全球能源轉型勢在必行，為了達到 2050 年淨零目標，臺灣正推動 2030 年市區公車、2040 年汽機車全面電動化。而不會排放廢氣、低噪音的電動車，是減碳及減少環境污染的關鍵角色，但當每一輛車都要充電，到底會對電力系統帶來什麼挑戰？能不能借助 AI 的力量，達到電動車充電最佳化？來聽聽智慧車輛領域的專家——工研院機械所經理黃立恭怎麼說。
我們的電網扛得住嗎？有什麼挑戰與壓力？
讓我們先切換成老鷹視角，問一個問題：若將臺灣所有汽機車全面電動化，它們一年會耗多少電？
答案是，超過 200 億度！
若以臺灣一般家庭平均每天用電 11.5 度計算，這相當於全臺灣 1000 萬戶家庭約半年的用電量！面臨電動車日益可觀的用電量，黃立恭分析道，目前的電力系統有用地、電能調度及技術層面的三大挑戰。
接著再切換成蚯蚓視角，問第二個問題：臺灣都市地狹人稠，充電樁要建在哪裏？答案絕對不是隨便建。首先，在老舊社區與集合住宅，停車位狹小加上電力設施不足，難以設置私人充電樁。即使要在公共用地設置充電站，也常引來居民反對，或面對行政審核、土地使用限制等重重障礙。
再來是電能調度的挑戰：試想下班後，大家一窩蜂地要為電動車充電，此用電尖峰時段［註一］將會給電力系統帶來極大壓力。一瞬間大量的用電需求，容易造成配電設備如電纜、變壓器過載，甚至超出安全範圍，影響供電穩定性；頻繁高負載的運作，也會讓快充站產生瞬時大電流波動，讓電網難以維持穩定電壓與頻率。
此外，還要面對調度系統及車輛整合的技術困難。黃立恭指出，目前臺灣電力系統仍以集中管理為主，現有調度與控制技術彈性，不足以應對未來數百萬輛電動車的需求。而且各廠商充電樁的規格及通訊協議［註二］不同，充電系統之間無法互通，也缺乏統一整合的平台。不少公共充電站也缺少即時電價調整及預約使用功能，讓車主常遇到找樁難、排隊久的困擾。
別隨插隨充！充電時機很重要
我們總習慣讓手機或筆電「隨插隨充」，但對高耗能的電動車而言，對的充電時機不僅可以減輕電力系統的運轉負荷，更可以減輕車主錢包的負擔！為了鼓勵離峰時段用電，電力公司會在深夜至清晨時分提供較優惠的電價，以平衡全日的電力需求分布，是重要的能源管理策略。
但問題又來了：要找到合適的充電樁，同時既要避開尖峰時段，又要拿捏好足夠的時間充飽電，並兼顧個人行程安排，這麼燒腦的規劃，實在太令人卻步。如果能有一個智慧系統，協助排程電動車充電的工作，那該有多好？黃立恭經理負責推動的「AI 智慧充電與電能調度技術開發計畫」，正是為了解決電動車車主的煩惱而生！
借助 AI 力量，打造電動車的「智慧手錶」
「所謂的智慧充電（Smart Charging），是指結合了人工智慧、大數據與能源管理的技術，目的就是要電動車的充電可以更高效、安全，也更善待電網。」黃立恭經理仔細解釋。
這個智慧充電計劃包含三大部分：高效智能電力監控模組、充電樁智慧安全檢測系統及電能調度平臺。首先，高效智能電力監控模組，可以類比為電力系統的「智慧手錶」。它就像能偵測人類心跳、血壓的智慧手錶，可以隨時監測電力狀態。一旦發現電力異常，就會立刻發出警示，還會在 0.000003 秒內迅速斷電，比傳統裝置快上千倍，大幅降低火災或觸電風險。
除了持續偵測電力狀態，這個監控模組還能把收集到的電力數據，傳送到雲端後臺，進行智慧管理，如圖所示。透過安排最佳的充電時機與地點，電動車可以在低電價或電力充足時充電，在電價高或電力緊張時可停止充電，讓充電更聰明又安心，還能替車主和電力公司省電省錢，一舉多得。
電力監控模組示意圖（圖源：黃立恭經理提供）
充電樁也可以是電動車的「健康檢查站」
除了掌控電力系統的狀態，及時瞭解電動車是否運作正常也很重要。黃立恭與團隊在充電場域建置的「充電樁智慧安全檢測系統」，應用於市區電動公車上，就像是打造了一個電動車專屬的「健康檢查站」。這個健康檢查站會建立專門的「電動車隊充電資料庫」，如同替每輛公車建立健康檔案。這些資料記錄了車牌、剩餘電量、車輛位置等，並結合客運業者的班表，以及充電場站的尖峰、離峰用電資訊，一起分析，找出影響充電狀況的各種「健康指標」。
不論白天黑夜，充電樁可以記錄每輛電動公車的每趟充電過程，就像人長期追蹤血壓、血糖一樣，這些數據的分析能透露電池健康的程度，能儘早發現潛在問題，讓公車更安全、耐用。再結合 AI 的運用，便能依據不同車輛的健康狀態，客製化管理充電策略，讓充電系統運作得更有效率。
充電樁智慧安全檢測系統系統架構圖（圖源：黃立恭經理提供）
讓電動車也可以變成「行動電源」的雙向充電
你知道電動車不止可以充電，還可以放電嗎？電動車反向供電回電網的雙向充電技術稱為 V2G［註三］，即 Vehicle-to-Grid（車輛對電網）的意思。黃立恭與團隊更完成電動車 V2X（Vehicle-to-Everything，車輛對一切），讓電動車可以把電力送回家（Home）、社區（Local）或其他地方（X）使用。
黃立恭與團隊研發出來的電能調度平臺，讓電動車不只是用電，還能再釋放。遇到停電、颱風、地震等突發狀況，電動車就能派上用場。只要把車上的電回送到家裡或區域微電網，電動車就像「行動電源」，能隨時支援整個能源系統。這套系統也能透過遠端控制，自動調整充放電時機，讓電動車不僅能載人，還能聰明管電、存電、供電，變成家裡和城市電力調度的好幫手。
成就低碳未來與智慧城市願景
黃立恭研發的AI智慧充電系統，目前針對規模較可掌控、運行路線較集中的物流、計程車車隊及大型公共運輸系統，進行實測。他們希望未來能將這個系統推廣到更多地方，讓所有的電動車，都能進行安全又聰明的充電。
「AI 智慧充電系統，就像電力系統的大腦一樣，讓安全、省電、順利營運一次到位。」黃立恭如此形容。
有了AI 智慧充電系統幫我們建立智慧交通與能源互補的新模式，電動車不再是供電不穩的元凶，充分發揮減少碳排與環境污染的角色，更可以在關鍵時刻儲電、放電，扮演社區的「電力守護者」，讓我們離更永續、更便利的智慧城市，更進一步。
【註解】
一、根據臺電的定義，「尖峰時段」是指電力需求達到最高峰的時間區間，通常集中在平日中午時分及傍晚下班時間。在這些時段內，大量民眾與企業同時啟用各種電力設備，包括冷氣系統、照明設備及家用電器等，使得整體電力消耗量急遽攀升至全日最高點。與之相對的，「離峰時段」即為電力需求相對較低的時間區間，主要出現在深夜至清晨時分。此時大多數民眾處於休息狀態，整體用電量明顯下降。由於電力消耗減少，電力系統的運轉負荷隨之減輕，因此電力公司通常會在這些時段提供較為優惠的電價方案。
