〈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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[半夜醒來的困擾]
睡眠障礙,絕對不是單一的問題。
我認為,睡覺,應該抱著除錯(Debug)的心情來看待,絕不能只解決單一的問題,例如:解決了難入睡,等等可能會出現半夜醒來就又睡不著的問題,解決了不能仰睡,接下來還有多夢的問題,睡眠問題千奇百怪,永遠不知道,後面還有什麼尚未浮現的問題。
半夜醒來,其中一個原因是「過累」。
睡著是需要能量的,可以想像成手機,在電量 20% 時最容易充電,也不容易傷到手機電池,可是掉電低於 5% 的時候,因為系統降頻的緣故,有時會很難充進去,此時手機也會卡頓、很難操作,更不要說用到 0% 直接斷電強迫關機,還有機會死當開不了機。
一整天下來,過度消耗身心能量,睡覺前早已經讓自己電池透支,半夜醒來,很可能是因為電池充到 20% 了,突然從低電量的省電模式回到一般模式,要開始快充的訊號出現,所以突然醒來。
這時候怎麼辦?起來吃一點熱食,喝杯熱可可、薑粉奶茶,做一點點舒緩身心的事情,推薦可以起床做一些簡單的家事或走路靜心,但是,千萬,千萬,千萬不要滑手機、不要玩手遊、不可以追劇,也不可以趕工作,絕不可以這時候又消耗能量。
所以,當半夜醒來,莫慌!記著,只需要有一個動作,叫做「檢查鬧鐘」,確認明早的鬧鐘有開著就好,然後,深呼吸,先不要緊張。
接下來,就是一大段的自由時光,起來做一些想做的事情,讓自己安心、舒心、愉悅,只要不是太亢奮的事情都可以,偶爾我會看一些短文、讀幾首詩、自由書寫、收拾一個小抽屜、摺一些衣服或把家裡的雜物排整齊,通常,我只會專注的做一件微小的事。
大約半小時至一小時左右,會襲來第二波睡意,其實就是睡「回籠覺」啦!回想一下,小時候有沒有這種經驗,一早醒來,睡眼惺忪到學校,經過早自習和升旗典禮之後,還有一點空檔,趴在桌上小睡片刻,整個人像是大充電一樣,精神又回來了。
怕睡不夠,多睡幾次就好。身體睡不夠,它自然會傳送需要再睡的訊號,唯一要做的就是準備好、儘可能讓自己放鬆,等訊號的到來。
學校、職場,應該對於早晨或下午突然襲來的睡意要多給一些包容、允許身體的訊號,若能夠小憩十五分鐘,是非常健康的行動。
如果我是老師,我會試著觀察學生的狀態,如果大家普遍疲勞,就帶領一個短版的靜心活動,大約五至十分鐘,沉澱休息一下,再開始正式的課程,課程中,若有學生不支倒地,讓他睡十幾分鐘再輕輕搖醒,這樣學習效果和師生關係,都會正面的效果。
如果我是老闆,我會鼓勵在辦公室有一種相互照護的氛圍,難免有前一晚沒睡好的情況,誰家裡沒有臨時的事?尤其是家裡有小孩,允許上午及下午設有一個隱藏的 Break Time,只要跟同事說一聲,就可趴在桌上小睡片刻,或者,有一個安靜的小房間,可以輪流抽離休息。
試想,十分鐘、十五分鐘能耽誤什麼學習?能耽誤什麼工作?有什麼事情比回應一下身心訊號來得重要?更何況,身心經驗不斷地告訴我們,它也只是需要一會兒的喘息。
越是回應身心的訊號,身心就會越敏銳,越輕盈。
半夜醒來睡不著,常常都是日常過勞且壓力太大,身心訊號遲頓,直到睡了一下子之後,突然訊號跟上了,好發於職場忙碌、職人場域(需要自己掌握全局,例如:一人公司、講師、技師、司機等)及注意力發散在人的工作(例如:班導師、保姆、管理職務、助人工作等)。
既然是「除錯」就要自己願意多方嘗試,想像自己是一個開放、自由,有絕端才華的身心工程師,寫好自己的各種程式;當「除錯」成為對治睡眠障礙的習慣後,就會慢慢累積經驗,越來越上手,睡眠品質也會越來越好。
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11:18 手機過充會爆炸嗎
11:58 把電池充到飽會比較容易壞嗎
12:26 可以邊充邊用嗎
13:00 快充跟無線充電會傷電池嗎
14:37 結論
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