你知道嗎，再生能源技術持續向前推進ing..... 透過尾流轉向技術，讓風機彼此「攜手合作」提高整體風場發電量 (07/01/2021 TechNews科技新報)

作者 Daisy Chuang

為了減少風機尾流效應、提高風力發電場電廠整體發電量，現在已有科學家將目標瞄準控制前排風機角度，讓風機能作為一個成熟產業、聰明地調整偏航角與俯仰角，讓尾流順利避開下游的風機。

幾乎所有風力發電場都會面臨到風機尾流（wake effect）難題，當風吹過風機時，風機會攔截部分風並轉化為機械能，因此後方的風強度跟風速都會減弱，使後排風機發電效率下降，衝擊整體發電場的表現，對此美國伊利諾大學厄巴納－香檳分校（U of I）研究人員認為，如果我們把風場當成耦合網路（coupling network）來設計，能更有效地將風轉換成電力。

U of I 工業與企業系統工程系研究生顧問 Lucas Buccafusca 表示，設想風場裡面的每一支風機都貪婪地、試圖捕獲更多的風能資源，那麼這就不是理想的風電系統，風電場設計應該要讓每支風機「攜手合作」，最終提高整體性能。

對此團隊首先針對不同風速設定模型預測控制（Model predictive control）框架，再結合風機尾流轉向技術，證明這些方法的可行性。其中尾流轉向技術是調整風機和葉片的角度，使尾流具有偏移效應，不會干擾到後方順風的渦輪機，雖然減少正向風向該有的產量，但也有效減少了尾流所帶來的發電損失。Buccafusca表示，團隊發現即使是小型風機陣列，僅僅透過尾流轉向技術，也能獲得高收益。

研究人員發現，若控制算法有考量到下游效應，風場表現可明顯提高。該控制系統透過軸向誘導係數（induction factors ）和偏航誤差控制（yaw misalignment），以尾流轉向模擬技術來驗證結果。

研究人員未來還計劃擴大應用，將類似的方法套用在分散式風電問題，打算在每支風機內設置電池，儲存風力發電產出的過多電力、然後當風速過低發電量下降時，就可將電池儲存起來的電力供給電網。團隊雖然主要關注是風電功率追踪問題，但這種多目標模型預測控制框架也可以用於各種分散式最佳化或共識控制問題。

參考資料：
Steering Wind Turbines Creates Greater Energy Potential（06/29/2021 JOURNAL OF RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY）
https://publishing.aip.org/publications/latest-content/steering-wind-turbines-creates-greater-energy-potential/

完整內容請見：
https://technews.tw/2021/07/01/wake-effect

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【GE一直都在】
#奇異認為核能重要 #那它說甚麼都不會輕易放棄核四
奇異公司於上周發布了組織的核能前景白皮書，強調了核能對於無碳未來的重要性，它將是碳中和目標的支柱。

PS: 想看核四與奇異的問題可以先跳到後半段

報告中先帶出奇異認為核能在對抗氣候變遷上的重要性，畢竟所有的科學證據以及重大報告都顯示(IPCC, IEA...)，核能絕對是潔淨能源。而在發展所有能源科技時，我們應該以系統性的角度來思考核能的定位，它不僅像再生能源一樣發電過程不會製造碳排，也有基載電力以及可調控電力(firm power)的特性應該被彰顯，同時，核能電廠或核能產業在世界各地也提供了許多高收入工作(所有能源最高)，也支撐著社區的發展，是經濟成長的動能。

█ 奇異可以提供延役服務
鑒於上述特性，核能應該要繼續存在，奇異認為既有的核能應該要持續的延役，現在美國多數核電廠已經申請延役運轉至60年，也有6部機組通過延役至80年的案例，奇異在這方面提供了一些服務，包含功率提升(Power Uprate)，藉由延役更新時重新裝設渦輪機以及調控蒸氣參數，即可提升5-20%的發電量；同時，透過數位化的介面控制，得以讓整體維運成本下降3%；此外，奇異也正研發更安全與更高效能的燃料棒(ATF)。

█ 用創新開創未來
為了因應多變的電力市場，奇異也在核電研發上投入創新的概念，例如與比爾蓋茲聯手打造先進鈉冷式反應爐Natrium以及推出自家的小型模組化反應爐(SMR)BWX-300，接已經在多個國家地區有了初步的回響。融入創新的概念將可望大幅降低成本與工時，並與再生能源有更好的搭配。

█ 大型反應爐
當然，奇異並未離開大型反應爐的建置，若依造IEA的情境，達成碳中和的路途上必須要每年新增10-20GW的反應爐，目前俄、中、印以及東歐或土耳其國家將會是大型反應爐建置的主力，它於報告中提到，透過學習曲線於相同地區使用相同技術建置反應爐是有助控管成本與工時的最佳手段，而國家穩定的支持將是成功關鍵。

█ 奇異的建議
• 重視核能等低碳能源，以減少溫室氣體排放
• 接受現在及未來核電廠在能源結構中的重要性，以提供可靠的基載電力
• 資助先進反應爐與SMR的研究、開發和示範計畫，以便更早取得更潔淨的技術
• 為核電創建專屬且符合其特性的融資框架
• 向大眾教育核電是一種可靠且安全的低碳技術
• 保存和發展高品質的勞動力，以維持和建設下一代核電站
• 確保取得認證的過程能夠兼顧安全、成本以及時效性
• 促進核能技術在發電以外的商業應用，包括工業供熱、區域供暖、海水淡化和電解以生產更綠的氫氣。

█ 奇異與核四重啟
目前執政黨或反核團體強調核四重啟困難的原因之一為奇異原團隊已經解散。但看完上面奇異的表態後，若還相信政府拿原團隊解散當作重啟不可行的藉口，那我也只能說好喔...

奇異自90年代起與日本日立、東芝公司合作發展進步型沸水式反應器(ABWR)設計，持續維持相當設計人力，近年也持續參與ABWR的相關研發與生產，他們的官網還有這項產品。奇異因為為核四的ABWR反應爐供應商，提供反應爐測試以及介面整合的顧問服務。確實，我國在2014年核四進入封存後，原團隊已經解散，對於重啟來說可能會是個問題，但這問題並非沒發生過啊...

最近在念專案管理的書準備相關考試，剛好提到，專案結束時，參與專案的人員就得歸建，這應該是任何一個執行過專案或參與過專案的人都清楚的事情，核四封存後，原團隊的任務結束，當然也就解散了，這再正常不過了，而同樣的情況也早已發生過。

2000年陳水扁停建核四時，當時的奇異團隊也因為任務結束解散，結果隔年初核四又復工了，奇異花不到半年就重組顧問團隊來台，協助後續工程，而當時的所有工程條件均比現在更加混亂。然後我們的執政黨和"現在"台電跟我說與奇異重新談判組隊要N年... 不要再騙自己了好嗎...

另外一個與奇異比較有關的爭議大概就是所謂的數位儀控系統軟硬體更新一事，台電對外宣稱相關商品已經斷貨不再供產，取得相當困難，但從奇異所銷售的服務仍包含ABWR來看，這樣的說法已經不攻自破...

核四廠數位儀控系統主要分為NUMAC、DRS、RCIS(控制棒資訊系統)與Invensys四大次系統。其中奇異負責前3系統的設計、供貨與整合。Invensys僅用於非安全系統網路，國內應用很普遍，備品供應並無問題。而 #台電內部也早就詢問過奇異公司： NUMAC、DRS系統設備/組件 #供貨正常, #無更新問題。 (台電也不要再欺騙自己已經詢問過原廠的事情了)

綜合上述內容，奇異的技術顧問服務在核四重啟的路途上相當重要，唯一的變數僅剩下政府是否全心支持，台電已經與他們打過一場仲裁官司... 對方對於我方的信任將是左右未來合約重啟最為關鍵的因素。但我相信，不管是奇異或是台電，都沒有放棄核能的打算。而我們得盡可能的透過公投來消除政府消極的阻礙！

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台灣政府是否真的用心著墨海洋綠色能源的研究、開發與運用

歐洲推新再生能源計畫，預計2050年離岸風電規模要達到300GW，海洋能規模40GW，總預算規模直逼9500億美元，折合台幣27.1兆。

全球前20名離岸風場，有16處位於台灣海峽內，2016年蔡英文政府上台，制定2025年燃氣50%、燃煤30%及綠能20%的能源轉型藍圖。2019年11月12日更正式啟動了「海洋風電」（Formosa 1）台灣第一座離岸風場。

在2000年之前的工業密集年代，台灣每年的用電量約莫300億度，近幾年平均用電量則在220億度以下。過去幾年夏季尖峰用電的高峰很少超過3600萬瓩，唯獨今年爆熱，除了七月出現最高連續超過36度高溫的紀錄，台北測得39.7度、台東測得40.2度，使得2020年尖峰用電在歷年用電量排行榜中，占了8 個席次，最高來到3802萬瓩，同時也包下前五名。目前秋老虎仍在發威，高雄內門中午高溫達35.5度，中午尖峰時段用電量未達3200萬瓩。

台灣政府規劃在 2025 年將再生能源裝置量提高到 27GW，發電占比增加到 20%，而離岸風電為發展重點，計畫離岸風電從零開始，2020 年建置 520 MW 容量，力拚 2025 年累計達 5.5 GW。

(說明：1吉瓦GW=10億W=100萬瓩，若持續以1GW發電1小時，也就是100萬度電。若預估2025年台灣的用電高峰是3828.6萬瓩，屆時離岸風電最高可以分攤14%的高峰用電。唯台灣海峽風場效率最強時間是東北季風時節（平均風級為 4-7 級），台灣用電尖峰時段多吹南風及西南風（平均風級為 3-5級）理想值在夏季尖峰時段無法實現。)
除了離岸風電 台灣更寶貴的綠色能源叫 #黑潮

台灣對於能源蘊藏量不亞於風電的潮汐洋流發電，尤其對於黑潮這個舉世第二大洋流動力發電的強大綠色能源研究，政府及學術研究相關單位的研究投資計劃，在我們十幾年前調資料時，只看到工研院能環所顏志偉在2005年主導一項「我國海域能源蘊藏量分析技術之建立及開發方向評估」計劃，及負責電力開發的政府機構司職單位一份為期25年，名為洋流潮汐發電研究計劃的不研究計劃。

中研院院士徐遐生曾估計，黑潮總能量約100GW(1000億瓦)，由於黑潮主流靠近台灣，估可取50GW(500億瓦)。台大陳發林教授則是以黑潮水量流速每秒一公尺的能量計算，黑潮流經台灣海域不同斷面的平均總發電量為5.5GW(55億瓦)，季節則以夏季最佳，可穩定產出達10GW(100億瓦);冬季較弱，也有4GW(40億瓦)。

日本科學技術廳資源調查會於1979年的調查報告顯示，黑潮在日本海域年平均功率約19GW，日本政府與民間企業共同研究開發，2017年在黑潮洋流較強、水流流向較穩定，位在鹿兒島南方靠台灣的口之島海域，以漂浮式渦輪機沉水20~50米發電30KW實驗成功，目前正進行更大型的研發應用。該團隊學者估算，黑潮發電未來可望供給全日本5%的用電（日本年總用電量約在1兆度上下，5%為500億度，足足可以供給2個台灣的全年用電量)。

而從扁政府、馬政府，到如今的蔡政府，在這上面著墨了多少？

透過政府研究資訊系統查詢，輸入Tidal Ocean current energy，查詢近二十年來政府編列預算在該相關領域投資的結果出現：

2005年由顏志偉主導一項計劃預算440萬；

2006年~2009年有10項計劃合計預算15134.2萬；

2010年有四項計劃包含前往英國考察洋流發電，總預算1065萬；

2011年有四項計劃合計2968.5萬；

2012年含中小學教科書列入水資源教育等六項計劃合計8959.4萬:

2013年三項計劃合計384.6萬；

2014年一項計劃112.4萬；

2015年四項計劃294.4萬；

2016年有一項顏志偉主導的小型潮流發電機組與動態纜線測試計劃4356萬:

2017年有一項黃昆明主導的10kW潮流發電系統開發計畫(1/2)1800萬，及一項教育研究推廣計劃94萬元:

2018年有一項135.2萬:

2019年有一項薛憲文主導的洋流能關鍵技術開發與推動計劃6514.2萬、一項台灣東南部海域海底地形調查委託專業服務案1050萬及一項應用於海流能轉換之創新垂直軸渦輪性能提升研究，預算95.4萬:

2020年有一項台灣洋流能海域測試場規劃評估委託專業服務案，預算1340萬，及一項應用於海流能轉換之創新垂直軸渦輪性能提升研究104.7萬。

過去20年來，台灣政府合計總共在潮汐及洋流發電領域投資了4億4千847.7萬元，其中還包含了部份離岸風電的評估研究。

台灣是最能運用黑潮的先進國家，自己不投入洋流研究，後果就是得等待很長的時間之後，再花遠比研究經費要高出幾千倍，甚至幾萬倍、幾十萬倍的預算去跟別人採購。

政府真的有用心投入資源，為綠電島國的未來藍圖打拼嗎？從政府學研單位相關的人才及預算投入，就可一窺一二。(V編)

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以下為外電新聞 鉅亨網張博翔編譯2020/11/20 06:07

歐洲推新再生能源計畫 規模直逼9500億美元

歐盟週四 (19 日) 制定新再生能源計畫，目標是在 2050 年將離岸風電發電量從 12 吉瓦 (gigawatt，GW) 一口氣提高至 300 吉瓦，此外，歐盟執委會的「離岸再生能源策略」預計在同一期間將海洋能源發電提升至 40 吉瓦，估計將砸下近 9500 億美元執行這項長期綠能計畫。

短期而言，歐盟表示，新再生能源計畫即將在未來 10 年內將離岸風電機容量至少提高到 60 吉瓦，而諸如潮汐、海浪等海洋能源發電則預估 10 年至少達到 1 吉瓦，目前海洋能源發電量僅 13 兆瓦 (megawatt)。

由此可見，需要達到這樣大幅度的成長意味著歐盟的新能源計畫投資規模非常可觀，據歐盟執委會估計，2050 年內要實現這些目標將需要近 8000 億歐元 (約 9422 億美元) 的規模，其中大約三分之二將用於電網基礎設施，而三分之一用於發電，預計大部分現金則來自於私人投資。

歐洲能源專員 Kadri Simson 在週四的聲明中表示：「歐洲是海上再生能源的全球領導者，並且可以成為未來全球發展的動力，我們必須透過利用離岸風電的所有潛力，並發展其他如波浪，潮汐和水上太陽能等技術，來加強再生能源實力。」

歐洲風能協會 (WindEurope) 樂見歐盟這項新策略，該組織表示，要將離岸風電「提升為 25 倍」勢必要「大量投資」基礎設施，除了海上電網銜接與陸上電網強化外，未來十年港口也需要 65 億歐元的相關投資。

這項透過再生能源實現發電產業全綠能的計畫，也被比喻為「歐洲綠色協議的關鍵要素之一」。《歐洲綠色協議 (European Green Deal)》是歐盟執委會為實現 2050 年成為氣候中和大陸的總體計畫，目標在 2021 年至 2027 年間動員至少 1500 億歐元，並將重點放在「高碳密集或化石燃料使用率高的地區」。