〈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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COVID-19 的兒科急診日記

今天新增127名本土病例，新增20人死亡，確診病例中已累計538例死亡，致死率也上升至3.87%。

疫情持續穩定，但絕不能大意，畢竟還有其他變種病毒正在國際間大流行。

今天來看看維生素及礦物質……

「維生素和礦物質在COVID-19戰役中的角色扮演」

COVID-19疫情時間，全世界研究人員及醫療專家都在努力想開發針對 COVID-19 病患臨床有效的療法，例如前些時候大家注意的高流量氧氣鼻導管，這項治療對COVID-19中度及重度的病人是相當重要。

我們都知道SARS-CoV-2感染會透過多種炎症反應和細胞因子風暴對免疫系統產生重大影響，因此研究人員的注意力也會到增強人體免疫系統的方法上。

當我們人體血液中維生素和礦物質的缺乏時，這會導致免疫系統表現不佳，進而導致免疫狀態失調，甚至是危及生命！

日常生活中一些常見維生素和礦物質，包含維生素 A、B、C、D、E 和 K 以及鈉、鋅、鉀、氯化物、鈣和磷等微量營養素。

如果這些均衡攝取，可能有助於維持我們整體健康和增強免疫系統，進而減少感染。

最近發表在Inflammopharmacology期刊上的一項研究，研究人員回顧了與維生素和礦物質在治療 COVID-19 患者中的作用相關的最新數據。

這篇研究內容的簡單摘要如下:

「維生素作為免疫增強劑」

最近的證據表明，營養補充劑可能有助於降低 COVID-19 患者的病毒載量和住院率。

維生素具有抗氧化特性和免疫調節作用，其中一些調節免疫細胞中的基因表達並幫助免疫細胞成熟和分化。

維生素 A （視黃酸）可控制參與先天性和適應性免疫反應的各種基因。

綜合 B群維生素對身體的正常生理功能至關重要，因為它們有助於身體利用碳水化合物、蛋白質和脂肪等營養物質。

維生素B1 （硫胺素）是一種輔酶，對神經和免疫系統的功能很重要，並具有抗發炎作用，但它的缺乏會影響免疫系統，導致炎症和氧化反應增加。

足夠水平的維生素B1有助於增強對 SARS-CoV-2 的免疫力，因為它通過觸發體液和細胞介導的免疫來消除 SARS-CoV-2 病毒。

維生素 B2（核黃素）是一種具有免疫調節作用的神經活性化合物，可以減少 COVID-19 患者血液中的病原體，從而降低 COVID-19 的輸血傳播風險。

維生素 B3（菸酸，泛酸）具有抗發炎作用，最近的研究表明，它可以幫助減輕 COVID-19 患者的炎症，甚至可以用作輔助療法。

維生素 B6（吡哆醇）影響先天、適應性免疫和免疫細胞的增殖。最近的一項研究表明，維生素 B6補充劑可通過減少促炎細胞因子、改善免疫反應和預防高凝血狀態來緩解COVID-19 症狀。

維生素 B9（葉酸）對 DNA 和蛋白質合成至關重要，並且在適應性免疫反應中起著至關重要的作用。根據最近的一項研究，葉酸抑制furin蛋白酶並阻斷 SARS-CoV-2刺突蛋白的結合，這有助於控制 COVID-19 的呼吸道疾病。

維生素 B12（鈷胺素/氰鈷胺素）可以調節趨化因子/細胞因子的形成並介導病理生理途徑中免疫細胞之間的通訊，從而防止各種細菌和病毒感染，包括 COVID-19。

維生素 C 以其抗病毒特性而聞名，例如增加干擾素-α 的產生、調節細胞因子、減少炎症、改善內皮功能障礙和恢復線粒體功能，維生素 C可以支持免疫系統對抗細菌和病毒感染。

維生素 D 具有抗氧化和抗發炎特性，可抑制炎症細胞因子 IL-1α、IL-1β 和腫瘤壞死因子-α 的過度表達。據有研究報導，它有調節肺組織中 ACE2 的表達。

維生素 E 是一種有效的抗氧化劑，在調節免疫系統功能方面起著至關重要的作用。研究表明，增加維生素 E 的攝入量有助於保持老年人的免疫力。

維生素 K 是一種天然存在於某些食物中的脂溶性維生素，是一種參與止血的輔酶。維生素 K1 參與肝凝血因子的激活，因此有助於對抗 COVID-19 患者的血栓併發症。

「礦物質在 COVID-19 中的作用」

礦物質補充劑已被證明可以對病毒感染的免疫力產生積極影響，並預防和減少心腦血管疾病，這是嚴重 COVID-19 感染的特徵。

早期的 COVID-19 研究表明，長期礦物質缺乏可能導致下呼吸道細胞中 ACE2 水平升高，進而可能增加 SARS-CoV-2 感染的嚴重程度。

研究表明：

COVID-19 患者的鈉水平顯著降低。

低鉀水平可導致 ARDS 和急性心臟損傷風險增加，這是 COVID-19 的常見併發症。

鈣可以消除細胞中的病毒，報告顯示，與病情較輕的患者相比，嚴重的 COVID-19 患者的鈣濃度較低。

研究還報告了嚴重 COVID-19 患者的低磷水平，這表明監測關鍵 COVID-19 患者血清磷水平的重要性。

鎂是常被遺忘的陽離子，補充鎂可能有助於處理COVID-19 倖存者和醫療人員在COVID-19 大流行和創傷後壓力症候群引起的壓力。

它還調節各種免疫功能，並在對病毒感染的免疫反應中起著至關重要的作用。

鋅、銅、錳和硒等微量元素也通過抑制宿主細胞中的病毒複製顯示出抗病毒活性。

鋅可作為針對 H1N1 流感的免疫活性劑，並且有證據表明補充鋅後大鼠肺中 ACE2 活性下降。因此，補鋅可能是 COVID-19 治療的輔助療法。

體外數據顯示，Zn2+ 陽離子通過抑制 SARS-CoV-2 RNA 聚合酶的複制來抑制其複製。

結論，維生素和微量營養素補充劑可能會對 COVID-19 的預防或治療結果產生正面作用。

但還是要注意‼️

我們應該要注意維生素和礦物質相關攝取是否足夠，不是吃一大堆喔！

記得攝取愈多並不是愈好！

文獻資料：

Role of vitamins and minerals as immunity boosters in COVID-19

Inflammopharmacology (2021)

圖：謝謝長庚醫院王董事長贈送給我們員工的補給物資。

🔋我不時會看到「手機電池因使用不當而燃燒或爆炸」這類令人膽戰心驚的新聞 😨😨😨
雖然每則新聞都有其背後原因，但是也不禁讓人思考「該如何讓這些我們每天都會使用到的電池更加安全？」

🔋要探討電池的安全性就要從電池的結構與材料來著眼。如常用於手機、筆電、平板的電池多採用「鋰電池」的安全性關鍵就是中間的「有機電解質溶劑」。這個「有機電解質溶劑」當中以易燃的「酯類」最多。當電池因為任何原因短路時，電池內的高能量會在短時間以「熱」的形式釋放出來，而「高溫」便會點燃這些做為溶劑的酯類，進而引發爆炸的可能性！！

🔋工研院在經濟部技術處「科技專案」的支持之下研發出「高能量及高安全樹脂固態電池」，它主要以高離子導電樹脂（NAEPE）材料取代易燃的電解液，更神奇的是「NAEPE在常溫下就可固化」！這個神奇特性還能帶來什麼好處？讓珊蒂帶你去工研院一探究竟！GO！～～

#手機鋰電池能否更安全?
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