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台北国际技术交易展:从发电、输电到配电,绿能高效三要素


2020-06-23


台北国际技术交易展:从发电、输电到配电,绿能高效三要素

天凉好个秋,随着时序即将迈入秋分,白天走在街头终于不会动辄汗如雨下。不过,今年台北才打破 120 年来连续高温纪录,炎炎夏日让用电量激增;而日前和平电厂铁塔被颱风吹倒,接着又发生中油供应大潭电厂天然气不慎中断,导致 815 全台大跳电。接踵而来的状况,凸显出台湾在迈向非核家园的路上,还有不少亟需努力的地方。

为落实非核家园理念,政府除积极修改《电业法》及《再生能源发展条例》之外,去年再生能源发电比率也来到 4.8% 的新高。然而,用电量不减反增、火力发电占比也逐年提升,让这段过程充满了挑战。

突破台湾的能源限制

面对这些困境,政府势必得採取相关配套措施。例如需要大量土地的太阳光电装置与农业如何共存?而会对渔业、景观与生态造成冲击的离岸风力发电或是浮动太阳光电,又该如何透过环评或业者沟通来设置?另外,政府为因应核一、核二厂除役的过渡期,试图将燃气发电再提高到 50%,但台湾的天然气接收站、输送储存装备与天然气发电厂等都不敷使用。所以这类中短期替代能源,也还欠缺投资建设。

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当然,在推动绿能发电上,最重要的还是再生能源本身的效益。这包含从发电、输电到配电等环节,都要去进行改良。在 2017 年度的台北国际技术交易展上,各展馆均有针对不同环节,研发出重要的专利技术,将有助于台湾在能源领域进展,进而提升相关产业实力,更期待能化解限电危机。

发电方面:创新材质以及改善原有技术

如今,不只是台湾,各国都在寻找核能及火力发电的替代方案。而像是工业局技术交易馆便有国外单位参展,展示最新的发电或储能技术,如 SkyQuest 的超级电容电池,便使用了含介电质的电解质储存方式,透过微控制晶片调配充电与放电效率,能装设在车辆上使用。Technomart 的氢氧燃料发电机,则能广泛应用在天然气、煤炭与生质能发电厂。

回到台湾的再生能源发电上,目前还是以水力及废弃物能发电为主,分别占了再生能源发电量的 1/2 及 1/4,但太阳光电及风力发电正成为发展的重点,今年的国际技术交易展中,各馆都有单位针对这两种发电方式提出研发成果。

这其中以绿能产业创意馆的成果最多,如工研院的铜电镀电极太阳电池、背面钝化太阳电池、多晶黑面太阳电池与经济部能源局的异质接面太阳电池,均是透过对太阳能电池的材质进行处理,提升生产速度及发电效率。而像是印刷式 CIGS 太阳电池,则具备可挠曲携带、不易碎裂的特性,能结合软性电子元件,在消费性电子产品上发展创新应用。

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工研院多晶黑面太阳电池,以氢氟酸与双氧水作为蚀刻液,辅以奈米金属为触媒的催化反应,能解决钻石线切割硅晶片无法蚀刻的问题,使平坦的钻石线切割表面也可进行织构化处理。

在改善技术方面,工研院的钙迴路捕获 CO2 技术,能够更有效地捕获水泥、钢铁、石化业或火力发电燃烧时排放出的 CO2、节省土地面积及石灰石用量,进而降低捕获成本。有别于国外採用双流体化床捕获 CO2,工研院的技术具有捕获效率高、能耗低的优势及系统放大的潜力。

而有鉴于台湾正在积极发展离岸及陆域风力发电系统,但却必须面临颱风侵扰等极端环境,经济部能源局也推出陆海域风力机运维技术,结合结构负载分析、风力机系统控制与模拟、远端监控资料库系统与振动故障诊断,可提升国内风力机在极端风况下的安全性及操作策略,增加风场调度能力、运转可用率,并降低运维成本。

无独有偶,核能研究所也发表整合型风机动态载重分析与量测技术,这是更针对离岸风机的设计。研发时除依照国际标準外,特别考虑颱风、地震与 30 米水深条件等台湾地理气候环境因素,使其技术更贴近台湾厂商发展离岸风电相关支撑结构设计的需求。

最后,也有工研院的点吸收式波浪发电系统,採用可双向转换波能的液压动力系统,透过浮体的上下运动,将波浪能量传递给动力转换系统,再藉由液压驱动发电机产生功率输出,这过程也需低磨耗运动机构降低摩擦损失。目前全球尚无商业化波浪发电机组,而此技术有望应用在波浪发电厂、船舶充电站、海上紧急自发电装置、防波堤、海上警示灯、箱网及海域活动等相关方面。

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点吸收式波浪发电系统,力可依波浪发电机所需要之动能与现场海域的波浪条件,设计合适的机组外型与大小。

输电及配电方面:提高传输配送效率与智慧节能

若是改善了发电技术,但没有好的输配电系统,电力一样会在电网中逐渐浪费掉,或是无法传到用户所在。例如传统的集中式供电,像是核能、火力、燃气机组集中大量发电,经过输电、变电、配电流程送到用户端,除了长途传输电力耗损外,只要任何一个地方出问题,供电就可能停摆。

而分散式供电则是依靠多个中小型发电设备,包括风力、太阳能等再生能源,搭配储电能力,分散併联在电网各处,一旦有供电机组发生问题,分散式电网中的其他设备便能继续供电。

未来的智慧电网,则可说是在分散式电网的基础上,加入感测器与读錶进行量测,配合跨网路的整合通讯技术,以及先进的电力设备、电网元件,能帮助维护电网设备,让输电效率更高;到达用户端后,也能协助计算用电高峰、自动侦测电器是否要关闭,更节省用电。

核能研究所的具多代理人功能之智慧电网监控装置及其电力调度交易系统,由微电网控制器(Micro-Grid Controller,MGC)执行量测、控制、及竞价,结合软硬体的电力交易整体解决方案,并涵盖发电、用电、储能端的电力交易与排程,能自主控制设备发电及用电,为未来电力市场自由化预先準备。

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电力调度交易系统,透过核能研究所自行研发的MGC执行多代理人通讯架构,能利用竞价交易安排发电及用电时程。

经济部能源局的受控系统之感测控制装置及其方法/云端智慧感控系统,能在追求室内空气品质、舒适度与最小耗能下,结合通风与冷暖空调的环控系统,进行气温的控制,使节能效果提高 20%。远东科技大学智慧型省电延长线,则可以红外线即时侦测使用者是否在场,以控制插座上同时在使用的各种电器开启或关闭,当使用者不在场时电器会自动关闭电源。

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远东科技大学的智慧型省电延长线,能以红外线即时侦测使用者是否在场,以控制其插座上同时在使用的各种电器开启或关闭。

除了上述提到的之外,本届国际技术交易展上还有更多能源方面的研发成果,亲临现场将能有更深入的了解:

台北国际技术交易展:从发电、输电到配电,绿能高效三要素

 CC BY 2.0)


今年第 13 届「 2017 年台北国际发明暨技术交易展」将于 9 月 28 日至 9 月 30 日于台北世贸一馆展出,届时将有来自英国、以色列、匈牙利、日本、越南、新加坡等共 21 个国家参展,约 500 家厂商及发明人,展出超过 1,000 项专利技术作品。

本次主题「数位国家 创新经济」,将展览分为创新产品展示(发明竞赛区)与技术交易媒合(技术交易区)两区。其中,技术交易区由工业局负责策划,针对绿色节能、云端科技与资料科学、智慧生活、生医保健与农业科技等面向,展示五大部会产官学研之创新技术,其中多项展品荣获国际 R&D100、IF 设计大奖。(经济部工业局广告)



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