〈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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中國科學團隊實現二氧化碳（CO2）人工合成為澱粉的Science期刊論文

文中提出聲稱比自然界植物光合作用更高效率的合成機制，但是並未探討從經濟成本角度看，實際投入能源/成本與現有粗放農業產出澱粉的比較。

畢竟後者擷取CO2與太陽能從經濟學角度看是近乎免費，前者效率必須相當高才有可能在成本上相對於後者有競爭優勢。

如果沒有成本優勢，我很好奇這項技術未來實際應用場景會是什麼。

（史萊姆博士提出的太空食物供給觀點可能性很高）

鴻海、比亞迪、IDM風雲會　布局第三代半導體逐鹿中原
電子時報00:06何致中／綜合報導

新世代半導體發展趨勢風起雲湧，醞釀20多年的氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)並非嶄新的「黑科技」，但隨著無線通訊技術、充電技術越來越需要具「高功率密度」特性的寬能隙(WBG)元件，GaN、SiC等明顯優於主流矽基(Si-Based)半導體的性能備受重視。

特別是在「未來車」相當有機會成為下一個資通訊產業革命的主戰場的此刻，欲想在電動車卡位的龍頭集團業者無不摩拳擦掌。除領頭的國際IDM大廠包括英飛凌(Infineon)、意法半導體(STM)、Cree、羅姆(Rohm)等業者外，中系功率半導體與電動車大廠比亞迪集團，以及台灣EMS龍頭的鴻海集團，紛紛著手對於SiC、GaN領域更深遠的布局藍圖。而針對近期包括兩岸、海外等龍頭大廠布局狀況，以下為DIGITIMES所作整理。

IDM廠轉向8吋廠生產　凸顯領跑者角色

儘管台系業者包括鴻海、中美晶、台積、聯電、富采投控、漢民、穩懋等，力求大打跨界集團戰儘速合縱連橫。惟領跑的國際IDM大廠「轉進8吋晶圓廠」生產已然增速，包括意法、羅姆等，近期英飛凌也宣布與Panasonic共同量產8吋矽基氮化鎵(GaN-on-Si)新品，預期2023年上半新品將進入市場。

而此舉正是力圖突破目前第三代半導體元件價格明顯高於矽基元件2~3倍的主要方向之一，目前主流的6吋廠產能也不足以因應未來被廣泛應用於3C充電領域的GaN-on-Si元件。

英飛凌大中華區總裁蘇華、意法亞太區副總裁暨台灣區總經理Giuseppe Izzo等也公開指出，第三代半導體領域IDM大廠們已經卡好最佳位置，GaN、SiC的市場接受度目前看來也比預期快。

IDM廠在技術、產品組合、整體解決方案都相當完整，甚至是第三代半導體在材料以外的各種電源IC週邊包括驅動器、MCU等全方位配套策略，目前恐怕仍是寬能隙元件領域發展最全面的主力。

比亞迪、鴻海各自出招　共逐EV、第三代半導體大計

鴻海總裁劉揚偉於SEMI論壇中指出，EV將持續替第三代半導體的SiC、GaN鋪路，未來也可望成為一座「新護國神山」。

新世代化合物半導體潛力高　新護國神山待醞釀

事實上，化合物半導體也包括一般稱為第二代半導體的砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等等，穩懋副董事長王郁琦指出，化合物半導體繼5G RF應用、手機用3D感測應用等，後續包括未來的6G、衛星通訊、車用光達(LiDAR)、生物辨識等，在在都需要更多的化合物半導體，也將成為次世代半導體關鍵之一。

整體來看，舉凡光學元件、充電元件、通訊元件等，囊括寬能隙材料的第三代半導體潛力持續被市場重視，而不管是業界老鳥或集團新兵，組隊大打世界盃的風雲集結態勢為現在進行式，更可能往國家產業戰略方向角度前進，這也回應鴻海總裁劉揚偉所述，台灣已經在矽半導體享有高度成就，如何複製到剛起步的第三代半導體，打造一座「新護國神山」，更是未來產官學研界重點任務。

隊長資料整理：

TrendForce示，2021 年各國 5G 通訊、 消費性電子、工業能源轉換及新能源車等需求拉升，驅使基地台、能源轉換器（Converter）及充電樁等應用需求大增，第三代半導體氮化鎵（GaN）及碳化矽（SiC）元件及模組需求強勁。氮化鎵功率元件成長幅度最高，預估今年營收將達8,300萬美元，年增率高達73%。據TrendForce研究，氮化鎵功率元件主要應用大宗為消費性產品，至2025年市場規模將達8.5億美元，年複合成長率高達78%。前三大應用占比分別為消費性電子60%、新能源汽車20%、通訊及資料中心15%。據TrendForce調查，截至目前有10家手機OEM廠商陸續推出18款以上搭載快充的手機，且筆電廠商也有意跟進。
全球SiC功率市場規模至2025年將達33.9億美元，年複合成長率達38%，前三大應用占比將分別為新能源車61%、太陽能發電及儲能13%、充電樁9%，新能源車產業又以主驅逆變器、車載充電機（OBC）、直流變壓器（DC-DC）為應用大宗。

漢民科技集團，控股公司。打入華為5G基地台供應鏈。
旗下「嘉晶」(61.2%)為國內前二大磊晶矽晶圓供應商。
旗下「漢磊科技」(100%)為國內最大功率/類比IC晶圓代工廠、全球第九大矽磊晶圓廠，生產MOSFET、IGBT及二極體。
4吋廠600~1200V SiC SBD/MOSFET已量產。
6吋廠1700V SiC SBD/MOSFET已量產

SiC晶圓薄化可達100微米。
因應5G、電動車應用帶動功率半導體需求，研發WBG寬能隙材料的GaN氮化鎵、SiC碳化矽製程，漢磊旗下三座晶圓廠都已通過車規認證並量產。
去年EPS-1.64元。今年上半年EPS 0.07元轉虧為盈。
今年7月營收6.31億元續創新高，月增4.43%、年增41.08% 八月營收再創新高

漢磊布局化合物半導體超過10年，這將是未來營運主軸，近2年策略上正往氮化鎵、碳化矽、車用MOSFET、二極體、靜電保護等TVS等5類別發展，特別鎖定車用相關，今年已看到成效，由於碳化矽與氮化鎵產品價格比一般半導體高，對漢磊營收或獲利都會有幫助。漢磊下半年到明年上半年營運展望皆樂觀，因為還有很多客戶排隊要產能，「客戶追單仍多，產能滿到年底沒有問題」。惟上半年剛虧轉盈，EPS還未顯現，
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美國聯準會正式宣布升息，市場預估先前提早從新興市場流出的資金，近期將可望回歸，台灣50成分股優先報喜，包括南亞科（2408）、鴻準（2354）、寶成（9904）漲幅都在半根停板以上，買盤強勁。製鞋三熊當中的寶成擴建新廠有成，加上中國大陸通路布局已顯現具體成效，昨日盤中股價最高衝上43元，終場收在42.95元，上漲了2.3元、漲幅5.66％，總成交量逼近1萬張。
各大類股除了營建(TSE25)小跌作收之外，其餘全面上漲，尤其以金融族群(TSE28)表現最為強勢，新光金(2888)、富邦金(2881)、國泰金(2882)以及中壽(2823)等壽險為主的金融股漲勢最為領先。
電子股中，股王大立光 (3008) 股價跌深後獲得歐系及日系外資力挺，加上蘋果股價也在禮拜三止跌，帶動大立光上漲4.21%收復2200元大關，帶動蘋果供應鏈的宏捷科 (8086) 、鴻準 (2354) 及可成 (2474) 同步大漲。台積電 (2330) 受到ADR(TSM.US)上漲1.49%的激勵，最後一盤湧入萬張買單將股價拉到最高點作收，成為大盤收在最高點的大功臣。聯電 (2303) 董事會通過125.71億元的資本預算執行案，主要用在擴充28奈米製程產能，同時在ADR(UMC.US)上漲1.63%的帶動下, 現股更強彈近3%，收復月線關卡。聯詠（3034）傳出驅動及觸控整合型系統單晶片將在年底正式出貨，有望打入三星智慧型手機供應鏈，利多消息帶動股價開高走高，終場以133元作收、上漲6元，漲幅4.72％。英特爾Skylake新品搭載Type-C，相關概念股祥碩 (5269) 、創惟 (6104) 、F-譜瑞 (4966) 和智原 (3035) 表現紅通通。而太陽能族群Q4營收可望創今年新高，加上美國眾議院同意延長太陽能投資稅收抵免，太陽能股再度發光，昱晶(3514)攻上漲停價位，其他包括昇陽科(3561)、碩禾(3691)、太極(4934)、新日光(3576)、茂迪(6244)、中美晶(5483)以及綠能(3519)漲幅都超過4%。同樣屬於節能產業的LED，則以晶電(2448)股價表現最為強勢，繼前日漲停之後，昨日盤中又一度碰到漲停價位，收盤大漲8.52%，主要是因為晶電身為兩岸LED磊晶龍頭，股價卻還不到每股淨值的一半實在太過委屈，港系外資也認為晶電股價太過偏低。再看到砷化鎵磊晶廠F-IET(4971)同時受惠於幾大趨勢，包括汽車防撞雷達將逐漸被各大車廠列為新車標準配備、明年下半年高速光通訊應用(10G PON)將成為市場主流,帶動磊晶片需求爆量、以及未來高頻5G手機PA有機會採用磷化銦HBT磊晶片等等，股價在昨天開盤不到半小時就直攻漲停。另外，DRAM指標華亞科(3474)在連漲兩根停板之後已經離美光收購價30元大關越來越近，昨天爆出近25萬張天量只小漲0.36%，反而是華亞科大股東南亞科(2408)因為持股華亞科24.2%接棒漲停，以48.15元創下7月7號以來的新高價。其他個別股方面，矽創 (8016) 受惠第四季功能型手機在新興市場需求上升，加上智慧型手機驅動IC逆勢出貨優於預期，以及第四季已經打入三星智慧型手機供應鏈，股價收高將近4%。
現階段的主流族群生技類股(TSE31)也是強強滾，包括東洋(4105)、智擎(4162)、百略(4103)、健亞(4130)股價都有亮眼表現，尤其大江(8436)受惠於保健食品市場回溫，11月合併營收創歷史新高，位於上海金山工業區的S8機能性食品廠一期機能性飲料也正式量產，月產能超過880萬瓶，更是明年中國市場高速成長的重要助力，昨天股價強勢攻頂。
觀光股3強近期展開股王爭霸戰，F-美食 (2723) 仍然穩坐王位，瓦城 (2729) 緊追在後，晶華 (2707) 股價持平當老三。

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太陽光這個取之不竭，乾淨又安全的能源，讓很多人對它的未來，充滿著美好的想像。不過，在成為主要能源之前，還有幾個問題要克服。

以效能最高的單晶矽太陽電池來說，發電轉換效率平均在15％左右，遠低於傳統核能電廠的30％，以及火力發電廠的37％。

誰能掌握到提升效能的關鍵技術，就能開闢這個產業的新藍海。

薄膜太陽電池被認為是太陽能產業的下一個明日之星。未來的應用也將更為廣泛。

連水養建議，台灣應該在前端的研發，投入大量的經費，掌握關鍵技術和設備，才有可能在這個產業裡頭發光發熱。 "