為了在未來(lái)數(shù)十年裡，再生能源發(fā)電趨勢(shì)能夠持續(xù)增長(zhǎng)，以及完成2050年再生能源發(fā)電占比目標(biāo)，全球各國(guó)陸續(xù)提出減碳計(jì)畫(huà)，紛紛尋求電力產(chǎn)業(yè)新能源及新應(yīng)用模式，以期逐漸提高能源自主及潔淨(jìng)能源比例，力求在2050年前停止全部燃煤發(fā)電站的運(yùn)行。

從太陽(yáng)能、風(fēng)能到儲(chǔ)能，現(xiàn)今能源轉(zhuǎn)型著重再生能源發(fā)電的態(tài)勢(shì)趨於明顯，如何整合資源滿(mǎn)足新一代綠能與智慧電網(wǎng)的需求，並且逐步達(dá)成減碳淨(jìng)零目標(biāo)，提前布局綠色供應(yīng)鏈，銜接國(guó)際永續(xù)發(fā)展時(shí)程，已成為業(yè)者必須面對(duì)正視的重要課題。

供電隨需應(yīng)變 分散式能源與儲(chǔ)能系統(tǒng)強(qiáng)化效率

目前面對(duì)再生能源需求日益增加和建立新基礎(chǔ)設(shè)施的各種挑戰(zhàn)，由於傳輸電網(wǎng)的需求均相當(dāng)複雜，隨著電力供應(yīng)來(lái)源及模式改變，微電網(wǎng)系統(tǒng)漸受矚目，此為分散式能源與儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)，亦即以小型分散式發(fā)電、輸電及配電設(shè)備，透過(guò)系統(tǒng)可預(yù)測(cè)、調(diào)整及管理平衡穩(wěn)定發(fā)電量、負(fù)載量及儲(chǔ)能狀況，提升區(qū)域再生能源使用和維持最佳化的電力調(diào)度、系統(tǒng)供電穩(wěn)定與安全。

小型微電網(wǎng)可從電動(dòng)車(chē)、智慧家電、家庭能源管理、家用儲(chǔ)能等組合而成，進(jìn)而結(jié)合大樓能源管理系統(tǒng)、緊急發(fā)電系統(tǒng)、大型再生能源、大型儲(chǔ)能系統(tǒng)及地區(qū)配電系統(tǒng)，逐漸擴(kuò)大組成智慧城市微電網(wǎng)。

圖一 : 當(dāng)小型微電網(wǎng)逐漸整合擴(kuò)大成為區(qū)域性架構(gòu)，之後可串聯(lián)形成智慧城市微電網(wǎng)。（source：Winmate）

現(xiàn)今電網(wǎng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為整合調(diào)度再生能源，需要更符合經(jīng)濟(jì)效益且更靈活的整體解決方案。但是，建構(gòu)新線路費(fèi)用成本昂貴，有些未必能夠符合快速發(fā)展電力系統(tǒng)應(yīng)用的特殊挑戰(zhàn)。若依照不同需求設(shè)置完整解決方案，透過(guò)能源管理系統(tǒng)監(jiān)控或以編程自動(dòng)回應(yīng)各種電網(wǎng)狀況，就能夠在最佳化時(shí)機(jī)為供電儲(chǔ)能提供低耗能高效率的運(yùn)作。

再生能源發(fā)電的隱憂與挑戰(zhàn)

在再生能源發(fā)展上，創(chuàng)新材料、先進(jìn)技術(shù)及在地製造皆扮演關(guān)鍵角色。不過(guò)，值得注意的是讓供電須保持穩(wěn)定順暢是用電安全的前提，一旦電力儲(chǔ)備對(duì)於氣候依賴(lài)度增加，隨著氣候變遷，將使得負(fù)載/發(fā)電預(yù)測(cè)愈加困難，若是預(yù)測(cè)產(chǎn)生的誤差過(guò)大，對(duì)於系統(tǒng)供電穩(wěn)定與安全、電力調(diào)度產(chǎn)生重大衝擊，將導(dǎo)致產(chǎn)生嚴(yán)重的後果。

由於再生能源本身的不連續(xù)（間歇性）、不容易預(yù)測(cè)實(shí)值，都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)供需平衡與電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)造成不良的影響，也成為再生能源併網(wǎng)與電力調(diào)度的重要挑戰(zhàn)，其原因在於若產(chǎn)生誤差可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定、區(qū)域電網(wǎng)電壓變動(dòng)過(guò)大；嚴(yán)重時(shí)甚至可能導(dǎo)致輸電線路壅塞、區(qū)域電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，造成電力中斷。例如當(dāng)再生能源發(fā)電量瞬間驟減，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)頻率驟降，觸發(fā)低頻電驛動(dòng)作卸載，影響供電可靠度。

傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組瞬間升降載及再生能源不可控的特性，都有可能造成電網(wǎng)較大的頻率波動(dòng)，對(duì)於供電的穩(wěn)定性帶來(lái)莫大考驗(yàn)。近年來(lái)再生能源的比例快速攀升，加上電網(wǎng)的負(fù)載變異大，建置可以在平時(shí)調(diào)節(jié)頻率順利供電，而一旦面臨緊急狀態(tài)時(shí)又能快速反應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)非常重要。

隨著大量分散式電力來(lái)源併網(wǎng)的比例日漸增加，透過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將再生能源逐步落實(shí)運(yùn)用在生活，而在再生能源解決方案中，因應(yīng)通訊、控制、管理是監(jiān)測(cè)調(diào)控的三大需求，太陽(yáng)能變流器、通訊閘道器與管理系統(tǒng)是重要元素。舉例而言，未來(lái)通過(guò)試驗(yàn)規(guī)範(fàn)認(rèn)證的太陽(yáng)能監(jiān)控閘道器，可以與再生能源管理系統(tǒng)及監(jiān)控設(shè)備介接，直接接受電廠調(diào)控，以及搭配智慧太陽(yáng)能變流器監(jiān)控電力數(shù)據(jù)，可以提升電網(wǎng)強(qiáng)韌程度以維持電網(wǎng)穩(wěn)定與高效運(yùn)作，有效降低在併網(wǎng)程序中，不可控且波動(dòng)大的太陽(yáng)能電力對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的衝擊。並以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造高效管理、安全穩(wěn)定的太陽(yáng)能電站，確保供電品質(zhì)。

圖二 : 大規(guī)模系統(tǒng)電源的能量轉(zhuǎn)移趨於分散式和電氣化。（source：東京電力）

此外，由於電廠建置占地面積廣闊，為確保電廠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電且能夠迅速排除異常信號(hào)，通常電廠會(huì)裝設(shè)再生能源監(jiān)控系統(tǒng)，藉由系統(tǒng)遠(yuǎn)端監(jiān)控及AI智慧分析等功能，即時(shí)判斷電廠發(fā)出的訊號(hào)正確或異常，以利監(jiān)控後臺(tái)能夠在突發(fā)情況下，盡快指派合適的維運(yùn)人力到現(xiàn)場(chǎng)處理善後。

結(jié)語(yǔ)

再生能源是重要的國(guó)家能源政策之一，政府規(guī)劃於2025年提升再生能源發(fā)電比例至20%的新能源政策目標(biāo)，其中約80%比例為太陽(yáng)光電。以經(jīng)濟(jì)部能源局「109年太陽(yáng)光電6.5GW達(dá)標(biāo)計(jì)畫(huà)」為例，以產(chǎn)業(yè)園區(qū)、畜農(nóng)漁電共生及中央與地方共同推動(dòng)為三大主軸，擴(kuò)大建立示範(fàn)案例與專(zhuān)案。2021年初，臺(tái)灣用電大戶(hù)條款啟用、碳費(fèi)機(jī)制也擬納入《溫管法》，顯示再生能源產(chǎn)業(yè)的重要性，臺(tái)灣目前也朝向成為「亞太綠能中心」的道路邁進(jìn)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境行動(dòng)應(yīng)該如何兼容並蓄，形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，臺(tái)灣半導(dǎo)體、微電子業(yè)者能否在國(guó)際供應(yīng)鏈中占有一席之地，再生能源的採(cǎi)用儼然成為影響成敗的重要環(huán)節(jié)。

圖三 : 支持再生能源3.0的四大基礎(chǔ)（source：東京電力）

目前為了能夠供應(yīng)更多低碳、乾淨(jìng)及可利用的替代能源，帶來(lái)更為潔淨(jìng)的用電環(huán)境，改善整體環(huán)境，智慧能源儼然已成為臺(tái)灣發(fā)展再生能源政策的重要支柱，而太陽(yáng)光電、海上風(fēng)電及智慧儲(chǔ)能是臺(tái)灣三大智慧能源發(fā)展核心。

儲(chǔ)能系統(tǒng)具備調(diào)節(jié)與調(diào)度電力的特性，可輔助綠電永續(xù)，並優(yōu)化未來(lái)智慧電網(wǎng)整體的能源管理，也不像運(yùn)用大自然的太陽(yáng)光電或風(fēng)電須考量在調(diào)度方面的不確定性。在不同的應(yīng)用場(chǎng)域完成儲(chǔ)能系統(tǒng)的建置，包括工廠、微電網(wǎng)、太陽(yáng)能發(fā)電廠、電動(dòng)車(chē)充電站、商辦大樓等，將能陸續(xù)發(fā)揮其電網(wǎng)效率優(yōu)化與能源調(diào)度作用，為能源轉(zhuǎn)型添力道。能源轉(zhuǎn)型是永續(xù)發(fā)展的未來(lái)發(fā)展必經(jīng)之路，未來(lái)預(yù)計(jì)能源與運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)上也將會(huì)因採(cǎi)用綠能而形成巨大的市場(chǎng)。隨著再生能源比例提升、則可見(jiàn)得強(qiáng)化電網(wǎng)韌性與能源使用效率的重要性，不亞於電力的供應(yīng)是否充足，未來(lái)大眾關(guān)切思考的要點(diǎn)，將不僅是電量夠不夠使用而已，而是如何配置出最佳化效率。

圖四 : 儲(chǔ)能系統(tǒng)具備調(diào)節(jié)與調(diào)度電力的特性，可輔助綠電永續(xù)，並優(yōu)化未來(lái)智慧電網(wǎng)整體的能源管理。（source：researchgate.net）

未來(lái)新一代電網(wǎng)發(fā)展將在運(yùn)行方式、整體設(shè)施及智能化技術(shù)、併網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)力求精進(jìn)，將趨於自我感知狀態(tài)及分析、自動(dòng)化控制、併網(wǎng)更廣，利用微電網(wǎng)系統(tǒng)能夠提供高效、穩(wěn)定供電，邁向輸電能力更高、輸配電損耗更低、整合能源效率更高，承受擾動(dòng)及衝擊的程度更高，運(yùn)行更安全等方向進(jìn)展。

現(xiàn)今市場(chǎng)趨勢(shì)處?kù)赌茉崔D(zhuǎn)型進(jìn)行式，未來(lái)勢(shì)必會(huì)形成完整能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)系，建議上下游廠商不妨藉由電子零組件、資訊系統(tǒng)及平臺(tái)等資源整合，以滿(mǎn)足新一代綠能與智慧電網(wǎng)的需求，並且提前布局綠色供應(yīng)鏈，以利銜接國(guó)際永續(xù)發(fā)展時(shí)程，共創(chuàng)多贏局面。

**刊頭圖（source：VTara Tech）