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實踐基地「能源宅急便」

2020-05-05

吳俊諆 副教授

國立中央大學機械工程學系


 

桃竹苗推動中心規劃的第二個實踐基地「能源宅急便」將於109年建置,整合太陽光電及風能,以能源作業系統(Energy Operating System, EOS)與隨插即用技術為基礎,建構可應用於社區乃至於偏鄉救災電力需求的再生能源微電網技術,以能源聯網(Internet of Energy, IoE)形成區域微電網,成為集能源教學、研究與教育推廣於一身的能源示範場域。以「宅急便」為訴求,「宅」代表在建築物使用的電力,「急」代表救災或迅速安裝,而「便」則是安裝便利與使用便利。

此基地將與核能研究所與其技轉廠商合作,可連結多個微電網執行電能管理,可整合不同分散式能源,能以精簡的非電力專業人力即可快速建置獨立運轉之微電網。能源宅急便經由IoE,可提供手機遠端監視或手動操作;多個能源宅急便獨立運轉之小型電力系統,經由IoE可形成社區(或區域)微電網,在併網模式運轉下,有電力線互連的能源宅急便,可進行協調各個能源宅急便運作的電力管理。

能源宅急便透過應用程式,讓不同廠家的分散式能源設備能夠協同作業,提供一安全可靠之電力系統運作管理環境。圖1為核能研究所的EOS測試平台,以EOS隨插即用配電櫃連接,包括雙向變流器連結市電與儲能系統、單向變流器供太陽能使用、負載含家電。此系統性能已由核能研究所龍潭基地實證,結果顯示,在不同的情境下,系統可在孤島運轉下達到功率平衡的需求。

 

圖1 核能研究所的EOS配置。

 

 

IoE可提供使用者以手機遠端監控或手動操作能源宅急便的獨立電網(如圖2),提供所需使用電量或時段,完成電能調節。核能研究所也在台南沙崙基地建置一個EOS,透過IoE可識別多個能源宅急便獨立電網,形成與多個EOS(各個EOS的電力需量搓合)的協調運作的電能管理。IoE藉由能源宅急便併網模式(電力線互連),建置多個單相能源宅急便互操作應用情境與測試,發展三相電力管理達到即發即用來減低傳輸線損。

 

圖2 能源宅急便以行動裝置進行能源聯網。

 

 

能源宅急便將分二年建置:
  • 109年完成單一EOS,包括完成能源宅急便的EOS,含操作軟體、移動式配電盤與電力設備(鋰電池、市電併網迴路、太陽能/風能供電設備迴路、電動車充電樁迴路、EOS快速接頭盤等),發電則透過戶外小風機和自行車停車棚上的太陽光電板提供,能源宅急便EOS配置可參考圖3。
  • 110年完成IoE的電力管理,包括完成IoE以手機遠端監控/手動操作及與多個EOS(核研所龍潭與沙崙基地的EOS)協調運作的電力應用。

 

未來可以預期微電網的需求增加,因此在大學端亦有對應的微電網教學和設置場域示範;也須規劃短期課程,包括微電網基礎課程和EOS/IoE課程。透過核能研究所技轉廠商可居中聯繫電力與微電網產業和各地的水電公會,將會在中央大學開辦訓練課程和實務組裝研習班,也定期舉辦產學交流論壇等,達到良好的產業互動模式。
在永續經營規劃方面,培養中央大學學生成為EOS/IoE技術示範的解說員,使實踐基地成為中小學和民眾的IoE的示範場域。我們將以基地的資源來尋求與廠商的產學合作機會,冀能自給自足且永續經營。

 

圖3 能源宅急便EOS配置。

 
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