如何解決微電網(wǎng)并網(wǎng)的效益問(wèn)題

由于再生能源使用的電力轉(zhuǎn)換器大多含有電容及電感元件，容易產(chǎn)生系統(tǒng)諧波，因而也須建構(gòu)微電網(wǎng)系統(tǒng)主要元件諧波時(shí)域模型，并開(kāi)發(fā)微電網(wǎng)于閫與孤島不同狀態(tài)的叁相諧波潮流與不平衡分析，以確保微電網(wǎng)電力品質(zhì)?，F(xiàn)階段，業(yè)界已運(yùn)用主動(dòng)式電力濾波器(APF)，改善微電網(wǎng)系統(tǒng)中諧波濾除、無(wú)效通濾補(bǔ)償、功率因數(shù)修正與負(fù)載平衡等問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)電力品質(zhì)監(jiān)控平臺(tái);核研所正在研發(fā)中的微電網(wǎng)系統(tǒng)亦可支援上述功能。

此外，微電網(wǎng)所需的電力保護(hù)機(jī)制亦與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不同，業(yè)者須導(dǎo)入具可擴(kuò)充與隨插即用(Plug-and- Play)的模組化微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)機(jī)制，同時(shí)還要依據(jù)微電網(wǎng)區(qū)域串、懔形式，開(kāi)發(fā)微電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)的電源-負(fù)載配置(Configuration) 方法，減少微電網(wǎng)內(nèi)部故障時(shí)須卸除的負(fù)載量，并配合卸載計(jì)畫(huà)提高供電可靠度。

強(qiáng)化微電網(wǎng)能源管理通訊/儲(chǔ)能系統(tǒng)扮要角

至于微電網(wǎng)控制與管理方面，其監(jiān)控介面與即時(shí)量測(cè)系統(tǒng)(圖5)須確保各區(qū)域系統(tǒng)訊號(hào)的同步性、正確性與精確度，并于系統(tǒng)介面上設(shè)定與執(zhí)行情境測(cè)試步驟，截取即時(shí)量測(cè)波形資料，做為故障偵測(cè)演算法、諧波頻譜分析與卸載策略開(kāi)發(fā)的依據(jù)。

圖4 微電網(wǎng)監(jiān)控介面與即時(shí)量測(cè)系統(tǒng)

此舉將有助實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)生活化應(yīng)用，透過(guò)建置家庭微電網(wǎng)監(jiān)控介面與即時(shí)量測(cè)系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)負(fù)載用電與再生能源發(fā)電量預(yù)測(cè)演算法，結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)車與未來(lái)時(shí)間電價(jià)機(jī)制，就可進(jìn)行市電、負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)與再生能源的電力調(diào)度，滿足用戶節(jié)能需求。

未來(lái)，微電網(wǎng)將結(jié)合IEC-61850、電力線通訊(PLC)、ZigBee及無(wú)線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)，與多區(qū)域微電網(wǎng)或臺(tái)電配電自動(dòng)化平臺(tái)做連結(jié)，建立混合式通訊介面于微電網(wǎng)監(jiān)控介面與即時(shí)量測(cè)系統(tǒng)，以達(dá)成閫及多區(qū)域供電調(diào)度功能。

除通訊技術(shù)外，電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)亦是微電網(wǎng)電能管理重要的一環(huán)，供應(yīng)商須整合儲(chǔ)能與微電網(wǎng)監(jiān)控介面、即時(shí)量測(cè)系統(tǒng)，才能在不同的微電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式下達(dá)成動(dòng)態(tài)電力調(diào)節(jié)，以確保微電網(wǎng)供電品質(zhì)。然而，新電池的開(kāi)發(fā)與復(fù)合系統(tǒng)的應(yīng)用，除須研發(fā)新的化學(xué)配方研發(fā)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，還須進(jìn)行其特性與應(yīng)用測(cè)試，因此測(cè)量、評(píng)估與分析各種儲(chǔ)能技術(shù)是發(fā)展電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)不可或缺的要?jiǎng)?wù)。

核研所建置儲(chǔ)電電池管理系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，主要設(shè)備包括有25kW充放電測(cè)試機(jī)、5kW 全釩液流電池(Vanadium Redox Battery， VRB)系統(tǒng)與60kWh磷酸鋰鐵電池組，并逐步建立儲(chǔ)能電池與系統(tǒng)的測(cè)量分析能力、建立測(cè)試程序與標(biāo)剩進(jìn)行分散與集中化之電能管理系統(tǒng)(EMS)與電池管理系統(tǒng)(BMS)等技術(shù)開(kāi)發(fā)。

此外，核研所近期更投入全釩氧化還塬液流電池技術(shù)開(kāi)發(fā)，包含離子交換膜、活性物質(zhì)、雙極板及流道設(shè)計(jì)、電池平衡控制系統(tǒng)(BOP)及密封組裝技術(shù)等，并依據(jù)微電網(wǎng)及儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性進(jìn)行整合測(cè)試及應(yīng)用，提供分散式再生能源微電網(wǎng)之能源有效調(diào)節(jié)運(yùn)用。

臺(tái)產(chǎn)官學(xué)研全力推動(dòng)微電網(wǎng)

目前臺(tái)灣的經(jīng)濟(jì)部已提出智慧電網(wǎng)總體規(guī)畫(huà)方案，而國(guó)科會(huì)能源國(guó)家型計(jì)畫(huà)中，亦已列入智慧電網(wǎng)主軸計(jì)畫(huà)--微電網(wǎng)先導(dǎo)計(jì)畫(huà)，同時(shí)也與國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)單位合作，包括中山大學(xué)、中央大學(xué)、中正大學(xué)、中塬大學(xué)、臺(tái)灣大學(xué)、臺(tái)灣科技大學(xué)、成功大學(xué)、清華大學(xué)、義守大學(xué)與聯(lián)合大學(xué)等，全力培育國(guó)內(nèi)微電網(wǎng)領(lǐng)域的專業(yè)人才，以加速推動(dòng)未來(lái)微電網(wǎng)建置及前瞻性技術(shù)研發(fā)。

核研所扮演產(chǎn)業(yè)與政府之間的溝通橋梁，現(xiàn)已與中華電信研究所簽訂合作備忘錄MOU，共同開(kāi)發(fā)微電網(wǎng)分布式電力節(jié)點(diǎn)資訊同步整合技術(shù)，并與裕隆集團(tuán)納智捷公司簽訂合作意愿書(shū)，推動(dòng)電動(dòng)車應(yīng)用。

核研所也已完成微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)先期參與及技術(shù)移轉(zhuǎn)案，包含微電網(wǎng)能源管理與控制、新型諧波與間諧波量測(cè)演算法、負(fù)載預(yù)測(cè)、低壓穿越測(cè)試環(huán)境建置和數(shù)位脈波調(diào)控等技術(shù);并與國(guó)內(nèi)多家廠商合作開(kāi)發(fā)微電網(wǎng)能源管理控制平臺(tái)、通訊技術(shù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、微電網(wǎng)電力轉(zhuǎn)換器、智慧家庭微電網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)，以促成國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)加速進(jìn)入微電網(wǎng)供應(yīng)鏈。

除電網(wǎng)建置與新技術(shù)研發(fā)外，臺(tái)灣也開(kāi)始著手推行微電網(wǎng)標(biāo)剩包含產(chǎn)業(yè)標(biāo)恃櫓な匝檣枋┕婊等工作，如技術(shù)推廣及示教育等，充分讓參訪者了解微電網(wǎng)架構(gòu)、發(fā)展現(xiàn)況與未來(lái)應(yīng)用。

微電網(wǎng)技術(shù)可擴(kuò)大再生能源應(yīng)用，增強(qiáng)區(qū)域電網(wǎng)供電穩(wěn)定及可靠度，配合經(jīng)濟(jì)部澎湖低碳島示計(jì)畫(huà)、陽(yáng)光屋頂百萬(wàn)座及千架海陸風(fēng)力機(jī)等計(jì)畫(huà)的推動(dòng)，微電網(wǎng)將扮演重要角色并發(fā)揮效益，未來(lái)應(yīng)用于離島、偏遠(yuǎn)地區(qū)、農(nóng)莊及中小型社區(qū)等。

在短期效益方面，可提高臺(tái)灣電力網(wǎng)路對(duì)分散式再生能源電力承載容量，達(dá)成可穩(wěn)定控制再生能源發(fā)電滲透率20%的區(qū)域電網(wǎng)的目標(biāo)。中長(zhǎng)期，將結(jié)合電動(dòng)車、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，期望在中小型社區(qū)規(guī)模廣泛運(yùn)用，降低電能傳輸損失及尖峰負(fù)載用電，有效提升能源使用效率。