一、前言

在過去的二十間，數位化對電力相關產業的影響非常巨大，它有助於降低各種電網與發電應用的成本，提供發電效能並為消費者帶來更多的環境效益。未來十年，風電廠建設、營運、維護進一步的數位化將成為提高性能、降低成本與財務風險的主要驅動力。然而，風電廠運營的複雜性日益增加，且缺乏通用的定義以量化方式評估其效能指標。

為實現2050年氣候中和的目標，歐盟執委會預估風能需占歐盟電力組合中的50%，而再生能源將達80%以上。因此，數位化除加速能源需求電氣化外，也是整合再生能源電力系統的關鍵因素。

Frost & Sullivan歸納以下未來促進再生能源數位化發展的主要因素：

(一)地緣政治因素的混亂：全球性規模的封鎖、停工與保持社會距離等防疫措施，使技術和專家無法如期親臨現場巡檢，突顯了自動（automatic）、自主（autonomous）或數位化的重要性。

(二)顛覆性創新科技：導入智能系統將改變過去以人力為主的作業流程，例如：機器學習開啟人工智慧的新頁，經由訓練、創造與自主執行演算法等歷程，大幅提升了檢查的準確度和效率。此外，無人機與機器人可搭載先進的成像攝影機與感測器，結合深度學習與電腦視覺（computer vision），在無人的情境下進行即時物體追蹤、自主導航和巡檢，而智能化的創新技術預估在未來3年內將為產業帶來全新的生態樣貌。

(三)競爭強度：近年來市場上的數位技術如雨後春筍般出現，例如：擴增實境、虛擬實境、巨量資料、無人機、機器人與數位分身（digital twin）等，使競爭走向白熱化。未來巡檢後的檢測數據將上傳到雲端進行處理與分析，使企業可提供即時的分析資料、增強演算法和自動產出報告，以創造更高的競爭優勢，因此預估在未來三年內資料分析將成為舉足輕重的數位化技術。

二、數位化應用共通技術

(一)共通技術
風能數位化的不同階段應用了許多技術，圖一主要列出五大共通技術，其說明如下：

1. 即時分析 (Real time analysis)：系統操作過程需藉由控制系統蒐集、分析與視覺化關鍵零組件上的感測器所得到的資料。風速、轉速、溫度、壓力與各種其他參數的即時資料的監控與蒐集是風電廠運作中應用作廣泛的控制系統，以強化對風電廠的控制。
2. 物聯網閘道 (IoT Gateways) ：物聯網透過導入5G網路，在不同系統間的關鍵通訊提供可靠的連接。
3. 診斷及描述型分析 (Diagnostic and descriptive analytics) ：描述型分析是一種統計方法，用於搜尋與統整歷史資料以找到模式或背後的意義；診斷分析有助與確認過去發生事件的原因。結合結構良好的資料庫與具有歷史資料的 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系統，可針對系統故障開發新案例及預警。
4. 預測及指示型分析 (Predictive and prescriptive analytics) ：指示型分析通常基於歷史資料，利用機器學習與人工智慧演算法的統計與資料進行建模，以預測風力發電機的輸出與性能。
5. 自動化 (automation)：機器人流程自動化是利用機器執行人類任務，並提高製造精度、減少人為錯誤並加速重複性的操作過程。

(二)技術案例
1. 挪威Kjeller Vindteknikk公司開發IceRiskForecast結冰預測模型，並結合SCADA蒐集的資料校正風電場性能預報資料，該模型已經在挪威與瑞典中的幾個風電廠進行測試。
2. 西班牙Instituto de ingeniería del conocimiento (IIC)利用大數據產生預測模型，找出涵蓋半徑數十公里內可能影響風電場發電的所有氣象參數。
3. 法國Sereema公司著重於強化風力發電機性能最佳化並延長其使用壽命。
4. 英國ONYX InSight部署風力發電機預測性維護解決方案以實現可擴充與高效的管理。

三、數位化關鍵驅動技術

(一)通訊技術
創新的無線通訊技術(如5G私有工業網路技術) 可解決控制室人員、現場技術人員與不同監控系統的需求，有助於離岸風電朝向更深的海域發展。例如，藉由5G無線服務實現寬頻通訊與次世代語音視訊功能；利用擴增實境/虛擬實境提供顧客虛擬體驗；利用工業物聯網連接不同的感測器，以SCADA系統進行遠端監控(advanced remote monitoring)，提高操作的安全性與生產力，並在緊急情況下提供即時警報與通訊。
案例：Nokia與NetNordic合作提供適用於Dudgeon與Sheringham 風電場的4G-5G網路解決方案。

(二)大數據
在先進感測技術與無線通訊解決方案的支持下，風能相關的資料量大幅增加，因此對資料儲存、操作與分析的需求已顯著成長。目前正在開發雲端服務與升級SCADA系統，以確保資料庫利用的可追溯性與資料品質。並透過分析可靠性參數、維護策略、生命週期與性能監測等資料，以降低行政成本與最佳化管理策略，滿足供應商的客製化管理需求。
此外，2021年7月 歐盟執委會發布了能源部門數位化行動計畫，其中第一個重點領域即是發展歐洲資料共享基礎設施，以提高需求方的靈活性，並支持能源資產的規劃與監測。除能源部門與電力部門外，亦須在風能產業建立一個與第三方在組織內部共享資料的框架，有利於不同參與者間的協作。
案例一：比利時e-BO Enterprises部署綜合海上風電管理平台，已透過資料蒐集實現最大系統運營管理效率。
案例二：法國ATOS公司利用大數據改進數值模擬與氣候預測。

四、結論

WindEurope分析到2030年風能產業數位化技術路徑圖(圖二)，以及目前數位化技術之應用強度。而歐洲目前的部署經驗顯示了一系列應用技術障礙，阻礙風能產業數位轉型，為了消除這些障礙，WindEurope建議採取以下策略與行動：

1. 評估數位化的效益：隨數位化應用的發展，需導入額外的基礎設施或新技術，進而增加其成本。因此，資料的共享機制可有助於衡量與預估收益回報的時間點。

2. 制定通用資料標準：開發通用與全面的資料標準是當今風能應用最重要的一步，其內容應涵蓋新舊系統、零組件及所有風能開發與運維步驟，並與國際標準(例如IEC61400-25)接軌(包含標準更新與增加)。

3. 建立有效的資料共享機制：歐盟執委會為促進歐盟參與者與部門間的資料共享，以及相關基礎設施的建立，提供通用的資料標準與共同契約予組織內部及第三方單位使用。

4. 以低成本驗證技術移轉到不同環境的可行性：驗證數位化技術在風場維運和風力發電機製造中可行性，需導入整個生命週期的運轉資料，是一個非常漫長的過程。因此，藉由完善的資料共享機制，促使新的數位化技術能以低成本轉移到不同環境中應用。

5.發展數位化與風能專業知識的綜合技能：透過開設大學與技職培訓課程，整合風能技術、運維專業、IT開發與驗證能力，以解決風能自動化與數位化對專業領域人才的需求。