德國自1990年開始支持再生能源發展，在一系列政策支持下，成功帶動再生能源裝置容量快速成長。然而，隨再生能源占總電力消費比重不斷上升，對既有電網的影響與考驗也逐步浮現。
根據德國聯邦網路局資料顯示，再生能源占比快速成長，電網營運商需採取再調度措施的時數，從2010年的1,588小時，至2015年已增加到15,811小時，相當於一年365天每天約有1.8小時，必須針對南北電力供需平衡進行調度。南北電力再調度措施的花費也從 2010年約4,800萬歐元，至2015年大幅增加至4.1億歐元，這些高成本都將轉嫁到終端電力消費者身上。
在國內能源轉型需求、以及響應歐盟政策的考量下，德國推動電網變革。2013年1月德國聯邦能源與水利協會提出2022年智慧電網發展藍圖建議，成為德國政府規畫未來電網發展的重要依據。此外，為活用電力大數據、加速能源產業創新，同時能兼顧資訊安全，2016年德國政府通過能源轉型數位化法案，作為邁向能源數位化發展的監管準則。
德國規畫三階段推動電網變革，提升供電穩定與可靠性
德國智慧電網規畫分成三階段推動。第一階段（2012～2014）為起步與準備階段，主要工作為檢討現行法令與監管制度，並透過研發與示範計畫，形成完善標準與監管措施之基礎。第二階段（2014～2018）為設計與建設階段，循序漸進導入智慧電網技術，以及建立與適應新的電網運作流程與交易機制。第三階段（2018～2022）為實現與市場化階段，使發電與用電能彈性化管理，並建構可容納新產品與服務的電力市場規則，致力於使電力市場資訊透明化。最後，可將水、電、瓦斯與供熱／冷等納入整合，將智慧電網技術與概念擴展至整個能源網。
為了確認新技術與商業模式可行性，德國政府積極獎勵全國各地推動示範計畫。其中最著名的示範計畫包含2008年展開的第一個全國性示範計畫E-Energy、由西門子主導的再生能源與電動車併網示範IREME與IREN2，以及2017年啟動的電網管理及能源展示窗口：能源轉型數位化議程（SINTEG）示範計畫。
SINTEG為E-Energy計畫之延伸，集結E-Energy、IREME等示範計畫的基礎，以實現再生能源占比達100％為目標。2015年1月德國聯邦經濟與能源部（BMWi）公布「智慧型能源展示窗口－能源轉型的數位化議程」補助計畫方案，2016年選定五個區域為示範地點，2017年計畫正式啟動，執行期間為期四年。五個示範計畫，BMWi提供補助金達2億歐元，吸引300家以上企業與科研機構參與，預計帶動企業投資達3億歐元以上。
該計畫要求示範地區應發展對氣候友善、有效率又安全，且可因應高再生能源占比的能源供應系統，同時需達成五個目標：一、高再生能源占比條件下，確保電網運行的安全與效率；二、提升電網與電力市場間效率與彈性應用；三、促進智慧能源網中參與者有效率且安全的合作；四、有效運用現有電網架構；五、減少電網建設的需求，特別是配電網。示範重點包含ICT等智慧化技術在電網各環節的應用、可容納高占比再生能源且穩定的區域電網系統、建構發電／負載與電網的資訊交換平台，以及開發創新商業模式。
歸納德國電網管理及現代化發展推動進展，有二點可供我國借鏡之處：
＊未來電網須更加重視電網、電力市場、消費者三者間彈性互動
由德國的經驗可發現，再生能源比重提高後，要確保供電穩定與可靠為一大挑戰，因此，德國的電網變革已不再侷限於電網技術的提升，而是更關注發展新的電力市場機制與商業模式，來提升電網與電力市場間靈活應用。此外，需求面管理變得更重要，電力終端用戶將不再只是被動角色，未來電力供應與需求兩端都需要進行主動管理與雙向互動。
＊結合IoT、巨量分析、人工智慧技術邁向電網現代化
未來的電網系統必須能整合與靈活調度再生能源、燃氣機組、儲能、需量反應與電動車等多種能源，電網系統營運與管理將變得更複雜，故推動電網現代化，以及提升電網系統資料即時分析、判讀、決策能力，已成為國際趨勢。而IoT、巨量資料分析、AI與電網的結合，成為電網現代化發展的重要技術開發方向。展望未來，電力產業生態鏈不再僅侷限於電力公司與傳統重電業者，IoT、巨量資料分析、AI等業者，在電力系統中所扮演的角色將越來越重要。
（本文由工研院產業科技國際策略發展所分析師黃雅琪授權轉載）
