工業技術研究院 資訊與通訊研究所 洪淑慎 朱彩熒
AIdea是全台第一個也是最大的AI競賽平台，擁有超過16,000位AI解題會員。團隊善用平台累積的能量與強大的社群人才庫，即將衍生淨零碳排AI應用新創－集思智能，將人工智慧共創價值實現於產業落地應用。
產業面對淨零碳排的挑戰與痛點
二氧化碳超量排放會對地球氣候造成嚴重變化，同時影響人類生存延續，為此，全球將減碳定為共同努力目標，朝2050淨零碳排前進並擬定相關法規、政策為推動依據，美國簽訂巴黎協定、歐盟推動碳邊境調整機制（Carbon Border Adjustment Mechanism，CBAM），亦有逾138國家宣示加入，除此之外不少企業大廠也開始實施相關應變措施以跟上全球趨勢，更提出帶動供應鏈綠化及百分百再生能源倡議（RE100），讓整個產業鏈上下游一起達成。 而台灣也於 2022年3月公布2050淨零碳排路徑圖[1]，根據2019年統計，全台溫室氣體淨排放量約為265.621百萬公噸二氧化碳當量（MtCO2e），其中製造部門排放占比最高，約占總體排放量56％。
產業面對這波的挑戰，主要有以下的解決方案：
一、減少碳排放量
根據台灣2021年的《台灣企業氣候行動大調查》[2]，近五成企業對於2050淨零碳排目標未有明確規劃，除了政策不明確，也缺乏足夠資金可以切入改善。以營運角度而言，可參考國際法規及台灣目前宣布的2050淨零轉型路徑，調整公司策略，如針對組織的溫室氣體盤查及碳足跡計算，並擬定碳管理計畫，對內包含企業自身要求，對外則是有供應鏈的減碳要求，其中計畫內容須依前項提及之規範勾勒出大致輪廓外，並同步規劃完善時間軸、溫室氣體減量目標。實施方法如：製程優化－找出製程中排碳的關鍵因子，進行有效減碳措施；能源轉換－針對製程中所使用的能源進行監控，考慮使用再生能源；供應鏈－帶動共應鏈共同進行減碳措施；循環經濟－對應到產品生命週期的生產、使用、回收再利用的三階段，讓原物料取代再生料、廢棄料可回收及生產再利用。
二、使用綠電（RE100）
RE100[3]泛指100％使用再生能源，達到永續節能的目標。是由氣候組織（The Climate Group）及碳揭露計畫（Carbon Disclosure Project，CDP）所主導再生能源倡議，採百分百綠電生產，以減少排放及汙染，而加入RE100的會員也必須公開承諾於2020～2050年前達成100％的再生能源使用目標及逐年提交使用報告，截至2022年10月統計已累積逾350家企業成員，台灣會員共22家。
三、購買碳權
碳權[4]（carbon credit）全名是碳排放權，泛指排碳需求高的組織須購買，以增加許可排放量，通常以一公噸排放量為計算單位。而碳權市場可分為兩種，一為政府法令規範，依排放總量與減碳目標，每年核發配額，為強制性的核證排放減量（Certified emissions reduction，CER）；企業會依規定得到一定的配額，若排碳量超出配額，則需要在市場上購買更多碳權；相反的，有多餘配額時，就可在市場上售出；而另一種為自願性的自願排放減量（Voluntary emissions reduction，VER），由國際八大金融機構以Fintech建立的交易清算平台，它並非自由交易的市場，是強制性碳權的補充機制，讓未被管制者也可以透過減碳方案來獲得碳權，也能跟第三方碳權專案開發商購買碳權；簡單來說企業可以主動透過不同方式減碳，甚至進行碳捕捉、種樹等等，向國內外的機構申請認證，即可獲得碳權，進而在碳交易市場上進行交易。
然而面對全球的減碳趨勢，台灣企業目前遇到的產業痛點包含：(1)全新減碳方案導入時間長，成本也高，部分技術仍在研發，如碳捕捉、碳封存、氫燃料、生質能源等；(2)再生能源供應侷限，RE100面臨困境；(3)綠電採購建置成本高昂，且擔心供應不穩影響用電品質；(4)政府環境相關政策不明確，內部資源分布不足；(5)缺乏氣候專業人才，企業內部較難達成共識；(6)上下游供應鏈配合度低，且外部資金取得困難。因此，企業該如何投入減碳行動，或是否有更明確的政策可以指引，將成為重要思考指標，面對減碳轉型更需要跨產業及跨界合作，而AI人工智慧若能成為輔助，是否更有機會加速轉型，邁向零碳的未來呢？
AI如何加速淨零碳排？
AI擅長大數據分析，透過演算法技術的特性，可以有效解析數據內涵意義，萃取有價值的資訊幫助減碳策略與方案的擬定以提升減碳的效益。
以下列舉運用AI技術達到淨零碳排的幾個應用：
一、智慧製造減碳
過去AI技術應用在智慧製造已經有非常好的成效，如製程優化、品質預測、智慧排程、設備預診、瑕疵檢測等，不過基本上的訴求是提升產能和品質。
AI的專長可以持續運用在智慧製造的淨零碳排議題上，例如，收集製程參數進行能耗的大數據分析，找出能耗的關鍵因子，利用預測與參數最佳化的技術，針對能耗因子進行調降，達到有效減碳效果。又例如，在智慧排程上加入設備碳排量的考慮因子，選擇較低碳排的排程設計，不但維持高效率的產出，同時也達到減碳的目地。
二、智慧建築節能
建築大樓的電力消耗是排碳量很大的一部分，利用AI技術可以分析大樓的空調運作，進行各樓層的自動溫控，同時考慮照明的能源使用、電梯使用行為，也可以進一步分析做最佳化的設計與監控達到淨零碳排的效果。
三、能源配置最佳化
在國內現有綠電轉供運作環境中，如何將有限的綠電妥適的配置給需要的用戶，達到最佳的使用效能是一個需要解決的問題。 考慮產電的趨勢、用電的行為、綠電售價、用戶RE100需求等眾多因素，可以利用AI最佳化的技術達到最好的配置：從售電業者方面可以得到售電最大的利益；從用電客戶方面可以以最佳CP值達到RE100的目標，這都是AI最擅長的技術。
四、能源即服務（Energy as a Service）應用
由於能源的多樣化及價格與需求的波動，電力市場將從集中式、垂直整合、單向的傳統模式，走向分散式、水平網路、雙向的多元模式。電力市場自由化也是將來國際的一個趨勢，如日本、歐洲、新加坡等都已經實施多年，這其中能源管理交易平台將扮演非常重要的角色。
透過AI技術可以協助交易平台進行電價預測、需求預測及最佳的配置並掌握精準資訊，擬定最佳策略，如儲能策略、售價策略、產電策略、定價策略等，都可以借用AI擅長的分析、預測、最佳化技術達到最佳的效益。
集思智能的淨零碳排AI解決方案
AI技術應用廣泛，過去AIdea共創平台以多領域應用為出發點，但市場上的「需求導向」提醒團隊必須思考如何將人才庫及豐富業界經驗發揮最大效益，什麼問題可以從現有的資源中提供產業最好的解決方案，以及什麼問題是產業目前最急迫需被解決。
因此，團隊不斷的轉型調整，最後聚焦以淨零碳排AI應用為主軸，鎖定減少碳排放與增進綠電效益兩個主要的應用方向，切入市場的需求提供最佳方案。過程中也善用工研院AIdea共創平台科專計畫的超過60個產業案例的解題成果，例如：產量預測、製程參數最佳化、智慧排程、設備維修預測及資源配置最佳化等相關技術。
以下分享集思智能執行的兩個指標案例：
石化業者之輕油裂解製程減碳
輕油裂解過程非常繁複，原料成分與製程參數多達數百項，其中重要的操作變數仰賴操作人員的經驗，相關的調控同時影響產品單位能耗及碳排放量。如何運用累積多年的製程數據，掌握關鍵參數及減碳策略成為業者急需解決的問題。
團隊透過AI大數據分析技術解析多年的操作數據，結合業者領域知識及燃燒學專家，透過實務經驗及學理驗證，釐清數據的相對關係及影響能耗和碳排關鍵因子，建立乙烯產量AI預測模型及提供能耗參數的調降建議，在不影響產量的原則下調降能耗參數， 有效改善碳排放量，如圖1說明。
本案最大的特色是在現有設備環境下，無需增加設備也不用改變製程程序，單純透過操作參數的調降即可以達到減碳的效果，預計每年減少超過兩萬公噸碳排，約節省台幣五千萬元，相關的經驗及方案模式也將複製應用到其他的石化業及鋼鐵業之製程減碳。
圖1 製程減碳AI應用
售電業者之太陽能綠電轉供最佳配置
業者透過台電電網將電廠的產電配置給用電客戶使用，例如電廠1提供25％產電量給客戶1、電廠2提供56％產電量給客戶2和客戶3等，不同的配置將產生不同的售電利潤。由於產電量及用電量24小時隨時在變化，加上每個客戶的售電電價不同，對綠電的需求目標RE100也不同，如何在眾多考慮因子下決定轉供配置，使得售電業者得到最大營收是一個實務上的挑戰。
團隊以AI技術分析各電廠歷史產電數據及客戶用電行為，透過不同的模型試算與不斷的調整，同時考慮各種條件需求，最後提供一個轉供最佳化的配置，使得總售電利潤最高，同時滿足客戶RE100的目標值。與傳統人工配置比較，本案可以有效提升售電總營收，同時大幅減少電廠餘電（沒有轉供給客戶的產電稱為餘電），有效提升綠電的使用效能。後續更可以透過產電預測及用電需求預測，讓配置方案利用精準的預測數據，達到更好的效益，如圖2說明。
圖2 綠電能源管理AI應用
除了團隊本身的AI技術能量，集思智能目前也善用共創平台的人才庫，與多位冠軍會員共同合作專案開發，這股強而有力的研發支援也成為本新創非常厚實的技術能量來源。目前團隊正積極進行國內外募資當中，預計明年第二季成立新創公司。集思智能正鎖定國際主流趨勢，應用AI技術加速淨零碳排的進程，後續的發展會往能源即服務的應用邁進，期待為產業提供更多、更好的服務。
參考文獻
[1] 國家發展委員會、行政院環境保護署、經濟部、科技部、交通部、內政部、行政院農業委員會、金融監督管理委員會(2022)，《臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明》(線上)。Available at: https://ws.ndc.gov.tw/Download.ashx?u=LzAwMS9hZG1pbmlzdHJhdG9yLzEwL3JlbGZpbGUvMC8xNDc2Mi8yZGM3MWIwMC1iMWQxLTRhZWQtYWYwYS0wMjhmYzVjMjlmNjYucGRm&n=6Ie654GjMjA1MOa3qOmbtuaOkuaUvui3r%2BW%2BkeWPiuetlueVpee4veiqquaYji5wZGY%3D&icon=..pdf
[2] 英國在台辦事處(2021)，《台灣企業氣候行動大調查：台灣第一份完整剖析企業氣候行動的調查報告》(線上)。Available at: https://event.cw.com.tw/2021britishoffice/survey.pdf
[3] The RE100 website, 2022. [Online]. Available at: https://www.re100.org.tw/
[4] 綠色和平氣候與能源專案小組（2022），《碳權、碳費、碳稅是什麼？碳交易市場如何運作？是否真的能幫助減碳？》(線上)。Available at: https://www.greenpeace.org/taiwan/update/30747/
