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綠能發電對綠建築電力系統的影響
全球能源危機使太陽能發電、風力發電等蓬勃發展。但若在缺乏整體規劃與控制的情況下,貿然採用再生能源與系統併網,會造成配電系統的電力衝擊,對用電品質與供電安全影響甚鉅。
 
 
 

近年全球風起雲湧的能源危機、溫室效應等議題,迫使先進國家莫不努力設法解決,導致了太陽能發電、風力發電等再生能源的蓬勃發展。但太陽能與風能都屬於間歇性的能源,若它們的滲透率逐漸攀升,而整體電網並未經過前瞻性的規劃就貿然使用這種混合性發電系統,則勢必影響系統供電的可靠度以及供電的品質,甚至造成用戶設備的損毀或功能的異常。

 

早在2012年,經濟部能源局便推動「陽光屋頂百萬座」的計畫,做為達成再生能源擴大推廣的主要策略,並採取「逐步擴大、先屋頂後地面」的方式推動,期能建立台灣完善的光電設置應用環境。這計畫推出後,不僅政府率先在學校、公家機構的屋頂上設置了不少太陽能板,一般民眾也相繼加入在自家屋頂上發展太陽能發電的行列,希望達到「自己的電力自己發」的目標。

 

然而這些採用混合能源的綠建築其實有其潛伏的危機,元智大學電機工程學系楊念哲副教授2015年在全球知名土木能源期刊《能源與建築》(Energy and Buildings)上發表〈混合能源系統併網運行對台灣建築配電系統的衝擊研究〉一文,便是針對目前採用太陽能或風力發電的綠建築進行配電供應的研究。楊教授指出,若在缺乏整體規劃與控制的情況下,貿然採用再生能源與系統併網,會造成配電系統的電力衝擊,對建築物的用電品質與供電安全影響甚鉅。

 

「一般混合能源的研究多把焦點放在評估混合能源發電系統對環境或成本的影響,但我們的研究是以系統為中心,也就是混合能源發電系統對電力系統的衝擊影響。許多人都以為太陽能發電較環保,還能夠自己發電賣錢,也較不會產生社區的嫌惡設施,卻不知自行發電對建築物系統不一定好,甚至還會影響到左鄰右舍的電力品質,而電力公司也不見得樂觀其成。」楊教授說。

 

他的研究主要是評估混合能源發電系統的電力品質以及供電安全,期能了解較不穩定的混合能源發電系統對建築物整體設備的影響以及運轉的範圍。「在台灣,一般家庭都向台灣電力公司買電,而主流的發電方式以水力、火力及核能為主。但相較於傳統能源的發電,自己發電的混合能源運作起來的確較不穩定,容易造成整體電壓系統失衡,若自行發電的量不多,情況倒還可以接受,但若自行發電量大,就得詳加評估。」他說。

 

因此,楊教授在研究中針對電壓波動、系統波動損失、電力潮流、電壓不平衡等因子進行綠能發電對建築物的事前影響評估,由此可以預先得知該建築物容許自行發電的最大量是多少,並且協助台電進行再生能源併聯技術要點的法規細部修正。楊教授的研究是以元智大學校園內的示範型太陽能發電系統為對象,而從太陽能發電對綠建築系統衝擊影響的研究中,他也把相關技術進一步應用在對電動車充電站的評估上。

 

他在研究充電站對整體電力系統的影響時發現,電動車雖然有助於落實低碳的政策,但電動車充電站的設立也會對傳統配電系統的供電、分析、控制與保護直接造成衝擊。因此,政府在推行綠能政策時,必得先在消費者、電力業者及充電站三者間建構出最佳化的充電模型才正確。

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