〈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

♡

能源轉型正在一步一腳印地向前邁進之中 -- 加油站OUT加電站IN，工研院帶你揭「水系電池」 之“釩液流循環電池儲能系統”的神秘面紗..... （03/16/2020 蘋果日報）

工研院團隊正和中油公司聯手打造全國第一間智慧綠能加油、充電站。

（突發中心黃羿馨／新竹報導）台灣近年來積極推動再生能源政策，但太陽能、風力等「綠電」來源時間有限，要如何將這些綠能安全、穩定的儲存起來，並能24小時源源不絕供應成為重要課題。

工研院最新研發一種「水系」的釩液流循環電池儲能系統，不但具有適合長時間儲存特性，且因其安全、壽命長優點，非常適合做為定置型儲能設備，現階段除了和日本昭和電工簽署合作備忘錄外，也和中油公司聯手打造一間智慧綠能的「加電站(加油外亦能充電)」，為國內儲能產業開創新的里程碑。

釩液流電池幕後重要推手工研院綠能所組長張文昇，本身是化學背景出身，從2015年起，就與台灣電力公司綜合研究所合作開發「全釩液流儲能系統」，並於2016年完成全台第一個本土化全釩液流電池儲電系統，為台電的「綠能生態園區」提供穩定的儲電系統。

談起背後的辛苦，張文昇說，由於釩液流電池不同於一般常見電池，是將能量儲存於流動式的電解質中，而系統的心臟—也就是電池組，在設計上首要考慮就是避免「滲漏」的問題，以及如何讓液體流動平順，加上為了要改善電池體積大、笨重的問題，因此花了很多時間在電堆設計、材料、改質、密封以及操作控制上，團隊從2009年起至今，至少花了11年的時間改良、設計與測試，才走到今天這一步。

釩液流電池是以化學能的方式儲存在不同價態釩離子水溶液中，跟一般電池不一樣的地方在於，它是透過泵浦循環釩離子水溶液，經過碳電極後使釩離子的氧化價數轉變，藉此釋放與儲存能量，達到電化學儲能之功效。

由於本身沒有材料結構或是組成成分變化，只是簡單的氧化還原反應，因此不但安全性高，貴重的電解質材料也幾乎可以百分之百回收，能量效率更可達80%以上，比起同樣是水系的鉛酸電池，壽命更可長達10年以上。

此外，釩液流電池能儲存的能量，可隨著電解液槽體來擴充，也因其容易隨使用情境改變且壽命長的特點，未來可應用在電動車輛充電以及加油站自給自足使用上。

由於再生能源如太陽能、風力發電都屬間歇性綠電，釩液流電池更具有長時間儲存的優點，能將這些綠電儲存起來，未來就可以24小時源源不絕提供綠電，且也因兼具調解電力優點，讓再生能源輸出更穩定。

張文昇表示，目前工研院綠能所已和日本昭和電工合作投入「新型態全釩液流電池系統」研究，將透過改善全釩液流電池的電堆方式，大幅提升電池效率，未來可直接應用於電網儲能、離網電力、工業儲能、供電站等系統，現階段工研院已和中油公司，聯手打造一間智慧綠能加油站，為電動車等設備提供充電場所，未來加油站也有望成為加電站，帶動能源大革命。

釩液流電池小檔案：

原理：利用過渡金屬釩元素的多種氧化還原特性，透過泵浦循環含釩離子之水溶液，使釩離子經過碳電極，藉由釩離子的氧化價數轉變釋放或儲存能量，達到電化學儲能之功效。

特性：材料容易回收，儲存的能量，可隨著電解液槽體來擴充，較一般鋰電池安全、比鉛酸電池壽命長。

應用：電網儲能、離網電力、工業儲能、供電站等系統。

（資料來源：工研院提供）

完整內容請見：
https://tw.appledaily.com/new/realtime/20200316/1715166

♡

工研院綠能所組長林福銘： 太陽能板不會漏液，幾無電磁波 。提升發電量，花蓮將推廣太陽光電！（06/28/2019 更生日報）

“..... 工研院綠能所組長林福銘： 太陽能板不漏液 幾無電磁波 　

會中，工研院綠能所組長林福銘（見圖／記者何國豐攝）說明「太陽光電生產與系統運轉對環境之影響」，針對民眾以訛傳訛太陽能板會漏液？電磁波會危害人體健康等，林福銘逐一詳細說明，一塊太陽能板重量將近廿公斤，主要由硬度極高的矽片與玻璃、鋁框等組成，長時間使用絕對不會像電池會漏液，因為根本沒有液體可以漏出來。

再者，電磁波微乎其微，距離一公尺以外，幾乎測不到任電磁波！每年兩次清洗時，僅需要以清水高壓沖洗即可，根本不會用到任何化學藥劑！

高雄科大教授樊國恕： 建立太陽能板回收機制 　

高雄科技大學教授樊國恕（見圖／記者何國豐攝）也針對各界關切「太陽能板回收機制」表示依照其生命週廿年及推估每年至多約有百分之一點五的模組報廢，預估２０２３年起（民國一一三年）每年超過一萬公噸排出。

目前政府正著手建立太陽能板回收機制，將比照歐洲、日本建議完整太陽能板回收機制，每塊太陽能板都有生產序號，最終都會進行回收！ 　

為打造台灣成為亞洲綠能產業重要據點，將強化生產者責任延伸（ＥＰＲ）及業者自主管理推動太陽能板回收機制，建構自主廢棄物回收清理管理體系，將以示範廠形式進行再利用研發，逐步規劃有效回收矽材、玻璃、金屬等達到廢棄物回收減量及循環經濟終極目標。

花特教主任孫聖翔： 每年可獲十餘萬回饋金 　

國立花蓮特殊教育學校主任孫聖翔則是分享學校設置太陽光電實務過程，學校目前完成第一期太陽光電設置計畫，學校每年可獲得十餘萬的回饋金，業者也協助學校修繕校舍漏水等，太陽能板安置在體育館、學校建物屋頂，還可有效降低室溫三到五度，師生不在感到燠熱難受。....."

提升發電量，花蓮將推廣太陽光電。東服中心與能原局辦座談，許傳盛允促成「綠能辦公室」簡化申設流程。

（記者何國豐／報導 ）為推動台灣綠能轉型，政府設定２０２５年太陽能光電累積設置２０ＧＷ，年發電量兩千五百億度電的目標，為了加速推動太陽光電發展並提升民眾認知，行政院東部聯合服務中心與經濟部能原局廿七日於國稅局花蓮分局舉辦「２０１９太陽能發電與環境永續座談會」，邀請各界專家學者說明太陽光電對環境與太陽能板回收等社會關切議題，並透過專題座談與民眾擴大交流；行政院東部聯合服務中心執行長許傳盛（見圖／記者何國豐攝）表示，針對民眾、業者等反映的問題會逐案解決，特別是建議設置「綠能辦公室」單一窗口，簡化申設流程，會立即向中央各部會及縣市政府協調促成。

工研院綠能所組長林福銘： 太陽能板不漏液 幾無電磁波 　

會中，工研院綠能所組長林福銘說明「太陽光電生產與系統運轉對環境之影響」，針對民眾以訛傳訛太陽能板會漏液？電磁波會危害人體健康等，林福銘逐一詳細說明，一塊太陽能板重量將近廿公斤，主要由硬度極高的矽片與玻璃、鋁框等組成，長時間使用絕對不會像電池會漏液，因為根本沒有液體可以漏出來，再者，電磁波微乎其微，距離一公尺以外，幾乎測不到任電磁波！每年兩次清洗時，僅需要以清水高壓沖洗即可，根本不會用到任何化學藥劑！

高雄科大教授樊國恕： 建立太陽能板回收機制 　

高雄科技大學教授樊國恕也針對各界關切「太陽能板回收機制」表示依照其生命週廿年及推估每年至多約有百分之一點五的模組報廢，預估２０２３年起（民國一一三年）每年超過一萬公噸排出。

目前政府正著手建立太陽能板回收機制，將比照歐洲、日本建議完整太陽能板回收機制，每塊太陽能板都有生產序號，最終都會進行回收！ 　 為打造台灣成為亞洲綠能產業重要據點，將強化生產者責任延伸（ＥＰＲ）及業者自主管理推動太陽能板回收機制，建構自主廢棄物回收清理管理體系，將以示範廠形式進行再利用研發，逐步規劃有效回收矽材、玻璃、金屬等達到廢棄物回收減量及循環經濟終極目標。

花特教主任孫聖翔： 每年可獲十餘萬回饋金 　

國立花蓮特殊教育學校主任孫聖翔則是分享學校設置太陽光電實務過程，學校目前完成第一期太陽光電設置計畫，學校每年可獲得十餘萬的回饋金，業者也協助學校修繕校舍漏水等，太陽能板安置在體育館、學校建物屋頂，還可有效降低室溫三到五度，師生不在感到燠熱難受。

縣議員林源富： 勿在特定農業區種電 　 意見交換中，議員林源富建議，農地種電暫時不要在特定農業區，還有牽涉包括地政、農業、建設、環保等單位，更關鍵還得要鄉鎮公所及居民答應，再者，台電饋線、併聯點不足也是問題，某高中裝設過太陽能板失敗經驗，應該要慎選廠商，還有颱風問題都要納入考量。

議會秘書劉嘉泰則要求說明太陽能產業如何能帶動花蓮就業機會？鳳林鎮民眾表示，農地用於太陽能發電，如果廿年後民眾希望回復農地使用，土地是否能變更回來？變更成本如何？慈濟大學代表也表示，校舍參與太陽能發電，房屋稅、地價稅如何計算？太陽能業者則反映行政程序龐雜，希望比照西部縣市設置「綠能辦公室」單一窗口，還有花蓮地廣人稀，民眾欲參與經常遇到台電饋線、併聯點不足的問題。

完整內容請見：
http://www.ksnews.com.tw/index.p…/…/contents_page/0001278947

♡

梁佩芳｜工業技術研究院 綠能所 電能技術組 組長

成功大學航空太空工程系博士，自1999年起在工研院服務，曾擔任航太中心/系統中心工程師/經理、能環所組務經理/副組長，現為能環所/綠能所組長，—主持能源局「智慧節能網路」至「智慧電網節能控制」系列計畫、—參與能源局「智慧型電表研究」及「智慧電網技術規劃研究」計畫，專長為綠色能源、電控系統。

http://pansci.tw/archives/64744#1