全球新的能源革命正要開始。根據(jù)國(guó)際能源署估計(jì)，到2035年，石油產(chǎn)生的電力將每年衰退2.2%，核能年成長(zhǎng)1.6%；中間差異及新生的需求，主要由再生能源供應(yīng)，每年成長(zhǎng)3.2%。
其中成長(zhǎng)最快速的是太陽(yáng)能，以每年15%的速度成長(zhǎng)，但到2035年僅能供應(yīng)全球1%的電力；第二快的是風(fēng)力發(fā)電，每年成長(zhǎng)8.4%，由於起步較早，佔(zhàn)有相當(dāng)大的市場(chǎng)，據(jù)評(píng)估未來將供應(yīng)全球用電量的5%；其他包括潮差發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電及生質(zhì)能源等，也是各國(guó)積極開發(fā)的新能源，成長(zhǎng)速度都快過石化能源。
就發(fā)電端而言，過去受到青睞的，是以火力或核能為燃料的集中式能源系統(tǒng)，這類大型發(fā)電廠負(fù)責(zé)發(fā)電配送，整個(gè)電網(wǎng)架構(gòu)只要能夠調(diào)頻、輸電即可，較為簡(jiǎn)單。但在分散式能源系統(tǒng)崛起的今日，可以看到建築屋頂上裝設(shè)太陽(yáng)能板，在北海道還有能將電賣給電力公司的例子存在；此外，動(dòng)力車輛逐漸趨向電能的使用，油電混合或純電能發(fā)動(dòng)車輛逐漸受到重視，還有燃料電池的積極發(fā)展，也可視為此系列能源發(fā)展的延伸。
這類現(xiàn)象使得電力的生產(chǎn)與使用型式愈來愈分散，連結(jié)各類技術(shù)與產(chǎn)業(yè)，延伸為智慧電網(wǎng)也勢(shì)在必行。
大型電廠不會(huì)消除 再生能源依賴增加
觀察目前發(fā)展，未來三十年內(nèi)，大型發(fā)電廠不會(huì)完全消除，再生能源則會(huì)逐步增加，在能源需求與價(jià)格持續(xù)上升的同時(shí)，大家都在尋找更有效率與潔淨(jìng)的發(fā)電方式，就此來看節(jié)能不僅是全球的趨勢(shì)，還將影響國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。
但就現(xiàn)在的技術(shù)而言，再生能源是否會(huì)是能源發(fā)展的救星？這點(diǎn)仍需要觀察，在分散式的微型電網(wǎng)架構(gòu)下，再生能源的併網(wǎng)，必須做到非常精確及完整的電力調(diào)配，如此智慧電網(wǎng)的自我調(diào)配及控制相形重要許多，尤其當(dāng)再生能源併網(wǎng)比例提升到一定的程度時(shí)，對(duì)於區(qū)域電力將會(huì)造成影響。
因?yàn)樵偕茉磥闳雲(yún)^(qū)域電網(wǎng)後，電壓波動(dòng)及電力潮流的流向會(huì)產(chǎn)生大幅變動(dòng)，包括像是低電壓穿越、能源管理系統(tǒng)或儲(chǔ)能等相關(guān)技術(shù)，都需要感測(cè)系統(tǒng)的支援，電網(wǎng)才能平穩(wěn)的應(yīng)用，當(dāng)再生能源在電網(wǎng)中的比例超過10%，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)作就有很大的衝擊，因此如何在電力流發(fā)生變化時(shí)，就可即時(shí)掌握相關(guān)影響，並可依邏輯處理電網(wǎng)的應(yīng)變措施，成為智慧電網(wǎng)發(fā)展的重要課題。
再生能源併網(wǎng)控管 量測(cè)監(jiān)控智慧模擬
核能研究所目前正與美商國(guó)家儀器(NI)合作，使用NI PXI模組化平臺(tái)，並利用 LabVIEW 所提供的功能，進(jìn)行多通道即時(shí)擷取電壓訊號(hào)，使該系統(tǒng)得以即時(shí)偵測(cè)包括突波、量測(cè)相位、功率及頻率等波形變化，以達(dá)到及時(shí)的監(jiān)控電力品質(zhì)的效能；此外，為了達(dá)到系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定量測(cè)的目的， PXI平臺(tái)亦搭配即時(shí)作業(yè)系統(tǒng)，可獨(dú)立執(zhí)行LabVIEW程式，操作人員可藉由網(wǎng)路遠(yuǎn)端監(jiān)控方式，了解目前電力監(jiān)控的狀態(tài)。
過去風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)不夠完備，原因亦包括設(shè)計(jì)工具的不足，藉LabVIEW 軟體與 LabVIEW 控制設(shè)計(jì)與模擬模組，建置完整的風(fēng)力系統(tǒng)模擬器，將風(fēng)力渦輪、機(jī)械驅(qū)動(dòng)鏈、發(fā)電機(jī)、電網(wǎng) (Grid)與控制器等設(shè)備，均可倒入模擬架構(gòu)中，針對(duì)高成本的測(cè)試系統(tǒng)，提供合適的數(shù)值模擬環(huán)境。
基本上分散型電網(wǎng)的孤島運(yùn)轉(zhuǎn)，其實(shí)技術(shù)已成熟，像臺(tái)塑麥寮六輕廠房就已有孤島運(yùn)轉(zhuǎn)的能力，之前921地震期間，全臺(tái)灣唯一會(huì)亮的地方就只有麥寮，不過現(xiàn)有的作法多是以汽電共生這種較為穩(wěn)定的技術(shù)供電，對(duì)於再生能源發(fā)電，業(yè)界及學(xué)界均仍在努力中。
透過這類電力管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究，對(duì)智慧電力設(shè)備的發(fā)展有直接的助益，透過感測(cè)設(shè)備將發(fā)電的現(xiàn)況、再生能源因素的預(yù)測(cè)，以及現(xiàn)實(shí)或預(yù)期用電的狀況進(jìn)行資訊整合，把用電端及發(fā)電端資訊整合，加上各項(xiàng)發(fā)電成本，透過人工智慧進(jìn)行邏輯運(yùn)算，即可做出電力調(diào)配的最佳決策，核能所目前透過基礎(chǔ)研究發(fā)展調(diào)度系統(tǒng)，開發(fā)相關(guān)設(shè)備作未來技轉(zhuǎn)的準(zhǔn)備，未來加上即時(shí)電價(jià)的資訊，智慧用電將會(huì)更為經(jīng)濟(jì)。
小型風(fēng)機(jī)臺(tái)灣商機(jī) 業(yè)界配合才能克服瓶頸
不過技術(shù)發(fā)展雖已相當(dāng)穩(wěn)健，但仍有商業(yè)考量的問題需要克服，像在開發(fā)一些新的設(shè)備時(shí)，一些重要的硬體的生產(chǎn)製造卻找不到廠商願(yuàn)意支援，研究單位必須自行進(jìn)行模具的開發(fā)及製造，這使得技術(shù)研發(fā)遭受阻礙，相對(duì)於國(guó)外的研究計(jì)畫在政府主導(dǎo)下，在前端就有設(shè)備商進(jìn)駐，與學(xué)界形成一個(gè)聯(lián)盟，在技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，所設(shè)計(jì)出來的設(shè)備立刻可以符合業(yè)界製造的要求，臺(tái)灣目前還缺乏這類型運(yùn)作模型，對(duì)後續(xù)的技轉(zhuǎn)造成了一定的困難度。
過去所發(fā)展的大型集中式發(fā)電設(shè)施，由於關(guān)鍵技術(shù)多掌握在少數(shù)國(guó)外業(yè)者手中，臺(tái)灣業(yè)者的發(fā)揮空間有限；而當(dāng)走向分散式能源系統(tǒng)時(shí)，更需要輕薄短小的發(fā)電來源，如太陽(yáng)光電、風(fēng)力等，這時(shí)臺(tái)灣就有機(jī)會(huì)成為能源科技，甚或是能源的輸出國(guó)，尤其是中小型的風(fēng)機(jī)，將會(huì)是臺(tái)灣廠商的機(jī)會(huì)點(diǎn)所在，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)期在2020年風(fēng)機(jī)的市場(chǎng)將會(huì)有每年30%以上的成長(zhǎng)，而臺(tái)灣廠商對(duì)成本及技術(shù)控管的能力，更強(qiáng)化這類設(shè)備製造的競(jìng)爭(zhēng)力，光是2010年，臺(tái)灣風(fēng)機(jī)出口外銷，就超過4億臺(tái)幣營(yíng)業(yè)額，顯示出龐大商機(jī)。
目前世界各國(guó)都在發(fā)展智慧電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，再生能源的確是重要的一環(huán)，尤其是臺(tái)灣這類極度仰賴能源進(jìn)口的國(guó)家，更是如此，當(dāng)臺(tái)灣98%的能源都仰賴進(jìn)口時(shí)，發(fā)展再生能源降低依賴比例，絕對(duì)是當(dāng)務(wù)之急?！辜由现髁鞯拇笮碗姀S不但高排碳，能量耗損更是嚴(yán)重，因此整合再生能源的智慧電網(wǎng)，其技術(shù)發(fā)展絕對(duì)是臺(tái)灣未來的趨勢(shì)。
