綠能微電網不僅點亮離島,還能翻轉再生能源不穩定印象
綠能微電網不僅點亮離島,還能翻轉再生能源不穩定印象

去年815大停電,全台各地發生大規模無預警跳電仍讓人記憶猶新,為改變過往集中式電力供給,改由小型發配電系統打造「微電網」,更能達到電力自給自足,並加快再生能源發展目標。

兩年前工研院在六甲院區建置微電網系統測試場域,這套系統包含太陽能板、儲能、能源管理設備,能夠進行自動化調配,提供辦公大樓北研館的用電,年省百萬電費。未來工研院想把微電網系統推廣到離島,搶攻綠能商機。

微電網搭配儲能,改善再生能源供電品質

工研院綠能所電力及電網技術組組長梁佩芳表示,目前微電網沒有明確的定義,通常是指可以離開大電網,能獨立運轉的小系統,做到電力自給自足。不過目前工研院這套系統還不能離網,現階段仍需要台電,目標1到2年內做到離網。

這套微電網系統,太陽能裝置容量410KW,儲能櫃有5個、每個櫃子是100KW,總共能存1,000度電。儲能櫃採用台製的鋰電池,而儲能轉換器(PCS)由工研院手工打造,目前這項技術已技轉給大同。由於再生能源具有間歇性發電問題,儲能就扮演電網中調節電力的角色。

微電網
由於太陽能變動性大,搭配儲能,可以達成穩定的功率輸出,提升供電品質。
圖/ 陳映璇攝影

「我們希望太陽能發電板,可以跟發電廠一樣穩定。」梁佩芳說,同仁會設定系統的目標,主要分為假日、平日兩種模式,平日因北研館用電量多,會讓太陽光電全力發電,儲能系統做搭配,以再生能源輸出平滑為目標。假日因北研館用電量低,則會限制再生能源發電量,一旦儲能系統充飽時,就會抑制太陽光電發電。由於這套微電網沒有脫離台電,因此一旦發生電力多到「逆送」時,就會直接跳電,主要是工研院不能夠賣電給台電,而有這套保護機制。

「因為太陽能的變動性大,透過儲能設備,可以變成穩定的功率輸出,有助於系統的運轉與調度。」工研院綠能所研究員謝廷彥說。

但儲能也不是完全美好的,梁佩芳說,儲能設備需要使用空調,以及當電力輸入、輸出之間必定有損耗,因此當電力輸出時,必須「升壓」讓電流變小,就可減少損耗。加上目前儲能的成本仍相當貴,梁佩芳舉例,一個百萬瓦級的儲能系統,加上電池、儲能轉換器(PCS)、變壓器等成本,約3~6千萬元,價格不便宜。

儲能櫃
再生能源具有間歇性發電問題,儲能扮演電網中調節電力的角色,圖為儲能櫃。
圖/ 陳映璇攝影

降低柴油發電,推廣離島建置微電網

目前這套微電網系統測試場域,面積約半個足場大,年發電量約517,632度電, 若以一度電3元計算,一年能為工研院六甲院區省下155萬元。

工研院下一步想把微電網系統推廣到離島,因為離島並沒有像台電這樣的「大電網」,離島通常是柴油發電機,再搭配太陽能、風力等再生能源,但有污染、不穩定的問題。工研院也正研發一套適合離島運作的微電網系統,未來透過技轉給業者,還可輸出到東南亞國家。

其實目前澎湖七美島、東吉嶼已有微電網設置。台電今年五月在澎湖七美島設置微電網示範系統,目標2019年完成增設風力發電600KW,並擴充太陽光電系統、儲能系統容量,提高七美綠能發電占比,預估年省5千萬元。

去(2017)年五月原能會核研所與中興電工則在澎湖東吉嶼成功商轉微電網系統,可供應島上共2百多人約92%電力需求。這套微電網包括太陽能裝置容量86KW,能存180度電的儲能電池、200KW柴油發電機以及三條電力負載饋線。

不過原本期待微電網能點亮離島,讓再生能源發揮最大效益,但卻在今年七月傳出停電問題,原因是島上的太陽能設備受到鹽害損壞,因此一旦發電設備受損,微電網也無法發揮作用。

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導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?
導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?

當無人機、無人船失去衛星定位訊號,還能繼續完成任務嗎?這道問題不只考驗導航設備的精度,更牽涉不同技術如何搭配,才能兼顧成本、可靠性與實際部署需求。

要理解自主載具如何在衛星訊號中斷時持續導航,得先認識「慣性導航」。互宇向量執行長鍾宏彬拿棒球作比喻:投手把球投出去後,球沒有GPS或遙控器,仍會依照出手角度、力量與旋轉向前運動。慣性導航則透過感測加速度與旋轉變化,持續推算載具的姿態、速度與位置。不過,慣性導航的誤差會隨時間累積,衛星定位訊號一旦中斷,位置推算也可能逐漸偏移。因此,自主載具需要不同定位與感測技術相互配合。2022年成立的互宇向量,便從這項需求切入,協助客戶選擇適合的導航技術,並將系統整合到產品中。

先定義任務,再決定導航規格

「以終點當起點。」鍾宏彬如此形容互宇向量的產品開發原則。相較於先提供設備、再由客戶自行整合,互宇向量在開發初期便參與討論,了解客戶要完成什麼任務,再決定性能、材料、演算法與預算。這套方法稱為「前端部署」。

以無人機精準投送為例,客戶希望載具不只抵達指定區域,還能接近建築物完成投送。飛行距離、定位精度、是否有人遙控,以及衛星訊號中斷後需要自主運作多久,都會影響系統設計。互宇向量必須先釐清這些條件,再選擇感測元件、調整導航架構,而不是直接套用既有產品。

互宇向量的技術涵蓋光纖陀螺儀(FOG)、慣性量測單元(IMU)、姿態與航向參考系統(AHRS),以及GNSS/INS融合導航方案。團隊曾與產業夥伴在實際水域驗證無人船導航系統,也透過觀音山隧道測試,觀察衛星訊號中斷時的導航表現。

對客戶而言,驗證的重點在於系統能否在任務要求的時間內維持足夠精度。互宇向量也不一定選用最高規格的零組件,而是依照需求調整演算法、材料與系統配置,必要時整合其他供應商的技術,減少客戶自行開發、測試與整合的時間及成本。

從光纖陀螺到系統整合,互宇向量把技術推向可部署的產品

鍾宏彬2010年投入光纖陀螺核心技術研究,2016年共同創辦極星光電。當時核心元件的客戶多具備自行整合能力,應用市場相對有限。他逐漸意識到,若想讓技術接觸更多使用者,就不能只停留在零件,還得往感測模組與完整系統發展。2022年成立互宇向量後,鍾宏彬延續過去累積的技術,採取合作設計製造(JDM)模式,讓團隊從產品開發初期便參與設計與驗證。

他把這種服務形容為「高階料理包」:客戶不必自行採購所有原料、研究怎麼煮,而是由互宇向量協助整合適合的技術,完成產品部署。公司不走低價、拚量路線,而是選擇與少數具有長期需求的專業客戶深入合作。目前團隊服務約12家核心客戶,透過持續參與產品開發,累積技術與合作經驗。

航太市場考驗的不只是技術,還有供應鏈與驗證能力

航太是互宇向量積極拓展的市場。目前約四成業務聚焦航太應用;2023年,團隊也與國家太空中心(TASA)展開策略性合作,推進MIOC與FOG技術的太空應用。

航太產業尤其重視「飛行履歷」(Flight Heritage)。鍾宏彬打趣地說,普通杯子就是杯子,但如果真的上過太空,「它就變成太空杯」。設備即使通過完整的地面測試,仍不等於經歷過發射與太空環境。對國際航太客戶而言,實際飛行驗證是評估設備可靠性的重要依據。鍾宏彬回憶,團隊過去花了兩、三年尋找海外企業客戶,始終不得其門而入。後來有國際業者得知互宇向量與國家太空中心合作,反而主動找上門。這段經驗讓他體會到,進入航太供應鏈除了技術能力,還需要讓國際客戶看見合作經驗與可信度。

從中央大學到蘆竹,桃園產官資源如何成為互宇的產業支點?

互宇向量與桃園的淵源,早在公司成立前就已開始。鍾宏彬從中央大學求學、攻讀博士到投入研究,一路留在桃園;第一次創業落腳楊梅,互宇向量則從青埔搬到蘆竹,建立廠辦空間。他笑稱,自己就像桃園「生出來的baby」。

桃園及北部地區聚集電路板、電子製造與機械加工等供應商,具備成熟的產業基礎。不過,部分業者長期專注既有市場,未必想過自身技術還能延伸至無人載具與航太應用。鍾宏彬舉例,互宇向量曾與傳統機械加工業者合作,協助對方了解航太供應鏈的品質驗證與製造要求,探索跨入新市場的可能。對這些業者而言,挑戰未必是技術能力不足,而是過去缺乏接觸航太應用的機會,不熟悉相關規格與驗證流程。

創業過程中,互宇向量也持續接觸桃園市政府青年事務局及相關局處、育成體系,參與創業交流與產業展會。鍾宏彬看重的是這些場合能讓團隊認識不同領域企業,拓展未來合作的可能。包括Meet桃園+在內的創業輔導與產業交流平台,也為在地新創提供接觸產業資源的機會。

從光纖陀螺核心元件走向完整導航系統,再延伸至航太合作與海外市場,互宇向量逐步建立從任務規劃、技術整合到系統驗證的能力。接下來,如何運用桃園既有的電子製造與精密加工基礎,找到更多能共同開發產品的夥伴,將是團隊拓展國際市場的重要課題。

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