#汽車電子 #車聯網V2X #先進駕駛輔助系統ADAS #人工智慧AI #微控制器MCU #硬體安全模組HSM #碳化矽SiC

【汽車，變身大型資通產品】

所有的汽車製造商都在努力提高當今車輛的安全性，開發新技術來減少道路事故並確保車輛的內部連結性。這些都是先進駕駛輔助系統 (ADAS) 在這些年快速增長的原因；在過去的幾年中，技術的飛躍實現了 ADAS 實施的簡便性，特別是在主動安全系統中。諸如高速電子感測器 (雷射、雷達、攝影) 和人工智慧 (AI) 專用高速多核心系統單晶片 (SoC) 技術所促成的高速車載網路資料安全性和行車安全性，如今均得到了廣泛的應用。

ADAS 功能需要複雜的硬體和軟體處理能力，以使故障安全工程設計成為當今汽車 OEM 的最重要課題之一，半導體供應商正在提供廣泛的微控制器 (MCU) 和汽車聯網解決方案，以滿足 ISO-26262 標準的汽車功能安全要求。下一代 ADAS 還與 5G 有所連結，其中將在每輛車上實現 V2V-V2X，以實現完全自主的 L5 等級的自駕能力。這將需要高精度的頻率基礎以及具有更嚴格的資料安全和行車安全的汽車電子設備，預計車輛將連接到基於雲端的基礎架構。

預見到精確定時、定位和安全的重要性，聯網汽車的安全性問題事關生死，大多數下一代汽車平台都在考慮基於網路的連線性，例如，汽車內的 Gbit 乙太網，或是透過 4G/5G 網路連接到雲端的 V2X 系統，這是支援智慧自駕的基礎，而智慧自駕需要最佳的穩定性和最高的安全標準。為簡化和滿足這一關鍵的安全需求，汽車系統設計人員能使用專用硬體安全模組 (HSM) 的微控制器以及下一代高速網路介面來支援這種安全防護設計模式。

可支援安全啟動、節點身份驗證和資料加密等功能的專用硬體安全晶片被視為關鍵要素，而具有電容式觸控功能的中控台將成為常態。另一方面，為提升電動車能效，電池製造商正致力於提高電池單元的功率密度，電力模組被設計為能隨時導入更好的功率轉換技術來達成最高效率，這通常是利用較高的交換頻率和較高的電壓來實現。例如，將專用的 MCU 與碳化矽 (SiC) MOSFET 和二極體相結合，能達到 90% 以上的額定效率。

延伸閱讀：
《Microchip：汽車變革速度與消費性電子產業一樣快》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2021/0514/47899.html

#微芯科技Microchip

【低成本的深度脫碳還需核能】
＃風光超過四成五會墊高電力系統的成本 ＃MIT不是網軍

MIT的能源、環境和農業經濟學家John Reilly，MIT全球變遷科學與政策計畫（Joint Program on the Science and Policy of Global Change）的共同主任。最近發表與總結了一篇報告《深度脫碳的美國，核能扮演的角色？》。

如果風機與太陽能板的生意日隆、價格日低，為什麼還需要核能？

原因是，當我們不斷建置太陽能板和風機時，它們的產率將可能下降；且儘管個別太陽能板的成本很低，累積下來若超過一定數量，也會給剩餘的電力系統施加相當可觀的成本壓力。MIT研究團隊對這種趨勢進行了考查，並以此解釋為何建立一個在預算上可負擔的脫碳能源系統，新建與既有的核電廠扮演著重要的角色。

我們要清楚知道，未來所謂發電均畫成本LCOE可能無法完全反映各項能源的發電成本，他忽略的調度與輸電上的成本。

報告中針對四項情境提出模擬，分別為基準線、高再生能源減碳配比、有核能減碳配比以及彈性核能減碳配比(風光約佔比四成、核能約三成)，分析結果在各區域皆顯示調度措施、市場價格以及碳價成本在有核能的情境中皆可取得較多的優勢，當然這也取決未來核能的發展是否能夠在新機組上成功削減成本(彈性核能與一般核能的情境差別沒有出現在成本上，但卻可以容納更多再生能源提升其效率)。

報告中的情境假設我認為滿值得台灣參考，因為情境中風光的發電曲線與台灣相近，天然氣比例也差不多，或許調度上也可以有些想法。而核能的部分，文章中對低價核能的設定約為台幣1.5~1.8元，對應台灣有些偏高，也就代表若我們參考類似情境效益應該更得以彰顯。

不過既然是模擬，勢必也代表僅作參考用，有許多條件假設尚未納入，例如進一步的政策誘因、需量反應、市場規劃等等，這些都可以幫助再生能源再進一步提升，然而，報告中也未納入為了解決電力潮流壅塞需增加的電力網強化成本，根據各地經驗，將會是筆可觀數字。

▍完整報告分析 https://reurl.cc/M7LaRL

▍風光電的成本
風光電在市場上仍有很大的成長空間，理應讓它倍數成長，可是MIT的研究發現，一旦變動型再生能源（風能、太陽能）提供某一區域的總發電量達40％—約4倍於它們在全國的佔比，電力系統的成本就變得很貴；在某些風光市場滲透率更高的地區，麻煩已開始浮現，更別說4成的佔比仍遠低於再生能源支持者鼓吹的百分百願景。

將風光產電的配比提高到40％以上會發生什麼事？對電力系統而言，至少會產生兩種不利影響：首先，愈大量的太陽能和風電會被要求「減產」(Curtailment)，意思就是風光電機組在產值最高的時段，退出與電網的併聯，因為電量的供給超過了需求。其次，當風光發不出電的時段，需要更多備用的發電容量，由於這些多出的備用容量大部分時間都閒置，因此增加了系統的成本。

舉例：加州是部署間歇性再生能源的領頭羊，卻在今年4月，讓原本可發出19億度的再生能源機組退出電網，按國內的零售均價計算，19億度的產值達數千萬美元，但沒併電網、就全部歸零。另外在5月時，加州關閉裝置容量4,700MW的再生能源，多數是太陽能。相比之下，胡佛水壩的裝置容量為2,000MW。

▍儲能能幫忙嗎？
面對再生能源的困境，儲能雖然可以幫忙，可儲能的策略是建立在小時或一天的基礎上（而無法擴大到季節或月份的尺度），且當開始仔細研究時，會發現它比想像中更困難。首先是價格：電池製造商的報價很模糊，但容量1度電的鋰離子電池售價大概不出300美元，這個數字雖比早期便宜，但以大量儲存一個12分錢的商品（美國一度電力）來說，還是太貴了。價格之外電力儲存時間也是待克服的一點。

▍核能與碳捕捉
因此，如果要想在本世紀中葉前將電力部門的碳排放下縮9成、降至2005年的10％(美國)，這個系統需要其他工具，例如核能和碳捕捉（但在碳捕捉便宜到能大量使用前，仍有很多工作要做）。即使核能每度的成本高於太陽能或風能，它也能非常有用，因為核能可在風光不發電時提供能源，反觀如果再生能源在需要時無法發電，再便宜也沒用。

但研究也發現，要使核能在脫碳之路中發揮作用，必須找到方法降低建置新電廠的成本，這不會在短期內發生，因為建立「創新」需要漫長與艱苦的學習曲線，但能源產業已證明，硬體與人才確實能遵循學習曲線，看看風場或壓裂技術的演進便知。

▍放太多雞蛋的籃子
放太多的風蛋與太陽蛋在再生能源的籃子中，造成的根本問題是：需具備比給定的負載水平大很多的發電容量，才能滿足該負載水平。

過去火力發電廠可以有需要就啟動，系統唯一要具備的只是滿足電力需求的容量、再加上一點因應機組故障的發電餘裕；今天你得有足夠的（備轉）容量，去平衡風光電在間歇期造成的發電量損失。一個「100MW」的太陽能電廠只能在中午前後發出100MW的電，可用電高峰通常會在幾個小時後才出現，此時太陽已快西下，僅能發出比裝置容量小很多的電。風電亦然，通常在需求不高的夜間發出最多電，當世界清醒且吃電時，風機的發揮僅達它最大潛能的一小部分。

總之，一個以再生能源為中心的電力系統，就算容量大到可以滿足用電峰值需求，也不可避免地面臨生產大量沒有價值的剩餘電力的問題。到2050年，如果我們的目標是（而且必須如此）使電力部門脫碳，我們仍需要不間斷供應的零碳來源，例如核能。

▍參考資料：Too much wind and solar raises power system costs. Deep decarbonization requires nuclear https://reurl.cc/K6Le5R

圖片為合成

【低成本的深度脫碳還需核能】
＃風光超過四成五會墊高電力系統的成本 ＃MIT不是網軍

MIT的能源、環境和農業經濟學家John Reilly，MIT全球變遷科學與政策計畫（Joint Program on the Science and Policy of Global Change）的共同主任。最近發表與總結了一篇報告《深度脫碳的美國，核能扮演的角色？》。

如果風機與太陽能板的生意日隆、價格日低，為什麼還需要核能？

原因是，當我們不斷建置太陽能板和風機時，它們的產率將可能下降；且儘管個別太陽能板的成本很低，累積下來若超過一定數量，也會給剩餘的電力系統施加相當可觀的成本壓力。MIT研究團隊對這種趨勢進行了考查，並以此解釋為何建立一個在預算上可負擔的脫碳能源系統，新建與既有的核電廠扮演著重要的角色。

我們要清楚知道，未來所謂發電均畫成本LCOE可能無法完全反映各項能源的發電成本，他忽略的調度與輸電上的成本。

報告中針對四項情境提出模擬，分別為基準線、高再生能源減碳配比、有核能減碳配比以及彈性核能減碳配比(風光約佔比四成、核能約三成)，分析結果在各區域皆顯示調度措施、市場價格以及碳價成本在有核能的情境中皆可取得較多的優勢，當然這也取決未來核能的發展是否能夠在新機組上成功削減成本(彈性核能與一般核能的情境差別沒有出現在成本上，但卻可以容納更多再生能源提升其效率)。

報告中的情境假設我認為滿值得台灣參考，因為情境中風光的發電曲線與台灣相近，天然氣比例也差不多，或許調度上也可以有些想法。而核能的部分，文章中對低價核能的設定約為台幣1.5~1.8元，對應台灣有些偏高，也就代表若我們參考類似情境效益應該更得以彰顯。

不過既然是模擬，勢必也代表僅作參考用，有許多條件假設尚未納入，例如進一步的政策誘因、需量反應、市場規劃等等，這些都可以幫助再生能源再進一步提升，然而，報告中也未納入為了解決電力潮流壅塞需增加的電力網強化成本，根據各地經驗，將會是筆可觀數字。

▍完整報告分析 https://reurl.cc/M7LaRL

▍風光電的成本
風光電在市場上仍有很大的成長空間，理應讓它倍數成長，可是MIT的研究發現，一旦變動型再生能源（風能、太陽能）提供某一區域的總發電量達40％—約4倍於它們在全國的佔比，電力系統的成本就變得很貴；在某些風光市場滲透率更高的地區，麻煩已開始浮現，更別說4成的佔比仍遠低於再生能源支持者鼓吹的百分百願景。

將風光產電的配比提高到40％以上會發生什麼事？對電力系統而言，至少會產生兩種不利影響：首先，愈大量的太陽能和風電會被要求「減產」(Curtailment)，意思就是風光電機組在產值最高的時段，退出與電網的併聯，因為電量的供給超過了需求。其次，當風光發不出電的時段，需要更多備用的發電容量，由於這些多出的備用容量大部分時間都閒置，因此增加了系統的成本。

舉例：加州是部署間歇性再生能源的領頭羊，卻在今年4月，讓原本可發出19億度的再生能源機組退出電網，按國內的零售均價計算，19億度的產值達數千萬美元，但沒併電網、就全部歸零。另外在5月時，加州關閉裝置容量4,700MW的再生能源，多數是太陽能。相比之下，胡佛水壩的裝置容量為2,000MW。

▍儲能能幫忙嗎？
面對再生能源的困境，儲能雖然可以幫忙，可儲能的策略是建立在小時或一天的基礎上（而無法擴大到季節或月份的尺度），且當開始仔細研究時，會發現它比想像中更困難。首先是價格：電池製造商的報價很模糊，但容量1度電的鋰離子電池售價大概不出300美元，這個數字雖比早期便宜，但以大量儲存一個12分錢的商品（美國一度電力）來說，還是太貴了。價格之外電力儲存時間也是待克服的一點。

▍核能與碳捕捉
因此，如果要想在本世紀中葉前將電力部門的碳排放下縮9成、降至2005年的10％(美國)，這個系統需要其他工具，例如核能和碳捕捉（但在碳捕捉便宜到能大量使用前，仍有很多工作要做）。即使核能每度的成本高於太陽能或風能，它也能非常有用，因為核能可在風光不發電時提供能源，反觀如果再生能源在需要時無法發電，再便宜也沒用。

但研究也發現，要使核能在脫碳之路中發揮作用，必須找到方法降低建置新電廠的成本，這不會在短期內發生，因為建立「創新」需要漫長與艱苦的學習曲線，但能源產業已證明，硬體與人才確實能遵循學習曲線，看看風場或壓裂技術的演進便知。

▍放太多雞蛋的籃子
放太多的風蛋與太陽蛋在再生能源的籃子中，造成的根本問題是：需具備比給定的負載水平大很多的發電容量，才能滿足該負載水平。

過去火力發電廠可以有需要就啟動，系統唯一要具備的只是滿足電力需求的容量、再加上一點因應機組故障的發電餘裕；今天你得有足夠的（備轉）容量，去平衡風光電在間歇期造成的發電量損失。一個「100MW」的太陽能電廠只能在中午前後發出100MW的電，可用電高峰通常會在幾個小時後才出現，此時太陽已快西下，僅能發出比裝置容量小很多的電。風電亦然，通常在需求不高的夜間發出最多電，當世界清醒且吃電時，風機的發揮僅達它最大潛能的一小部分。

總之，一個以再生能源為中心的電力系統，就算容量大到可以滿足用電峰值需求，也不可避免地面臨生產大量沒有價值的剩餘電力的問題。到2050年，如果我們的目標是（而且必須如此）使電力部門脫碳，我們仍需要不間斷供應的零碳來源，例如核能。

▍參考資料：Too much wind and solar raises power system costs. Deep decarbonization requires nuclear https://reurl.cc/K6Le5R

圖片為合成