由於大型發電廠擷取再生能源時，容易受到天候影響導致供電不穩，甚至在電力傳送過程中，會造成約六成的能源損耗，使其用電效率不彰，因此微型電網在地擷取、在地使用的特性、供電穩定，以及可開發更多新興應用等特色，也使其成為各國布建智慧電網時的重要一環。
為減少溫室氣體對地球環境之影響，各國政府皆明訂二氧化碳減排目標，並提高再生能源使用比例。不過由於再生能源受到氣候因素影響，對於集中式發電的大型電廠而言，易產生供電品質不穩定等問題。因此產生微型電網概念，以區域用電戶為主，使用當地的再生能源，就近供給電力，以提高再生能源使用率，並減少能源因長距離傳輸之損耗。
目前各國的電力供應仍以集中發電的大型電廠為主，包括水力發電廠、火力發電廠及核能電廠等，其特點在於具規模經濟、容易進行電力調度、供電品質穩定，但其缺點則是僅能單向傳輸電力、長距離傳輸易造成電力損失、需要大量高低壓電力轉換與傳送設備。
另外，以火力發電廠而言，其對於化石燃料(石油、煤炭)的依存度高，發電過程所產生的二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等溫室氣體，以及煤灰、廢水等污染物將嚴重影響周遭環境品質。例如美國有超過65%之電力來自火力發電廠，其中用煤發電者約占六成，根據統計，過去以煤或石化原料發電的電廠，每生產約四千度電會因為熱發散於空氣中而浪費約60%能源並產生1噸汙染物。
鑑於上述環保問題，以及隨著用電需求持續增加，近年來各國在發電廠與輸配電設施建設方面，皆面臨環保與提高供電效率等兩大課題。由於遠距離輸電線路的輸送容量不斷增大，估計約有六成的能量在發電或傳輸過程中以熱的型式被消耗掉，使其總能源轉換效率僅四成，除造成電網供電效率不佳，也間接影響電網的穩定性與安全性，因此包括美國、日本及歐盟等國家，在發展智慧電網時，特別將微型電網也納入整體電網架構中進行規畫(表1)。
微型電網具地產地銷特色
微型電網是由一群分散型能源所構成的單一且可控制的小型電力系統。主要採用在地能源，可以就近當成在市電網路中一個可控制的單元，提供當地用戶所需電力，降低長距離傳輸所造成的能源損耗。
此外，微型網可有效調節尖離峰的用電需求，若遇到大規模停電，可緊急調度電力分配，再者，由於再生能源的間歇發電特性，對於再生能源的利用，很難採取傳統電網集中式輸電，因此運用微型電網的地產地銷概念，以電力電子技術可將再生能源產生的能量轉換為電能，並配有儲能裝置，可儲存多餘電能，以滿足供電品質和安全。微型電網可廣泛應用於住宅、辦公大樓、醫院、學校，甚至社區或鄉鎮，建構電力自給自足的生活型態。除可就地使用、獨立區域供電之外，也可與大型電力系統併網供電。
分散型發電系統主要擷取天然能源
分散型發電系統是由許多小型模組化的發電和對應的配電系統所組成，這些系統大部分設置在電力需求所在地，除能獨立運作外，也可並聯電力網路。主要分散型發電系統包括太陽能、風能、生質能、地熱能、燃料電池及熱電共生系統等。其特色包括充分運用在地天然資源；在地生產、就地使用，可減少長距離傳輸時的能源損耗；提供多元化能源及增加電力調度之彈性化，以及降低電廠營運成本，減少大型發電廠所造成之環境影響。
充分利用再生能源
分散型發電系統主要使用再生能源，並應用電力電子技術將其轉換為電能，使在微型電網建立單獨的發電單元，包括太陽能、風能、生質能、地熱能等。
在地生產 就地使用
分散型發電系統多設置於電力需求所在地，可減少電力長距離輸配所造成的能源損耗，並可降低電網負荷，延長輸配電網及相關設備的使用壽命。
彈性調度 提高使用效率
將分散型發電系統與市電網路並聯，當分散型發電系統供電不足時，可由市電獲得補償；若分散型發電系統生產過多電力時，可回饋給市電網路，以增加整體電網的供電調度彈性，提高供電效益。
降低營運成本 減少環境污染
從發電廠商的電廠增建與經營觀點來看，建置分散型發電系統的利基點為較易覓得開發地點，且短期內即可生產電力出售，可快速回收投入成本。此外，搭配區域電力控制與管理系統，可提升系統整體能源效率與穩定度，具有減少環境污染、可模組化、建置時程快、低成本、低消耗等優點。
儲能設備不可或缺
儲能設備主要透過將電能轉換成磁能、動能、化學能、位能等不同能源形式加以儲存，等須使用時，再轉換回電能以供使用。相關設備包括蓄電池、飛輪、超級電容器、超導線圈等。儲能設備在微型電網系統中，具有兩大功能定位，即儲存多餘電能與穩定供電品質。
儲備多餘電能
以太陽能或風力發電的分散式能源供應系統，有時遇到天候環境條件極佳時，例如日照強烈或風力太大，可在短時間內獲得大量電能，未免發電設備過載，因此必須透過蓄電池儲存多於電力，以解決發電過量的問題。
2010年6月間，蘇格蘭風力發電廠曾經因為風太大，暫時停機一個小時後再恢復運轉，結果造成所有用戶兩個小時沒電可用的窘境。根據負責英國電力供應的國家電力公司表示，由於風速過高，將導致瞬間發電量過多，會使得供電網路負擔太重，所以必須關機，以免機器過度運轉而燒壞。
穩定系統供電品質
小規模發電量的分散式能源供應系統多零星分布在獨棟建築、社區或城市等區域中，因此可能導致各供電網所得的發電量及變動量無法維持同一水準。因此，須藉由儲能設備，使在發電與供電系統中調節負載變動，降低電力需求額度，以穩定電力供應。儲能設備可調節分散式發電設施的間歇運轉，提供電力供需的連續需求。再者，當供電中斷時，分散型發電系統在一定時間內利用儲存電力則可對家庭或鄰近區域持續供電。
微型電網開創新興應用/優勢
由於微型電網與大型電廠的供電、送電與電力來源概念皆有所不同，因此可藉以創造更多的新應用和優勢，以下將一一探討。
用戶可成為供電方
基本上，全球各國的市電網路供電方式均採用公共電網輸送電力。隨著一些國家、地區廣泛應用再生能源以降低化石能源進口量並促進能源供應的多元化，所以鼓勵在接近用戶端大量設置一些發電規模較小的發電設備。
在自由化的電力市場中，微型電網中的分散式電力供應者可充分利用電價獎勵條件，在電力需求高峰時賣出自家生產之多餘電力，這種供電和用電情況的變化，使住宅、大樓或社區成為市電網路中的微型發電站。如位於美國加州的Bloom Energy主要開發大型燃料電池供應家庭、辦公大樓，甚至社區使用。當有多餘電力時，用電戶亦可以將電力賣回電力公司，再由電力公司分配到電力不足區域。Bloom Energy估計5年內，用電戶可回收當初裝設燃料電池成本。
在此一趨勢下，微型電網與市電網路的電力供需調度將是目前廠商須面臨的最大課題。由於太陽能、風能、生質能、燃料電池及熱電共生系統等多為間歇性、小發電量之裝置，對現有之電力系統將造成供電不穩、負載增加等問題，因此未來電力公司須透過儲能設備、智慧型電網管理系統，以達到整體能源供需最佳化。另外，規畫合理且具誘因的電力出售與購回機制也將成為電力公司的新挑戰。
熱電共生系統提高能源使用率
和集中式電廠相比，燃料電池、生質能或燃油發電機等分散式發電系統在發電過程中所產生的廢熱可透過結合熱電共生系統(CHP)，將發電所產生的電能及餘熱回收再利用，以提高整體系統之能源被利用率，以達到節能減排目的。
例如部分北歐國家、德國及日本，在微型電網系統中採用熱電共生模式，透過可以回收發電設備熱氣的裝置來產生蒸汽或熱水，以便於用在建築物暖氣調節、熱水供應等，這樣可提高能源被利用率，估計最高可達80%以上。
普及電動車充電應用
對於微型電網之發展而言，另一個重要趨勢就是促進電動車市場的普及發展。由於微型電網的基礎建設中，多已規畫大型儲能設備，避免儲存的電能流失，因此包括政府及相關廠商，都會把充電站規畫在微型電網的基礎建設中，以提供電動車或油電混合車充電使用，並期望此一規畫能帶動電動車市場普及發展。
以德國次世代電網規畫為例，德國政府計畫在2020年以前，電動車或油電混合車達到一百萬輛以上的規模，因此包括RWE、西門子(Siemens)、戴姆勒(Daimler)、寶馬(BMW)、Renault等電力公司與車廠均積極建置充電站基礎建設。東芝(Toshiba)也於2010年6月，在東京所舉辦的「智慧電網展」中，提出名為「充電網」的分散型充放電系統解決方案。該系統是利用住宅等設置的太陽能發電系統的剩餘電力，或是將配電系統提供的離峰時段廉價電力，儲存在儲能設備(充電電池)中，利用這些儲存電力以供電動車快速充電或停電時使用。未來若能將該系統分散配置在各地區，將能促進電動車與太陽能發電的普及。
透過微型電網降低能源損耗
目前全球多數國家大部分的電力仍是由大型電廠採用集中式發電，經由電網送至變電所再傳送到各用電戶，然而其總能源轉換效率僅四成。
隨著低碳與再生能源等議題成為全球關注焦點，世界各國政府積極研擬能源政策，擬定溫室氣體減量目標，降低石化能源使用比例。然而採用再生能源發電容易因氣候因素而導致發電品質不穩定，因此美國、歐洲與日本等先進國家近年來都積極投入研究，試圖以微型電網解決再生能源的發電不穩定特性及提高能源使用效率。
充分利用在地低碳能源達到減排目的
微型電網以區域應用為主，利用該地區的再生能源，在該處設立微型電網，以就近提供該區域用戶所需電力。其主要功能與優點在於充分利用再生能源，以減少對化石燃料的依賴，其次，就近提供該區域用戶電力，可減少電能在發電或傳輸過程中的消耗。此外，微型電網可以單獨運作外，也可以與主要的國家市電網路並聯，以進行電力調度。
市場需求傾向多樣少量客製化系統
對台灣發展能源產業而言，微型電網跨領域整合再生能源、電力電子技術與資通訊科技，相較於以往由電力公司主導的大型電廠之技術或設備發展，微型電網之設備需求偏向小型化、高效率、智慧化與容易安裝使用。且針對不同的再生能源使用，以及因應各種應用情境之差異，客製化程度高，多樣少量之設備需求將成為市場趨勢。
(本文作者為資策會MIC資深產業分析師)