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分散式電力能源系統–保護地球之節能環保配電系統

我國在行政院國家科學委員會工程技術發展處與原子能委員會核能研究所主辦之第一屆「2009年台灣智慧型電網技術論壇」中,完成規劃之台灣智慧型電網之技術願景規劃總表,其中包括:台灣微電網與先進讀表標準制定與建設、微電網展示區(太陽光電、生質能、風力發電)、電業自由化相關法規修訂,以及綠色工業園區等項目,協助建立高品質、高效率,且對環境友善的電力網路系統,以達成「提升能源安全、改善溫氣排放、開創能源產業」的願景
 
 
 
根據國際能源組織2009年之年度報告中指出,全球電能的產量,從2009年起至2030年止,將提升63%(以2008年為基準),其中大部分的能源成長將依賴再生能源發電。

電力能源的使用至今已逾一百餘年,無疑地,電能儼然成為最普及之二次能源(Secondary Energy),然而,早期規劃、設計電力系統的概念乃將其垂直區分為三大架構,分別為發電、輸電以及配電,各個部分各司其職且相互聯繫,此一設計方式主要以建置大型集中式的電廠、高壓鐵塔以及輸電線路為主,利用石油及天然氣等初級能源(Primary Energy)經發電機轉換為電力能源,並經由電力變壓器將電壓提升後,以高壓輸電線傳輸電能,之後,再降壓由配電系統負責輸送電能到用戶端,此一能量轉化以及傳輸的過程會大量耗損能源,以輸入100個單位的能量為例,發電廠發電能量損失約70%,且在輸配過程中持續損失能量,最後只能得到9.5單位的能量,因此,不僅效率低且對環境影響亦很大。

是故,傳統大型集中式的電廠規劃以當今必須講求高效能以及節能的觀點觀之,實不甚理想;相對地,改以分散式能源資源(Distributed Energy Resources)即可以就近供應負載需求,亦可提高能源效率與降低污染。其次,近年來全球暖化問題日益嚴重,而加劇全球暖化的主要因素直指大氣層中二氧化碳的含量倍增,迫使世界各國皆須正視因全球暖化造成之極端氣候及其衍生之天災人禍,面對此一現象,相關的國際組織與先進國家無不戮力以赴研擬各種可行改善方案與因應對策,並列為國家未來發展重點,以期降低或消弭極端氣候帶來的災難。

因此,歐洲智慧型電網技術綱要(European SmartGrids Technology Platform, 2006)報導,分散式能源應用為主要之方向,其中包括再生能源與較低污染非再生能源之分散式發電系統(Distributed Generation Systems)與儲能設備(Energy Storage Devices),例如:生質能發電、海流發電、水力發電、太陽能、風力發電、燃料電池、微渦輪發電機等作為電能來源,並配合傳統電力網路與微型電網並存之架構,藉以提供更為潔淨電能與提高電力系統能源效率,以期減緩全球暖化現象。

過去集中式電力配電系統因應需求的方式為建造更多、更大的大型集中式發電廠,因此,需要越來越龐大的輸配電力網路,將越來越多的電力,經過越來越長的距離與越來越複雜的輸配系統,分配給耗電越來越兇的消費者,這也將導致中間的輸配損耗,以紐約州而言,損耗率約在9%左右。

但分散式能源的觀念恰恰相反,其因應需求的方式是一方面提升能源效率,使得終端需求直接減少;一方面以分散式的發電方式來供電,在消費端,如:大樓自有的現址(On Site)發電方式,包括:屋頂太陽能電池、熱電共生等等,直接抵銷需求;而社區以自有微型電網,與能源儲存裝置,透過智慧電網軟體,與需求反應,在微型電網內調配用電需求,不足之處才自電網取電,如此一來,大部分的供需平衡無需經過輸配網路,就不會為輸配網路帶來負擔,更可省下大筆輸配網路擴張與維護的費用,避免輸配過程的損耗。

我國在行政院國家科學委員會工程技術發展處與原子能委員會核能研究所主辦之第一屆「2009年台灣智慧型電網技術論壇」中,完成規劃之台灣智慧型電網之技術願景規劃總表,其中包括:台灣微電網與先進讀表標準制定與建設、微電網展示區(太陽光電、生質能、風力發電)、電業自由化相關法規修訂,以及綠色工業園區等項目,協助建立高品質、高效率,且對環境友善的電力網路系統,以達成「提升能源安全、改善溫氣排放、開創能源產業」的願景。(本文由科技部補助「學習在雲端―揭開科學與科技的神秘面紗」執行團隊撰稿)

責任編輯:盧妍竹
審校:張惠博
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