〈工業技術與資訊〉分散式能源崛起 -
透過「虛擬電廠」整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源,已成為能源管理新顯學(09/26/2021 鉅亨網新聞)
逐年攀升的尖峰負載,讓臺灣的能源使用規劃,成為各方焦點。跳脫興建更多電廠的思維,透過「虛擬電廠」,整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源,已成為能源管理新顯學。隨著再生能源占比逐步升高,為了解決供電間歇性的問題,能長時間儲存電力的「液流電池」也備受關注。
數 10 年來,臺灣傳統電力供應以大型電廠為主,想要解決尖峰用電問題,除了蓋電廠外,是否還有更省成本、更有效率的解方?
攤開臺灣的用電分布,若以 1 年 8,760 小時來看,臺灣每年用電最多的 200 個小時,對於電力系統產生的額外需求大約為 2GW,相當於年度用電尖峰的 5%,且大多集中在夏季。工研院綠能與環境研究所組長梁佩芳認為,若要持續蓋電廠,得先思考 2 個問題:一是電廠投資大、建廠時間久,還會面臨環保抗爭行動;二是只為了每年 200 小時的尖峰需求興建新電廠,似乎也不太符合投資效益。
其實除了大型電廠之外,民間也暗藏不少中小型的電力資源,像是散落在企業、工廠、住家裡的太陽能、風力、儲能設備、備援發電機、UPS 系統和電動車等。隨著供電挑戰愈來愈大,未來必須要更加靈活善用這些電力資源。「虛擬電廠」概念應運而生,「就是將分散式的中小型資源聚合起來,變成可靠的電力供應來源,就像一個可受控制的電廠。」
用戶代理人扮演關鍵角色
當傳統以大型機組為主的集中式電力系統,走向分散式電力系統後,原先單純做為電力的消費者,同時也轉為電力供給的產銷者。正因為聚集了各種不同類型的用戶參與,虛擬電廠有著更大的調度彈性,能在短時間內提供尖峰負載電力,也能為電力公司提供輔助服務。
相比過去台電控制大電廠,只要一個指令;當眾多小資源集結時,該如何有效管理就成了關鍵。這造就一個角色興起,也就是所謂的「聚合者」或「用戶代理人」(Aggregator),「他必須聚合用戶資源,就像一個統一窗口,去台電或電力市場報價,未來代理人會是新的商機。」
「虛擬電廠有很多不同機制,有些可以做出一桌菜,有些就是很專業的一道菜,不同公司的營運策略都不一樣。」梁佩芳表示,目前虛擬電廠在國際已有不少成功案例,以全球知名的德國公司 Next Kraftwerke 來說,旗下聚合超過 1 萬個用戶,裝置容量達 8GW 以上,並依據用戶特性,設計不同方案,有些投入電力交易市場,有些則投入輔助服務市場;特斯拉(Tesla)也在加州聚集旗下家用儲能設備 Powerwall 的用戶,向電力公司提供電網服務,當加州電力不夠時,便控制電池放電。
滿足五大條件 虛擬電廠商機可期
梁佩芳認為,虛擬電廠必須具備 5 項條件才能發揮其優勢。第一是 ICT 的基礎建設,為了讓代理人清楚掌握每個參與者的狀況,需要導入智慧電表等 ICT 應用,才能即時掌握數據。
第二是預測。代理人需了解電力系統狀況,進行負載預測,事先讓參與者知道未來幾天的用電趨勢,讓用戶有心理準備,提高用戶的參與意願,不至於突然收到斷線通知,措手不及。
第三是打造客製化方案。因應不同參與者的特性,客製化電力的供應狀態,而非所有人一體適用的規則,甚至是調整用戶的生產行為。比如台電大多在下午 1 點到 3 點的尖峰時間,要求降低用電,或許就能和工廠討論改變生產排程。
第四是對市場的了解。代理人需對市場敏銳,針對用戶屬性,細分成不同群體,參與市場上的不同計畫。台電現已要求,未來代理人參與電力市場,必須取得「合格排程者」(Qualified Scheduling Entity;QSE)的資格,代表代理人對市場有基本了解。
第五是決策技術。如何安排出最妥適的方法,讓參與者的成本降低,在電力市場獲得比較高的回報;同時也要有預先準備,當執行期間發生意外的話,如何啟動緊急機制,這些都需要依賴精密的排程決策。
雖然目前臺灣的虛擬電廠概念在仍在起步階段,代理人角色也仍舊偏少,但可以預期,台電的電力交易平台正式上線後,「臺灣的市場就會打開,未來參與電力市場服務會比以前更加自由、開放,只要聚合資源就能去交易,許多業者都在準備,商機可期。」
四大優勢 液流電池成儲能新星
在分散式能源系統中,再生能源和儲能設備不僅是其中的重要一環,兩者也有高度相關。隨著再生能源的占比逐漸增加,面對「看天吃飯」的間歇特性,更需要長時間的儲能設備,才能 24 小時供應綠電,而安全性更高、儲能時間又長的「液流電池」開始受到關注。
工研院綠能所組長張文昇指出,液流電池顧名思義「就是電池裡有液體流動」。液流電池包含 2 個大型的電解液桶槽,內含可儲存電力的活性物質,將電解液以管線輸送到中央元件,稱其為「電堆」。當需要充放電時,便透過泵浦將液體輸送至電堆,產生電子轉移,以此進行放電或儲電。根據電池種類不同,液流電池可使用多種不同金屬元素組成,目前最成熟的便是採用釩離子的液流電池系統。
比起傳統鋰電池,液流電池具備更多優勢。第一是安全,挑選電池首重安全考量,用水溶液安全性高,無爆炸跟自燃風險。第二是設計更有彈性,由於能量是儲存在液體裡,桶槽愈大,能提供的能量就愈多,根據不同應用情境,只要增加桶槽與電解液,儲存的能量與時間就能更多、更久。
第三是使用壽命長,深度充放電循環可超過 2 萬次,至少用 20 年沒問題,平均儲能成本攤提下來,在長時間儲存上比鋰電池更划算。第四活性物質在液體裡容易回收,即使電池長期使用後,裡頭的有價金屬也不耗損。
「液流電池屬於長跑型的選手,潛力上就是適合做連續長時間的放電和儲存,」張文昇說。這也是為什麼液流電池特別適合作為長時間儲能用途,面對間歇性的再生能源,可將綠電安全、穩定的儲存起來,扮演重要的調節角色。
由於能量是儲存在液體裡,桶槽愈大,能提供的能量就愈多,根據不同應用情境,只要增加桶槽與電解液,儲存的能量與時間就能更多、更久。
打造電堆 2 倍功率 創國際領先水準
早在 2008 年,工研院便意識到儲能會是未來電力系統的要角,率先進行小型的前瞻計畫,評估各種不同的儲能方法。直到 2017 年正式投入,在沙崙綠能科技示範場域打造液流電池系統。
張文昇指出,液流電池有幾個研發關鍵。第一也是最重要的,便是位於中央位置的電堆,「電池所有的功率跟充放電效率,都在那裡決定。」第二是電解液性質,由於活性物質儲存在液體裡,就像泡咖啡,水加太少,底部就會有很多顆粒沉澱,若能在相同體積中,溶解更多活性物質,就能儲存更多能量。第三是系統整合介面,如何讓液體流動的最好、耗電最低,牽涉到系統設計問題。
工研院在電堆上花最多心思,除了在結構設計面讓能源效率最大化,材料也經過最適化調整,比起市面上相同體積的電堆,工研院可輸出 2 倍以上的功率,居於國際領先水準。
應用範圍廣 積極導入產業
目前工研院已在沙崙打造一套 200 度電的儲能系統,近似於 2 萬顆手機電池的容量。未來沙崙場域希望可以達到電力自給自足達 50% 的程度,儲能系統能調節尖峰負載,也能支援夜間用電,甚至在停電時做為緊急備援電力。
工研院也將此套系統投入產業使用。工研院綠能所總監楊昌中指出,2019 年,工研院和中油攜手打造首座多元電力供應及儲能系統的智慧加油站「臺南前鋒路示範站」。因應未來的電車趨勢,中油率先啟動轉型,著手布建百分百使用再生能源的全綠能站體,提供加油站本身與電動機車充換電需求,其中的儲能系統便是採用安全性更高的釩液流電池。
今年 1 月,政府也通過「一定契約容量以上之電力用戶應設置再生能源發電設備管理辦法」,俗稱「用電大戶」條款,規範契約容量 5,000kW 以上的用戶,必須在 5 年內設置契約容量 10% 的再生能源,而液流電池也很適合推展至工業區和住商大樓。
除了國內的產業化進度外,目前也有國際電池材料公司,委託工研院進行測試工作,顯示技術已被國際認可。工研院也積極將技術技轉給臺灣電池和儲能業者,「透過扶植臺灣有潛力的廠商,讓此技術做到電堆百分之百 MIT,」楊昌中說。在分散式能源和再生能源的發展下,工研院持續以扎實技術力,協助臺灣迎接能源新時代。
完整內容請見:
https://news.cnyes.com/news/id/4729870
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【彰化到二林 #19路客運明日正式通車】
二林地區不論是上班或上學的通勤族,搭傳統公車路線沿途停靠站有71站,真的不太方便,公車的使用率也越來越低,為了解決這個問題,我們特別新闢一條市區客運19路,提供最直捷的公車服務,可快速抵達二林中科園區,從彰化站出發,途經彰化女中、彰化縣政府、彰化基督教醫院、秀傳紀念醫院,之後上國道1號前往溪湖到二林,總共只有13站,估計行車時間約60分鐘,可以節省約30分鐘的時間,歡迎鄉親搭乘。
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另外,東西向快速道路台76線延伸二林芳苑之新建工程,自台19線經二林中科園區至台61線芳苑交流道,全長約20.8公里,由交通部公路總局西部濱海公路北區臨時工程處主政,工程分為四標,其中三標已動工,預計於114年底完工,對於二林中科等西南角之產業發展也有重大的助益。
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【這樣看中國 蔡明芳時間】中國恆大事件面面觀
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中國房地產巨擘恆大集團爆出債務危機,顯示出哪些訊息?影響可能會有多大?此外,如何觀察中國當局的態度?而恆大事件的未來發展有哪些觀察重點?相關議題請聽主持人蔡明芳觀察探討。
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智慧醫療影音第一集《亞洲人的醫療,讓台灣用科學與民主來寫》
在 未來城市FutureCity 首映,不到三週就突破 53.4 萬人次觀看,
由此可見台灣民眾的關注程度,
不僅如此,它可能還是攸關讓台灣產業整體升級的好生意?
幾經多日,讓大家敲碗許久的第二集即將上線,
我們邀請政府與科技界的關鍵人物,
一同論述現階段智慧醫療的阻礙跟挑戰。
客座總編輯吳明賢邀請 衛生福利部 健保署 署長李伯璋 與 雲象科技aetherAI 執行長 葉肇元 (Joe Yeh),一同切入分析。
李伯璋擔任健保署署長已4年7個月,剛來時,人家跟他說:「健保不倒,台灣不會好」,甚至還有人說,健保資料庫相當於垃圾。
但後來他體認需珍惜前輩規劃的健保制度,沒進健保署,很難瞭解它是個力量非常強大的機構。此刻的智慧醫療遇到個資保護的問題,身為主管機關,健保署如何解決?
此外台灣ICT產業執世界的牛耳,當跟投資人講智慧醫療大夢時,他們會說台灣醫療是世界第一,但講到軟體業就會皺眉頭,也因為這樣,資金無法到位,很難形成正向循環。
健保總額至今已突破7000億的台灣,未來醫界想做相關研究,如何利用這些數據做了哪些事? 能夠做嗎? 該怎麼做? 強強聯手的跨領域合作中遇到什麼挑戰?
【 Ep2. 法規過時?台灣智慧醫療的 挑戰、困難】
◆ 未來城市客座總編輯 aka 台大醫院院長 #吳明賢
◆ 衛福部健保署署長 #李伯璋
◆ 雲象科技執行長 #葉肇元
◆ 未來城市總監 #陳芳毓
00:00 來賓介紹
01:45 智慧醫療數據如何取得?
03:17 分級醫療促進資料上傳
04:22 健保覆蓋率高有助防疫
05:19 有醫療和科技,就能解決問題?
05:52 軟體產業弱 缺中高階人才
07:38 智慧醫療的挑戰與機會?
08:51 找出利基 唯一更勝第一
09:53 疫情中,健保數據新應用?
11:01 健保數據須走向商業應用
13:46 健保與醫院數據 雙管齊下
16:25 健保數據如何協助新創?
16:45 資安要求高 不能遠距用資料
18:05 業界也能用數據發表論文
18:22 健保數據只能用來做研究?
18:35 法律不止防弊 更要興利
19:57 以重懲嚇阻資料濫用
21:12 法令鬆綁 資料為業界所用
22:40 去識別、去連結 保護隱私
25:19 外國產品已進口 台灣優勢流失中
28:09 健保年花7000億 如何創新?
31:31 軟體無獨立管理辦法
32:56 低風險醫材 可放寬審查
33:47 法規過時 明朝劍斬清朝官
34:34 主管機關醫師少 認知落差大
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