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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總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁
總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁

【總統科學獎】宗旨在於提升臺灣在國際學術界之地位,獎勵數理科學、生命科學、人文及社會科學、工程科學在國際學術研究上具創新性且貢獻卓著之學者,尤以對臺灣社會有重大貢獻之基礎學術研究人才為優先獎勵對象。

2025年11月11日,總統科學獎頒獎典禮於總統府正式舉行。2001年設立、每2年頒發1次的總統科學獎,今年已邁入第13屆,本屆的2位獲獎者,分別是生命科學組的院士梁賡義、工程科學組的院士葉均蔚。2位臺灣的科研泰斗,不僅全心全意投入創新,更樹立了典範,成為所有科研人員的榜樣。

總統賴清德在致詞時,引用諾貝爾和平獎得主曼德拉(Nelson Mandela)的話指出:「在事情完成之前,一切都看似不可能。這說明了2位院士的故事,他們對未知世界保持熱情、好奇,認真從基礎研究做起,並堅持努力到最後一刻,成功終將屬於他們。」

2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
圖/ 數位時代

梁院士開創廣義估計方程式 ,加速新藥問世,造福千萬病患

從數學跨足生物統計、再投身高等教育與國家衛生的梁院士,從小就喜歡數學的嚴謹,在美國華盛頓大學攻讀博士期間,因為接觸到當時炙手可熱的「存活分析」,進而對生物統計產生興趣,「投入『生物統計』是條不歸路,因為我發現,統計工具的發展,可以對人類健康有間接幫助。」後來,他前往美國約翰霍普金斯大學任教,又與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」,突破了傳統分析方法必須假設所有樣本獨立的侷限,讓長期追蹤資料的解讀更嚴謹,也成為全球健康研究不可或缺的工具。

梁院士研究做得出色,卻不只將心力擺在學術上,他更心心念念著臺灣的發展,持續關心高等教育、國家衛生等領域。他在美國任教的28年間,幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。2010年,他乾脆辭去教職,回臺擔任國立陽明大學校長,將陽明大學打造成醫學、人文並重的全人大學。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

2017年,他又接下國家衛生研究院院長一職,並在新冠肺炎爆發期間,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,採購1千萬劑疫苗,完成防疫任務,「所以獲得總統科學獎,不僅是個人的榮耀,更是國家對全人教育的推動、公共衛生實踐,以及任務導向的研究重要性的肯定。能在其中有一些貢獻,我深感榮幸。」

高熵合金之父葉院士,堅持不懈打破材料學定律

被譽為「高熵合金之父」的葉院士,打破材料學界以1~2種主元素為基底的傳統,開創出能讓數十種元素混合的「高熵合金」,為元素週期表注入嶄新生命力,在半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域帶來突破性的應用。過去合金多以單一金屬為主,再加入少量元素微調性質,金屬種類愈多反而愈脆、延展性與硬度下降,使應用受限;然而高熵合金卻反其道而行,以4、5種以上金屬融合,展現出更佳的延展性、耐腐蝕性與硬度,重新定義合金的可能性。

令人驚訝的是,30年前葉院士提出高熵合金構想時,曾被質疑「觀念錯誤、毫無可能」。他不畏質疑,透過紮實的實驗與論證,於2004年一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金命名、定義並奠定理論基礎,後續更平均每年發表逾10篇研究,提出高熵效應、嚴重晶格扭曲效應、緩慢擴散效應與雞尾酒效應等核心概念,開創全新的材料科學典範。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予葉院士。
圖/ 數位時代

如今,高熵合金不只在學界掀起熱潮,更成功落地產業。「學以致用非常重要!」葉院士強調,學術研究不該停留在象牙塔,而應投入產業、協助解決關鍵瓶頸。他不僅與國立清華大學共同成立「高熵材料研發中心」,也創辦全球首家高熵材料公司,推動技術轉移與產業升級,讓高熵合金真正走向世界舞臺。

所有總統科學獎得獎人的科學成就及重要貢獻,不僅提升臺灣學術聲譽及國際競爭力,對於增進人類生活福祉更有深遠的影響,實為臺灣學術界的最高典範。而本屆梁院士、葉院士2位得獎人終身投入科學探索、人才培育的成果,嘉惠了整個社會,更成就跨世代的深遠影響,為臺灣科學寫下光輝一頁。

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