有別傳統(tǒng)電網(wǎng)　微電網(wǎng)電力系統(tǒng)大改造

　　微電網(wǎng)內(nèi)部包含再生能源系統(tǒng)、分散式電源，如微渦輪機、燃料電池及各類負載組成，當(dāng)處于孤島運轉(zhuǎn)時，其電力潮流方向、系統(tǒng)暫態(tài)現(xiàn)象、電力品質(zhì)分析及保護協(xié)調(diào)機制，均與傳統(tǒng)電網(wǎng)的需求不同。

　　目前核研所開發(fā)的微電網(wǎng)叁相潮流解析法，適用于低電壓、高R/X比的叁相不平衡系統(tǒng)或電壓控制型匯流排過多的微電網(wǎng)系統(tǒng)，不論于微電網(wǎng)在併網(wǎng)或孤島運轉(zhuǎn)下，皆能保持強健性及快速收斂、求解的效果。另外，為分析微電網(wǎng)併網(wǎng)、孤島及N-1事件時的系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)，核研所亦已建立高聚光太陽能電池（HCPV）、風(fēng)力機組、電力轉(zhuǎn)換器及電子負載等微電網(wǎng)細部元件的數(shù)學(xué)模型。

　　由于再生能源使用的電力轉(zhuǎn)換器大多含有電容及電感元件，容易產(chǎn)生系統(tǒng)諧波，因而也須建構(gòu)微電網(wǎng)系統(tǒng)主要元件諧波時域模型，并開發(fā)微電網(wǎng)于併網(wǎng)與孤島不同狀態(tài)的叁相諧波潮流與不平衡分析，以確保微電網(wǎng)電力品質(zhì)。現(xiàn)階段，業(yè)界已運用主動式電力濾波器（APF），改善微電網(wǎng)系統(tǒng)中諧波濾除、無效通濾補償、功率因數(shù)修正與負載平衡等問題，并實現(xiàn)微電網(wǎng)電力品質(zhì)監(jiān)控平臺；核研所正在研發(fā)中的微電網(wǎng)系統(tǒng)亦可支援上述功能。

　　此外，微電網(wǎng)所需的電力保護機制亦與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不同，業(yè)者須導(dǎo)入具可擴充與隨插即用（Plug-and-Play）的模組化微電網(wǎng)保護協(xié)調(diào)機制，同時還要依據(jù)微電網(wǎng)區(qū)域串、併聯(lián)形式，開發(fā)微電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時的電源-負載配置（Configuration）方法，減少微電網(wǎng)內(nèi)部故障時須卸除的負載量，并配合卸載計畫提高供電可靠度。

　　強化微電網(wǎng)能源管理　通訊/儲能系統(tǒng)扮要角

　　至于微電網(wǎng)控制與管理方面，其監(jiān)控介面與即時量測系統(tǒng)（圖5）須確保各區(qū)域系統(tǒng)訊號的同步性、正確性與精確度，并于系統(tǒng)介面上設(shè)定與執(zhí)行情境測試步驟，截取即時量測波形資料，做為故障偵測演算法、諧波頻譜分析與卸載策略開發(fā)的依據(jù)。

　　圖5 微電網(wǎng)監(jiān)控介面與即時量測系統(tǒng)

　　此舉將有助實現(xiàn)微電網(wǎng)生活化應(yīng)用，透過建置家庭微電網(wǎng)監(jiān)控介面與即時量測系統(tǒng)，并開發(fā)負載用電與再生能源發(fā)電量預(yù)測演算法，結(jié)合儲能系統(tǒng)、電動車與未來時間電價機制，就可進行市電、負載、儲能系統(tǒng)與再生能源的電力調(diào)度，滿足用戶節(jié)能需求。

　　未來，微電網(wǎng)將結(jié)合IEC-61850、電力線通訊（PLC）、ZigBee及無線區(qū)域網(wǎng)路（Wi-Fi），與多區(qū)域微電網(wǎng)或臺電配電自動化平臺做連結(jié)，建立混合式通訊介面于微電網(wǎng)監(jiān)控介面與即時量測系統(tǒng)，以達成併網(wǎng)及多區(qū)域供電調(diào)度功能。

　　除通訊技術(shù)外，電網(wǎng)級儲能系統(tǒng)亦是微電網(wǎng)電能管理重要的一環(huán)，供應(yīng)商須整合儲能與微電網(wǎng)監(jiān)控介面、即時量測系統(tǒng)，才能在不同的微電網(wǎng)運轉(zhuǎn)模式下達成動態(tài)電力調(diào)節(jié)，以確保微電網(wǎng)供電品質(zhì)。然而，新電池的開發(fā)與復(fù)合系統(tǒng)的應(yīng)用，除須研發(fā)新的化學(xué)配方研發(fā)與結(jié)構(gòu)設(shè)計外，還須進行其特性與應(yīng)用測試，因此測量、評估與分析各種儲能技術(shù)是發(fā)展電網(wǎng)級儲能系統(tǒng)不可或缺的要務(wù)。

　　核研所建置儲電電池管理系統(tǒng)測試平臺，主要設(shè)備包括有25kW充放電測試機、5kW全釩液流電池（Vanadium Redox Battery， VRB）系統(tǒng)與60kWh磷酸鋰鐵電池組，并逐步建立儲能電池與系統(tǒng)的測量分析能力、建立測試程序與標(biāo)準(zhǔn)，進行分散與集中化之電能管理系統(tǒng)（EMS）與電池管理系統(tǒng)（BMS）等技術(shù)開發(fā)。

　　此外，核研所近期更投入全釩氧化還塬液流電池技術(shù)開發(fā)，包含離子交換膜、活性物質(zhì)、雙極板及流道設(shè)計、電池平衡控制系統(tǒng)（BOP）及密封組裝技術(shù)等，并依據(jù)微電網(wǎng)及儲能系統(tǒng)的特性進行整合測試及應(yīng)用，提供分散式再生能源微電網(wǎng)之能源有效調(diào)節(jié)運用。

　　臺產(chǎn)官學(xué)研全力推動微電網(wǎng)

　　目前***的經(jīng)濟部已提出智慧電網(wǎng)總體規(guī)畫方案，而國科會能源國家型計畫中，亦已列入智慧電網(wǎng)主軸計畫--微電網(wǎng)先導(dǎo)計畫，同時也與國內(nèi)學(xué)術(shù)單位合作，包括中山大學(xué)、中央大學(xué)、中正大學(xué)、中塬大學(xué)、***大學(xué)、***科技大學(xué)、成功大學(xué)、清華大學(xué)、義守大學(xué)與聯(lián)合大學(xué)等，全力培育國內(nèi)微電網(wǎng)領(lǐng)域的專業(yè)人才，以加速推動未來微電網(wǎng)建置及前瞻性技術(shù)研發(fā)。

　　核研所扮演產(chǎn)業(yè)與政府之間的溝通橋梁，現(xiàn)已與中華電信研究所簽訂合作備忘錄MOU，共同開發(fā)微電網(wǎng)分布式電力節(jié)點資訊同步整合技術(shù)，并與裕隆集團納智捷公司簽訂合作意愿書，推動電動車應(yīng)用。

　　核研所也已完成微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)先期參與及技術(shù)移轉(zhuǎn)案，包含微電網(wǎng)能源管理與控制、新型諧波與間諧波量測演算法、負載預(yù)測、低壓穿越測試環(huán)境建置和數(shù)位脈波調(diào)控等技術(shù)；并與國內(nèi)多家廠商合作開發(fā)微電網(wǎng)能源管理控制平臺、通訊技術(shù)、儲能系統(tǒng)、微電網(wǎng)電力轉(zhuǎn)換器、智慧家庭微電網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)，以促成國內(nèi)產(chǎn)業(yè)加速進入微電網(wǎng)供應(yīng)鏈。

　　除電網(wǎng)建置與新技術(shù)研發(fā)外，***也開始著手推行微電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，包含產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)驗證試驗設(shè)施規(guī)畫等工作，如技術(shù)推廣及示範(fàn)教育等，充分讓參訪者了解微電網(wǎng)架構(gòu)、發(fā)展現(xiàn)況與未來應(yīng)用。

　　微電網(wǎng)技術(shù)可擴大再生能源應(yīng)用，增強區(qū)域電網(wǎng)供電穩(wěn)定及可靠度，配合經(jīng)濟部澎湖低碳島示範(fàn)計畫、陽光屋頂百萬座及千架海陸風(fēng)力機等計畫的推動，微電網(wǎng)將扮演重要角色并發(fā)揮效益，未來應(yīng)用于離島、偏遠地區(qū)、農(nóng)莊及中小型社區(qū)等。

　　在短期效益方面，可提高***電力網(wǎng)路對分散式再生能源電力承載容量，達成可穩(wěn)定控制再生能源發(fā)電滲透率20%的區(qū)域電網(wǎng)的目標(biāo)。中長期，將結(jié)合電動車、儲能產(chǎn)業(yè)，期望在中小型社區(qū)規(guī)模廣泛運用，降低電能傳輸損失及尖峰負載用電，有效提升能源使用效率。