為了在未來數(shù)十年裡，再生能源發(fā)電趨勢能夠持續(xù)增長，以及完成2050年再生能源發(fā)電占比目標，全球各國陸續(xù)提出減碳計畫，紛紛尋求電力產(chǎn)業(yè)新能源及新應用模式，以期逐漸提高能源自主及潔淨能源比例，力求在2050年前停止全部燃煤發(fā)電站的運行。

從太陽能、風能到儲能，現(xiàn)今能源轉型著重再生能源發(fā)電的態(tài)勢趨於明顯，如何整合資源滿足新一代綠能與智慧電網(wǎng)的需求，並且逐步達成減碳淨零目標，提前布局綠色供應鏈，銜接國際永續(xù)發(fā)展時程，已成為業(yè)者必須面對正視的重要課題。

供電隨需應變 分散式能源與儲能系統(tǒng)強化效率

目前面對再生能源需求日益增加和建立新基礎設施的各種挑戰(zhàn)，由於傳輸電網(wǎng)的需求均相當複雜，隨著電力供應來源及模式改變，微電網(wǎng)系統(tǒng)漸受矚目，此為分散式能源與儲能系統(tǒng)的技術，亦即以小型分散式發(fā)電、輸電及配電設備，透過系統(tǒng)可預測、調整及管理平衡穩(wěn)定發(fā)電量、負載量及儲能狀況，提升區(qū)域再生能源使用和維持最佳化的電力調度、系統(tǒng)供電穩(wěn)定與安全。

小型微電網(wǎng)可從電動車、智慧家電、家庭能源管理、家用儲能等組合而成，進而結合大樓能源管理系統(tǒng)、緊急發(fā)電系統(tǒng)、大型再生能源、大型儲能系統(tǒng)及地區(qū)配電系統(tǒng)，逐漸擴大組成智慧城市微電網(wǎng)。

圖一 : 當小型微電網(wǎng)逐漸整合擴大成為區(qū)域性架構，之後可串聯(lián)形成智慧城市微電網(wǎng)。（source：Winmate）

現(xiàn)今電網(wǎng)面臨嚴峻挑戰(zhàn)，為整合調度再生能源，需要更符合經(jīng)濟效益且更靈活的整體解決方案。但是，建構新線路費用成本昂貴，有些未必能夠符合快速發(fā)展電力系統(tǒng)應用的特殊挑戰(zhàn)。若依照不同需求設置完整解決方案，透過能源管理系統(tǒng)監(jiān)控或以編程自動回應各種電網(wǎng)狀況，就能夠在最佳化時機為供電儲能提供低耗能高效率的運作。

再生能源發(fā)電的隱憂與挑戰(zhàn)

在再生能源發(fā)展上，創(chuàng)新材料、先進技術及在地製造皆扮演關鍵角色。不過，值得注意的是讓供電須保持穩(wěn)定順暢是用電安全的前提，一旦電力儲備對於氣候依賴度增加，隨著氣候變遷，將使得負載/發(fā)電預測愈加困難，若是預測產(chǎn)生的誤差過大，對於系統(tǒng)供電穩(wěn)定與安全、電力調度產(chǎn)生重大衝擊，將導致產(chǎn)生嚴重的後果。

由於再生能源本身的不連續(xù)（間歇性）、不容易預測實值，都會對電力系統(tǒng)供需平衡與電網(wǎng)運轉造成不良的影響，也成為再生能源併網(wǎng)與電力調度的重要挑戰(zhàn)，其原因在於若產(chǎn)生誤差可能會導致系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定、區(qū)域電網(wǎng)電壓變動過大；嚴重時甚至可能導致輸電線路壅塞、區(qū)域電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，造成電力中斷。例如當再生能源發(fā)電量瞬間驟減，可能會導致系統(tǒng)頻率驟降，觸發(fā)低頻電驛動作卸載，影響供電可靠度。

傳統(tǒng)發(fā)電機組瞬間升降載及再生能源不可控的特性，都有可能造成電網(wǎng)較大的頻率波動，對於供電的穩(wěn)定性帶來莫大考驗。近年來再生能源的比例快速攀升，加上電網(wǎng)的負載變異大，建置可以在平時調節(jié)頻率順利供電，而一旦面臨緊急狀態(tài)時又能快速反應的儲能系統(tǒng)非常重要。

隨著大量分散式電力來源併網(wǎng)的比例日漸增加，透過物聯(lián)網(wǎng)技術將再生能源逐步落實運用在生活，而在再生能源解決方案中，因應通訊、控制、管理是監(jiān)測調控的三大需求，太陽能變流器、通訊閘道器與管理系統(tǒng)是重要元素。舉例而言，未來通過試驗規(guī)範認證的太陽能監(jiān)控閘道器，可以與再生能源管理系統(tǒng)及監(jiān)控設備介接，直接接受電廠調控，以及搭配智慧太陽能變流器監(jiān)控電力數(shù)據(jù)，可以提升電網(wǎng)強韌程度以維持電網(wǎng)穩(wěn)定與高效運作，有效降低在併網(wǎng)程序中，不可控且波動大的太陽能電力對電網(wǎng)產(chǎn)生的衝擊。並以物聯(lián)網(wǎng)技術打造高效管理、安全穩(wěn)定的太陽能電站，確保供電品質。

圖二 : 大規(guī)模系統(tǒng)電源的能量轉移趨於分散式和電氣化。（source：東京電力）

此外，由於電廠建置占地面積廣闊，為確保電廠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電且能夠迅速排除異常信號，通常電廠會裝設再生能源監(jiān)控系統(tǒng)，藉由系統(tǒng)遠端監(jiān)控及AI智慧分析等功能，即時判斷電廠發(fā)出的訊號正確或異常，以利監(jiān)控後臺能夠在突發(fā)情況下，盡快指派合適的維運人力到現(xiàn)場處理善後。

結語

再生能源是重要的國家能源政策之一，政府規(guī)劃於2025年提升再生能源發(fā)電比例至20%的新能源政策目標，其中約80%比例為太陽光電。以經(jīng)濟部能源局「109年太陽光電6.5GW達標計畫」為例，以產(chǎn)業(yè)園區(qū)、畜農(nóng)漁電共生及中央與地方共同推動為三大主軸，擴大建立示範案例與專案。2021年初，臺灣用電大戶條款啟用、碳費機制也擬納入《溫管法》，顯示再生能源產(chǎn)業(yè)的重要性，臺灣目前也朝向成為「亞太綠能中心」的道路邁進。經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境行動應該如何兼容並蓄，形成循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，臺灣半導體、微電子業(yè)者能否在國際供應鏈中占有一席之地，再生能源的採用儼然成為影響成敗的重要環(huán)節(jié)。

圖三 : 支持再生能源3.0的四大基礎（source：東京電力）

目前為了能夠供應更多低碳、乾淨及可利用的替代能源，帶來更為潔淨的用電環(huán)境，改善整體環(huán)境，智慧能源儼然已成為臺灣發(fā)展再生能源政策的重要支柱，而太陽光電、海上風電及智慧儲能是臺灣三大智慧能源發(fā)展核心。

儲能系統(tǒng)具備調節(jié)與調度電力的特性，可輔助綠電永續(xù)，並優(yōu)化未來智慧電網(wǎng)整體的能源管理，也不像運用大自然的太陽光電或風電須考量在調度方面的不確定性。在不同的應用場域完成儲能系統(tǒng)的建置，包括工廠、微電網(wǎng)、太陽能發(fā)電廠、電動車充電站、商辦大樓等，將能陸續(xù)發(fā)揮其電網(wǎng)效率優(yōu)化與能源調度作用，為能源轉型添力道。能源轉型是永續(xù)發(fā)展的未來發(fā)展必經(jīng)之路，未來預計能源與運輸產(chǎn)業(yè)上也將會因採用綠能而形成巨大的市場。隨著再生能源比例提升、則可見得強化電網(wǎng)韌性與能源使用效率的重要性，不亞於電力的供應是否充足，未來大眾關切思考的要點，將不僅是電量夠不夠使用而已，而是如何配置出最佳化效率。

圖四 : 儲能系統(tǒng)具備調節(jié)與調度電力的特性，可輔助綠電永續(xù)，並優(yōu)化未來智慧電網(wǎng)整體的能源管理。（source：researchgate.net）

未來新一代電網(wǎng)發(fā)展將在運行方式、整體設施及智能化技術、併網(wǎng)系統(tǒng)技術力求精進，將趨於自我感知狀態(tài)及分析、自動化控制、併網(wǎng)更廣，利用微電網(wǎng)系統(tǒng)能夠提供高效、穩(wěn)定供電，邁向輸電能力更高、輸配電損耗更低、整合能源效率更高，承受擾動及衝擊的程度更高，運行更安全等方向進展。

現(xiàn)今市場趨勢處於能源轉型進行式，未來勢必會形成完整能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)系，建議上下游廠商不妨藉由電子零組件、資訊系統(tǒng)及平臺等資源整合，以滿足新一代綠能與智慧電網(wǎng)的需求，並且提前布局綠色供應鏈，以利銜接國際永續(xù)發(fā)展時程，共創(chuàng)多贏局面。

**刊頭圖（source：VTara Tech）