熱泵和電鍋爐的普及。
2.透過區域供熱/製冷和蓄熱，把握落實大規模集中對策的契機。
3.考慮使用再生電力、電鍋爐與儲熱裝置。
4.在建築規範中明文規定新建基礎設施應採用高效益建築外觀。
5.獎勵新舊建築物使用智慧電表。

（六）工業部門智慧電氣化對策：展望全球，推動產業創新技術研發與示範
1.持續支持工業製程直接和間接電氣化的研發和示範。
2.協助高耗能產業遷址到與再生能源電廠接近或是共構（co-location）的所在地。
3.尋求國際協調，確保公平競爭的環境，並避免碳洩漏。

（七）其他燃料：了解其他燃料的長期角色和經濟效益
1.建立政策架構為未來基礎設施投資提供明確指引，並改善整體供應鏈的經濟效益。
3.擴大低成本、高負載率下，再生電力的可用性。