運用全代管無伺服器 AWS 服務，微電能源打造低成本無門檻完美微電網
以太陽能電廠統包商（EPC）起家的微電能源，多年來致力太陽能電廠開發與能源數據等核心技術研發，在全台建置超過 200 個電廠，包括屏東大型地面案場、台南漁電共生案場；以及台南首座共用升壓站等，並整合能源數據，延伸綠能資產應用及綠電售電服務，躋身為提供再生能源整合價值鏈服務的綜合能源服務商。面向能源未來，微電能源如今更透過 Amazon Web Services（AWS）的雲端服務，持續優化能源數據，串聯電流、金流及資訊流，結合創能、儲能、綠能、保能等管理能量，協助客戶實現在綠能、ESG，到微電網的全面價值。
朝向虛擬電廠願景邁進，建構能源管理解決方案
微電能源提供太陽能電廠從設計、施工、維運到監控的一條龍服務。在屏東建置掛表天璣案場，併聯規模達 99 MW。今年 3 月，與聯邦集團在台南麻豆打造 160 MW 漁電共生太陽能電廠，7 月更共同斥資 10 億元於台南學甲興建規模 300 MW 的漁電共生共同升壓站，成為首批民營化共同升壓站建置案範例。
目前微電能源建置的光電案場總饋線容量高達 720 MW，一路以來不斷擴大能源方案整合應用價值，貫徹「太陽能即服務」（Solar as a Service）的理念，未來更將擴增全方位綠電服務發展。微電能源副業務長曾昭人表示，今年 9 月成立全資子公司瓦力電能，預計 2023 年可轉供 60 MW 光電裝置容量，運用能源數據運算的基礎，為多電廠、多客戶進行綠電媒合最適化交易，同時綜合電廠資產持有等服務，提供企業綠能整合方案以實現 RE 100 與 ESG 目標。
▲微電能源副業務長曾昭人說明，目前微電能源的光電案場開發容量達 720MW，以「太陽能即服務」（Solar as a Service）為理念，發展為綠能/微電網/虛擬電廠（Virtual Power Plant，VPP）服務的供應商。（來源：科技新報攝）
面對未來將分散各地的光電案場、太陽能板、電動車/充電樁、儲能設備等，如何能透過數據管理創造能源最大效益？微電能源技術中心技術長姜智昂則提到，能與市電併聯運轉又能解聯獨立運行的微電網是最佳解方。而逐步開展的 AFC 等能源項目，也將大幅提升電網服務的效能，以及整體在創能、儲能及用能上的效率，同時提升投資人投資與使用者參與微電網項目的意願。
微電能源也意識到，實現能源效率提升，關鍵在於能源數據的監控、採集與分析。所以透過遍置在創能、儲能及用能等各場域的感測器或智慧電錶來持續蒐集、累積能源數據，再結合電流、金流與資訊流做綜合性的分析。
為持續優化能源數據，並串聯電流、金流與資訊流，微電能源一直與 AWS 保持良好互動，有助於邁向虛擬電廠的願景，並建構完整「能源產銷」解決方案，協助綠電用戶高效運用再生能源，達成節能減碳與 ESG 永續發展之目標。
雀屏中選，AWS 提供無與倫比的擴充性與豐富且優質的文件
「對於微電能源而言，我們希望擁有一套既能服務 500 間案場，又能支援 5,000 家案場的系統，對於如此兼具彈性與擴充性的要求，目前唯一的解決方案莫過於公有雲。」微電能源技術長姜智昂說道。
他特別看重自家工程師在開發過程的「產品層面品質」，換言之指的就是豐富的文件（Documentation），和其他家公有雲相比，AWS 更能滿足這方面的需求。微電能源至今已在 PaaS 層上使用 13 個以上的組件，每個組件都有豐富的文件可以閱讀，再搭配範例程式碼（Sample Code）或現成案例，便能快速拼湊出必要的功能。
今年六月經濟部能源局提出《再生能源發展條例》五項修法草案，其中「新建、增建及改建符合一定條件之建築物，應於該建築物屋頂設置太陽光電發電設備」的新規定，以及甫修法的停車場法，規範專屬電動車位等等，法令面與市場面的發展，勢必會加速微電網及分散式電網的形成。面對這樣的趨勢，未來微電能源需要將每棟大樓、社區或者區域電網內必備的控制演算法統一放在具高度擴展性的 AWS 雲端平台上，才能在不斷增加的案場中，提供高品質的良好服務。
▲今年六月政府提出的修法草案，勢必會加速微電網及分散式電網的形成，微電能源技術長姜智昂說「未來微電能源佈建電網中的大樓所設置的演算法都會統一放置在 AWS 的雲端平台上，才能在不斷增加的案場中，提供高品質的良好服務。」（來源：科技新報攝）
除此之外，姜智昂強調，相對其他公有雲服務供應商，AWS 吸引微電的是堅守持續降價、持續往無伺服器運算（Serverless）發展及持續吸收成熟開源專案這三大宗旨。
運用 AWS 服務，打造控管 VPP 與 IoT 裝置的 Lambda 資料流架構
透過 AWS 服務的導入，微電能源打造一個由底層串接到現場監控箱等設備的軟硬體結合技術平台。整體而言，該公司分別在三個應用層面使用不同的 AWS 服務，包括為 200 多個太陽能電廠的監控數據資料，打造高可用性與高擴展性的 無伺服器運算服務AWS Lambda 資料流架構；使用 AWS 微服務架構來建立與管理虛擬電廠工作流程；以及透過 AWS IoT 相關服務來對現有太陽能案場的監控箱進行建立或遷移等管理工作，同時改善過去高維護成本與低可用性問題。
「導入過程大概花了數週的時間，過程中不僅面臨新舊服務或資料庫並存的問題，更需花時間解決無縫遷移的問題，以避免影響到部門同仁的日常作業。」姜智昂表示道。
而太陽能案場的監控箱，微電能源則是將 AWS IoT Greengrass 開放原始碼邊緣執行時間和雲端服務軟體安裝其中，將雲端功能延伸至邊緣端的本機裝置上，讓技術團隊得以統一管控數百個 IoT 邊緣裝置（IoT Edge Thing）。
接著再將蒐集到的資料上傳到雲端上的 Amazon Kinesis Data Stream 全代管無伺服器資料串流服務上進行處理，並交由 Amazon Kinesis Data Analytics 來收集、處理、分析這些即時串流資料。最後再將資料儲存在 Amazon Timestream 這個高效、高擴展性的無伺服器時間序列資料庫（Time Series Database）服務上。
在打造上述串流資料工作流（Streaming Data Pipeline）的同時，該公司並建立批次資料工作流（Batch Data Pipeline），其做法是使用 Amazon Kinesis Data Firehose 全代管擷取、轉換和載入（ETL）服務接在 Amazon Kinesis Data Stream 之後，以便將串流資料轉存到 雲端可大規模擴展的儲存服務Amazon Simple Storage Service（Amazon S3）上，然後再使用簡單、可擴展且無伺服器的資料集成服務 Amazon Glue 主控台上的 Crawler 爬蟲程式搭配 Amazon Athena 無伺服互動式查詢服務或 Amazon Elastic MapReduce （Amazon EMR）雲端大數據平台來批次處理資料。
姜智昂表示，微電能源技術團隊先將整個 AWS Lambda 資料流架構的框架圖勾勒出來，然後再歷經大約三周的 PoC 概念驗證便將所有資料流架構串起來。真正複雜的部分是後續的資料建模，由於不同資料流之間的資料模型會涉及產業相關領域知識，所以需要特別進行微調。
而 AWS IoT 服務的導入上，透過前述 AWS IoT Greengrass 軟體安裝在案場監控箱中，便能將監控箱所接觸到的所有逆變器設備（Inverter）定義成為 IoT Thing 並納入控管。過去因為雲端與邊緣端的通訊不穩，致使許多工程師多半不敢冒險頻繁更新邊緣端程式。隨著 AWS IoT 服務的導入，整個通訊變得更加穩定，透過 AWS IoT Core 之中的靜態/動態物件群組（Static/Dynamic Thing Group）及 type/attributes 等方式，便能精準快速地完成邊緣裝置韌體及邊緣程式的更新。
微電能源技術團隊透過 AWS IoT Core、AWS IoT Device Shadow 服務、AWS IoT Core Rule 動作、AWS Lambda 無伺服器事件推動運算服務及 AWS DynamoDB 全代管無伺服器鍵值 NoSQL 資料庫，搭配 MQTT LWT 訊息來取代現有的 Heart Beat 與 Error Code 監控。
過去全台 200 多個案場監控程式的全面更新需花費數週至一個月以上的時間，隨著 AWS Greengrass Core SDK 的植入後，整個更新作業只需 15 分鐘內就能搞定。至於案場的維護成本主要分成能源設備維護與 IoT 監控相關維護兩大部分。AWS 服務的導入，不僅更能掌握通訊穩定度，也能頻繁地遠端更新邊緣設備軟體，大幅節省過去必須派員到場為監控設備人工置換 SD 卡的人力與時間成本。
AWS 成就微電能源技術團隊核心價值，彈性組合滿足產業領域知識的核心組件
微電能源一開始核心模組都部署在美國奧勒岡州的機房裡，經過 AWS 的諮詢服務後，目前所有系統與模組皆全部移轉至東京機房。AWS 服務使用最多的是微電能源的技術中心，其中約莫 13 人運用 AWS 從事軟體研發。下一階段，微電能源預計把前端頁面放到 AWS 各項無伺服器服務上。
整個技術中心下轄許多小組，包括需對能源調度進行優化的調度算法組、專門控管金流的金融軟體組、負責搭建能源管理系統平台的 EMS 軟體組、主司搭建 AWS Lambda 資料流架構的大數據平台組等。
值得一提的是，微電能源技術團隊約莫在三、四個月前導入 AWS AppSync 無伺服器 GraphQL 和 Pub/Sub API 服務，該服務能整合底層不同的異質資料庫，並提供單一端點來安全地對多個資料庫、微型服務和 API 的資料進行查詢或更新，因此能大幅提升 API 應用開發效率達 50%。此外，前述奧勒岡機房系統能輕鬆圓滿地遷移到東京機房，也與該團隊採用 AWS Cloud Development Kit （CDK）開源軟體開發架構有很大關係，該架構採用時下流行的基礎架構即代碼（Infrastructure as Code，IaC）工作模式。
姜智昂也為每位旗下技術人灌輸、建立面對問題時該有的重要價值觀：「絕對不要自己去造輪子」。換言之，如果某問題有許多現成的解決方案可用，就不需要浪費時間、絞盡腦汁地自己發明新的方案。對此，AWS 提供了許多好用的組件，讓他們免去打造許多輪子的麻煩。進而讓該公司技術團隊能更符合能源產業邏輯與領域知識（Domain Knowledge）地完成核心組件的有效組成，如今這已成為該技術團隊的核心價值所在。
▲微電能源技術長姜智昂（左二）與副業務長曾昭人（中）表示，在 AWS 的強大助力下，微電能源逐步打造強大綠電數據應用網。（來源：科技新報攝）
展望未來，微電能源下一步會在既有串流資料與大數據框架之上搭建支援 MLOps（Machine Learning Operations）機器學習營運框架的完全託管的機器學習平臺 Amazon SageMaker，進而為金流、電流與資訊流打造可以取代人工排錯麻煩的全自動化與標準化機器學習生命週期流程。
姜智昂表示，微電能源正全面展開邁向微電網的轉型之旅，本著「太陽能即服務」的理念，從現階段整合能源專案與商務模式的基礎上，進一步打造將太陽能、儲能、充電樁悉數加以整合的完整微電網。該公司並且會持續致力降低太陽能案場的管理與技術使用成本，協助更多綠能資源挹注再生能源專案，儘可能地降低社會擁抱再生能源的門檻，進而為台灣分散式電網的穩健發展貢獻一己之力。
（首圖來源：科技新報；首圖圖說：圖為微電能源技術長姜智昂）
關於 Amazon Web Services
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