台灣微電網技術之發展現況

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1台灣微電網技術之發展現況林法正國立中央大學電機系講座教授林法正林法正台灣電力公司常務董事NEP-II智慧電網主軸中心召集人國立中央大學電機系講座教授國立中央大學電機系講座教授第二期能源國家型科技計畫智慧電網主軸召集人IEEE/IETFellow2018年11月12日

12簡報大綱一.台灣智慧電網推動現況二.台灣智慧電網產業發展現況三.台灣微電網技術發展現況

23一、台灣智慧電網推動現況

34台灣智慧電網總體規劃(2011~2030)行政院已於民國101年8月通過「智慧總體規劃工作小組：經濟部電網總體規劃方案」，共分六個構面。能源局智慧標檢局發電與調度智慧輸電工業局能源國家型計畫智慧電網提高再生能源佔比提高輸電效率技術處主軸計畫主要負責環境構提升電廠運轉效率增加輸電安全國科會面中之標準與研發面。及可靠度台灣電力公司計畫目標即是完成智慧電工研院智慧電網產業資策會網整體規劃方案中之短中發展關鍵系統與設備務產核能研究所期技術開發項目。業台灣智慧電網產業協會創造智慧電網服務商機台灣經濟研究院智慧用戶智慧配電用戶終端資訊建設提升配電安全效能前瞻用戶服務規劃強化分散式能源整合標準面法規/政策面研發面環境建構

45第一期智慧電網主軸專案計畫階段成果(續)由電力、資通訊產學研單位共組團隊，發展智慧電網關鍵技術，完成6處先導測試場。與台電合作推動廣域量測、輸電系統電力品質監控、電動車電能補充管理策略研究AMI(InstituteforInformationAdvancedDAS(I‐ShouUniversity)Industry)TaipowerResearchInstitute,ShulinNationalCenterUniversity,Taoyuan(2011~2013)(2011~2013)ACMicrogridSmartGridDemoSitePlanningINER,LongTongNationalEnergyProject–SmartGridand(2011~2013)AMI(2013~2018)DCMicrogridSmartHome(Building)EMSNationalChungChengUniversity,ChiayiNationalChengKungUniversity,Tainan(2011~2013)(2011~2013)廣域量測系統先進應用先導型計畫(台電)輸電系統電力品質監控技術技術之發展與應先導型計畫(台電)EVChargingStations智慧電網標準之制定與產業發展研究先導型計畫(標檢局)NationalSunYat‐senUniversity,Kaohsiung(2012~2014)結合再生能源與儲能之能源管理系統研究方向規劃先導型計畫(VPPDemoSite)澎湖低碳島與智慧電網示範規劃計畫

56國內智慧電網示範場域發展現況在第一期智慧電網主軸專案計畫與經濟部能源資通訊技術發展帶動下，由國科會、經濟部能源局與企業主導設置18座智慧電網示範場域，為本計畫推動智慧電網技術產業落實基礎。智慧讀表系統與大都會型智慧讀表系統智慧電表系統與家庭能源管理系統智慧電網控制中心與需量反應系統(人間清境社區)智慧家庭示範中心智慧家庭(建築)工研院中興院區量販店節能管理系統便利商店節能管理系統電能管理系統智慧建物節能示範場域汙水處理廠馬達動力設備監控與節先進配電自動化示範系統百瓩級自主式智慧型直流供電系統教育能管理系統微型電網示範系統展示屋(綠色能源示範屋)智慧型直流/交流混合型微電網及電動車示範場金門縣東坑整合再生能源與儲電系澎湖智慧電網示範場域微電網示範系統統社區展示運行(規劃中)

67第二期能源國家型計畫智慧電網主軸中心目標及任務主軸中心目標為確保穩定供電、促進節能減碳、提高綠能使用、引領低碳產業饋線再生能源佔比最高達30%。用戶間交易雛型系統設計及激勵型自動需量反應額度10,000kW。區域分散式能源佔比最高達35%。用電抑低最大需量12,000kW。推動的理由強化供電穩定，推動先進配電自動化、促成全國變電所智慧化。擴大導入節電管理措施，推動自動需量反應、時間電價等。降低二氧化碳排放，大幅提高再生能源可併網容量。促進產業升級，引導智慧電網相關產業發展。主軸中心任務(105-107年度)1.擴大澎湖智慧電網展示區域與功能及推動離島供電全面微電網化發展澎湖本島μEMS，以監控與調度全島及海底電纜之發電與輸電量，並大幅提高再生能源滲透與降低離島柴油發電之成本。2.大幅提高台灣本島再生能源併網容量發展再生能源併網技術來大幅提高再生能源併網容量，以降低台灣本島二氧化碳排放量。3.擴大AMI高壓用戶自動需量反應參與之戶數與額度自動需量反應可解決再生能源滲透率大幅提升後之供電間歇性問題、降低尖峰負載燃油電廠之發電成本、解決區域供電壅塞及電源不足之問題。4.協助台電解決低壓AMI佈建所遭遇之通訊、裝設與維運問題低壓AMI大量佈建後，可全面實施自動需量反應與時間電價。5.持續研擬智慧電表從用戶、集中器、台電資料庫、用戶集成商間之相關標準並發展商業模式協助台灣電力公司加速低壓電表佈建、建立自動需量反應及用戶創電用電之新商業模式。

78智慧電網主軸計畫第二期推動架構小型再生能源E電動車電能補C自主式分散型區域電力充管理策略研究人機控管介面AMIHomeGateway控管技術發展與應用計畫感測器AMIEVLAN設備與智慧手機資料收集器D獨立型微電網系統發展與應用G輸配電系統電力品質提升AMI先進配電AMI系統技術開發WAN控制中心自動化ADASㄅ與代輸技術之發展及運轉規A智慧電網之節能控劃制與整合系統開發H智慧輸電廣域量測與F大功率併網型控制關鍵與系統開發B先進讀表基礎建設加值服務與整合系統轉換器開發I智慧電網與先進讀表標準制定技術商品化J智慧電網技術產業落實K澎湖智慧電網L需量反應及分散式整合測試示範示範系統建置電源與儲能之整合應用(澎湖低碳島DemoSite)(配合台電VPPDemoSite)實際應用M台灣電力公司相關智慧電網建置或國際智慧電網相關建置資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫NSC102-3113-P-008-010

89二、台灣智慧電網產業發展現況

910台灣先進讀表基礎建設系統架構先進讀表基礎建設系統主要可分為電表、資料傳輸與控制中心三部份。電表部份由智慧型電表、資料集中器(Concentrator)或讀表介面單元(MeterInterfaceUnit)組成，資料傳輸主要為通訊網路可分為公眾與私有廣域網路與電信網路例如GPRS/GSM、光纖等，在控制中心分為AMI通訊管理系統與電表資料管理系統(MeterDataManagementSystem,MDMS)，並與電力公司ERP相關應用軟體整合(如：開票系統、客服系統、停電管理系統等)數據專線AMI&MDMS廣域網路電表資料WAN光纖,BLC管理系統先進讀表基礎建設示範系統未來先進讀表基礎建設系統MIUGPRSGPRS電表通訊介面單元集中器ConcentratorZigBee,PLCRF,PLC區域網路區域網路LANLAN、、、、資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫NSC102-3113-P-008-010

1011先進讀表基礎建設設備商在國內產業發展方面，高壓電用戶智慧型電表基礎建設總預算金額約為新台幣16.9億元，得標廠商大同公司由資策會技術移轉經濟部科技專案成果，研發高壓先進讀表基礎建設(AMI)系統，包含系統規劃、建置、驗證，讀表介面單元(MIU)與高壓電表則分別由大同與中興電工提供。低壓電用戶智慧型電表基礎建設方面，佈建600萬戶需經費約新台幣360億元。目前台電在2011至2012年預計先選定低壓1萬戶換裝智慧電表。行政院在民國2010年推動「智慧型電表基礎建設推動方案」，迄今已完成全國高壓2萬4123戶智慧電表系統建置，及低壓1萬戶智慧電表，掌握全台60%的用電量；依計畫台電將在106年建置完成10萬戶低壓智慧電表(AMI)布建。評估效果後再檢討2013到2015年規劃建置100萬具之可行性。設備可能參與的廠商低壓單相智慧電表大同、中興、士電(玖鼎)、康舒、華新儀錶、富宏、台灣施耐德電機通訊模組康舒、達創、盛達、大同、玖鼎、昱家、華新儀錶、指旺集中器與讀表介面單元四零四科技、康舒、達創、合勤、華新儀錶、工研院、研華、大同、啟碁AMI系統資策會、大同、台達電、中華電信、Itron、Altos、台灣施耐德電機、工研院電表資料管理系統(MDMS)大同、資策會、中華電信、eMeter、Oracle、Itron、Altos資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫　NSC102-3113-P-008-010

1112先進配電自動化系統架構配電饋線自動化系統通訊線路主要為饋線調度控制中心(FDCC)與變電所資訊末端設備(FRTU)與饋線資訊端末設備間的資料傳輸(FTU)。變電所內FRTU在自動化系統扮演集中器(Sub-stationConcentrator)採用光纖維持高可靠度的傳輸。地下配電區若採用光纖可維饋線調度持通訊可靠及防止電磁干擾；控制中心變電所資訊(FDCC)末端設備(FRTU)直接連線(RS232)在架空配電區域或架空及地光纖下混合之配電區域則採用光ADSL數據專線光纖主要遠端纖、無線通訊或租用電信線末端設備廣域網路饋線資訊端(RTU)末設備路方式。WAN(FTU)GPRS配電饋線自動化系統主要具FTUPLCFTURF備監視、控制及資料蒐集FTUMCB1FCB1FCB2MCB2自動線路(SCADA)及線路故障偵測、主變饋線開關故障饋線主變斷路器斷路器偵測器斷路器斷路器隔離及復電(FDIR)功能。變電所#1變電所#2低壓用戶資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫NSC102-3113-P-008-010

1213先進配電自動化相關設備項目與廠商分類設備名稱提供廠商配電設變壓器油中氣體分析儀中興、華城、士電、大同、儀測(G.E)備方面亭置式&桿上型變壓器(配電用)大同、士林電機、華城、亞力復閉器(Recloser)華城、士電架空自動線路開關中興、華城、亞力、士電、東元、大同、傑克、台灣施耐德電機地下自動線路開關中興、華城、亞力、士電、東元、大同、台灣施耐德電機配電饋變電所遠端監控終端(RTU)中興、健格、祥正電機、大同線自動配電系統遠端監控終端(FRTU)中興、健格、祥正電機、大同化系統饋線資訊末端設備(FTU)中興、健格、祥正電機、大同SCADA監控系統(軟體)中興、健格、亞力、祥正電機、中華電信、Siemens、ACS、SNC、大同、研華、台灣施耐德電機SCADA監控主機HP、研華GPRS/光纖(Fiber)數據機MODEM惠通、四零四科技、訊舟科技、研華網路交換器、路由器健格、華城通訊、大同、四零四科技、Cisco、Altran、研華資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫　NSC102-3113-P-008-010

1314智慧家庭(建築)系統圖智慧家庭電能系統所關聯的設備包含智慧家電、電動車慢速充電器、電能管理晶片、家庭電能管理系統(能源管理介面)、家庭閘道器(homegateway)、人機監控介面、負載類型控制介面、無線感測器、有線感測器、通訊模組。晶片微型變流器電力管理與可視化MicroInverter(FuelCell)太陽光電(PV)PLC,Zigbee小型風機家庭區域網路(SmallWindTurbine)HAN儲能系統WiFi,PLC,(EnergyStorage)Zigbee,Ethernet定置型燃料電池(FuelCell)資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫　NSC102‐3113‐P‐008‐010

1415智慧家電發展歷程與趨勢傳統家電第一代智慧家電第二代智慧家電(未來)可顯示當前使用的耗電成本並具自動駕馭功能，利用資通訊技術與智慧電網整合，擴大用戶參與，更真如節能變頻家電。實反應用電成本之家電整合系統。自動調節水量零耗費待機電力減少76%之電力消耗小型再生能源敏銳多點感應人機控管介面自動調節冰箱溫度AMIHomeGateway減少64%之電力消耗感測器AMIEVLAN顯示溫度及耗電力智慧手機消費電力降至45W(同電風資料收集器扇)AMI先進配電AMI減少26%之電力消耗WAN控制中心自動化ADAS智慧電網整合家電進入一般家庭時機自動判斷垃圾量(1)智慧家電資訊連結系統的標準化自動調節電源及吸力(2)建立分時電價的制度194920002014–2016年份資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫總計畫NSC100-3113-P-008-001-PO

1516智慧家庭與建築相關設備項目與廠商設備名稱提供廠商智慧家電EHome：程翔科技（ChengXiang）Control4EMS：展嘉國際、大同、工研院電動車慢速充電器台達電、亞力、光寶、華城、台灣施耐德電機、工研院、鎰福電子電能管理晶片威盛家庭、建築電能管理系統台灣松下、中華電信、英太智慧、東洲能源、大同、台灣施耐德電機、工研院(能源管理介面)家庭閘道器(homegateway)台灣松下、新華、中華電信、大同、台灣施耐德電機、工研院人機監控介面台灣松下、中華電信、工研院、台灣施耐德電機、研華負載類型控制介面鉅康科技(Netvox)、齊碩科技(JosephTech)無線感測器ZigBee通訊模組：泓格科技(ICPDAS)、鉅康科技(Netvox)、研華有線感測器鴻泰儀器、偉菱科技通訊模組PLC通訊模組：康舒科技(AcBel），盛達電業、工研院ZigBee通訊模組：泓格科技(ICPDAS)、鉅康科技(Netvox)、工研院、研華Ethernet通訊模組：四零四科技、研華Wi-Fi通訊模組：四零四科技、研華資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫NSC102‐3113‐P‐008‐010

1617微電網運作方式示意圖區域一高壓區域二微型微電網(MicroGrid)的概念是將一變電站太陽光電小風機氣渦輪機微型太陽光電氣渦輪機系列的負載與微電源整合成為單一可控制的系統，向用戶提供電力與熱能。網路網路閘道器閘道器220~380V微電網的概念可再進一步拓展成多220~380V靜態?換開關微電網的概念，就是由數個不同區220~380V域的微電網組成一個新的電網，電120~208V三相冷氣負載網的規模可任意的擴張。如果任一能源管理家電小負載系統區的電網發生故障，可將此區域電網解聯，其它部份之電網可持續運系統顯示轉，這樣的技術發展將支持所謂蜂系統顯示巢式智慧電網(TheCellularSmart區域三太陽光電Grid)的發展。網路閘道器小風機家電小負載資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案220~380V計畫NSC102-3113-P-008-010

1718微電網相關設備項目與廠商設備名稱提供廠商分散式電源–定置型燃料電池中興分散式電源-太陽能冠宇宙、東君、亞力、奈米龍科技、齊碩科技、茂迪、新世紀、台達電、大同分散式電源-小風機新高、耀能、恆耀、宏銳、樹德、大同分散式電源-微渦輪機漢翔分散式電源-儲能系統大同、長園、康舒奈、亞力、米龍科技電動車快速充電器亞力、台達電、光寶、華城、台灣施耐德電機、鎰福電子雙向直交流轉換器中興、台達電、盈正豫順、茂迪、核研所研發微型變流器(Inverter)亞力、台達電、華城、中興、仿真、東城、昇暉能源、台灣施耐德電機、盈正豫順最大功率追蹤器台達電、核研所研發區域監視、控制及資料蒐集系統(SCADA)亞力、歐華、榮成、中興、大同、中華電信自動電壓調整器(AVR)LVRT茂迪配電等級靜態虚功補償器(SVC)台達電、台技電機配電等級靜態同步補償器(STATCOM)台達電、大同自動電壓調整器(AVR)台達電、中興功率調節器核研所研發中LoopBalanceController(LBC)無市電併聯靜態切換開關榮成保護電驛設備亞力、台技電機、台灣施耐德電機資通訊設備四零四科技資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫NSC102-3113-P-008-010

1819智慧電網儲能系統產業發展現況一、智慧電網儲能系統範疇智慧電網之儲能系統泛指併接於電網，可儲存電網上電力或釋放電能對電網供電，並受該電力管理系統控制協同電力系統運作之系統裝置。現階段可運用於電力系統之儲能裝置包括：蓄電池、超級電容(SuperCapacitor,SC)、飛輪(Flywheel,FW)、超導磁場儲能(SuperconductingMagneticEnergyStorage,SMES)、氫儲能(HydrogenEnergyStorage)、壓縮空氣儲能、工商業界抽蓄水力儲能、液流電池(FlowBattery)等。儲能系統輸電運營商配電運營商負載服務業者工業用戶之主要特性在於系統之儲能裝置功率、儲能容量(功率乘儲電系統商業用戶以能量釋放時間)、系統功率反應時間(儲能裝置存取能量變電所之轉換速度)與儲能成本(電變電所力儲放成本)。住宅用戶微電網大規模再生能源低碳社區集合住宅微電網住宅4資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫NSC102‐3113‐P‐008‐010

1920儲能技術在電力系統中的應用儲能技術在電力系統中的應用很廣泛，可分為大宗能源調度、輔助服務、輸電基礎建設服務、配電基礎建設服務、大宗能源調度輸電基礎建設服務與用戶能源管理服務共五大類別，其中可以再細分為15個電能時間調配(套利)延緩輸電線路升級應用項目。電力供應容量舒緩輸電線路壅塞輔助服務配電基礎建設服務於發電系統，儲能可用於削峰填谷、負載調配、能量管理電網調節服務延緩配電線路升級，簡化發電計畫，均衡負載、減少備轉容量需求。熱機備轉容量、冷機維持配電電壓穩定併接於輸配電系統中，可用於管理電力品質、提高再生能備轉容量、補充備轉用戶能源管理服務源滲透率、供電穩定性與可靠度，緩解輸配電壅塞，遞延容量維持電力品質設備投資。維持電壓穩定維持電力可靠度全黑啟動在用戶端則可作為不間斷電源以穩定供電、管理容量費用電力零售電能時間調，亦可搭配再生能源發電設備或分時電價，降低用戶用電輔助服務其他相關服配務支出。需求附加費用管理儲能系統特別適合用來緩衝風力與太陽光能的多變性，提供負載追蹤與升降載服務(RampingSupport)。資料來源:AbbasA.Akhil,GeorgianneHuff,AileenB.Currier,BenjaminC.Kaun,DanM.Rastler,”StellaBingqingChen,AndrewL.Cotter,DaleT.Bradshaw,andWilliamD.Gauntlett,DOE/EPRI2013ElectricityStorageHandbookinCollaborationwithNRECA,”,SandiaNationalLaboratories,2013/06，台經院整理

2021智慧電網儲能系統產業發展現況二、智慧電網儲能系統應用與設備開發日本、德國與中國大陸已有利用MW級鈉硫電池、鋰電池、液流電池穩定光伏與風力發電等應用。配電等級之儲能裝置，礙於儲能成本較高，電力品質方面的應用，多優先於電力調度方面的應用。家庭用戶端之儲能裝置，kW級家庭儲能多應用於非併網用戶。此外，利用電動車之電池作為家庭電力來源亦為智慧家庭之重要應用。國內智慧電網儲能系統發展現況，目前於核能研究所導入60kWh(瓩時)鋰電池以改善微電網電力品質；成功大學之虛擬電廠示範系統以鋰電池儲能櫃，作為系統需量調控來源；中科院分別發展鋰電池併接於用戶側微電網，提高離島之再生能源利用率。智慧電網儲能系統相關設備項目與廠商(資料來源：台灣經濟研究院)設備可能參與的廠商系統：中國電器、台達電、昇陽、健格、成功大學、施鋰電池耐德、ABB配電級儲能系統電池：昇陽、中國電器、台達電液流電池系統：核能研究所、工研院混合型儲能系統鉛酸-鋰電池系統：健格家庭用戶端儲能系統鋰電池系統：亞力、中興電工、崇越資料來源：能源國家型科技計畫－智慧電網與先進讀表主軸專案計畫　NSC102-3113-P-008-010

2122智慧輸電系統產業現況一、智慧輸電系統範疇廣域量測系統(Wideareamonitoringsystem,WAMS)彈性交流輸電系統(FlexibleACtransmissionsystem,FACTS)高壓直流輸電系統(High-voltagedirectcurrent,HVDC)資料來源：國家型科技計畫－智慧電網標準之制定與產業發展研究NSC101-3113-P-033-003

2223智慧輸電系統產業現況廣域量測系統(WAMS)以同步相量測量裝置(PhaseMeasurementUnit,PMU)為基礎而建立的電網全面即時監視系統。主要功能包括電力系統即時狀態監視、動態行為監錄、事故記錄及穩態相量記錄等。彈性交流輸電系統(FACTS)應用大功率、高性能的電力電子元件，製成可控制並提供有效或無效功率的電源或電路等設備，用於增強對輸電系統的電壓、阻抗、相角、潮流等的靈活控制能力，提高電力系統的靈活性和穩定度，並提升現有輸電線路的輸送能力。高壓直流輸電系統(HVDC)將電廠發出的交流電轉換為高壓直流電進行傳輸，多用於海底與遠距輸電以及不同頻率(50、60Hz)系統間之互連。資料來源：國家型科技計畫－智慧電網標準之制定與產業發展研究NSC101‐3113‐P‐033‐003

2324智慧輸電系統產業現況二、智慧輸電系統設備開發目前台電公司WAMS佈建於7座超高壓變電所對匯流排電壓相量、幹線電流相量及融通電力潮流進行即時量測。智慧輸電系統相關設備包括：廣域量測系統(WAMS)、彈性交流輸電系統(FACTS)、高壓直流輸電系統(HVDC)、無線感測網路(WSN)、光纖複合架空地線(OPWG)、智慧型高壓輸電變電變壓器等。分類設備可能參與的廠商彈性交流輸電系統(FACTS)台達電、ABB輸電系統高壓直流輸電系統(HVDC)ABB重電設備智慧型高壓輸電變壓器華城、大同光纖複合架空地線(OPWG)大亞、太平洋電線電纜、華新麗華、華榮電線電纜、電線電纜大同廣域量測系統(WAMS)歐華、SEL(亞力代理)、ABB同步向量測量裝置(PMU)歐華運轉環境監測輸電線動態額定熱容量線上監測開發中(台灣大學、台達電)無線感測網路(WSN)四零四電力品質監測系統歐華智慧輸電系統相關設備項目與廠商(資料來源：台灣經濟研究院)

2425台灣智慧型電網產業協會組織架構會員大會(理事長、副理事長)秘書組台經院智慧型電表組智慧輸配電組智慧家庭組微電網組AMIIntelligentTransmissionSmartHomeMicroGrid大同公司(主任委員)&Distribution大同公司(主任委員)中興電工(主任委員)台達電(共同主任委員)亞力電機(主任委員)中華電信(共同主任委員)核研所(共同主任委員)四零四科技(共同主任委員)中科院(共同主任委員)標準與規範組市場產業組資通訊組儲能應用組Standard&RegulationMarket&IndustryEnergyICTEnergyStorage資策會(主任委員)台經院(主任委員)工研院(主任委員)中科院(主任委員)資策會(共同主任委員)中華電信(共同主任委員)中興電工(共同主任委員)工研院(共同主任委員)四零四科技(共同主任委員)台灣智慧型電網產業協會於2010年9月正式成立，協會會員由台灣智慧型電網產業界之系統廠商、零組件供應廠商、原材料供應商，以及相關學術與研究機構所組成。協會成立之目的係以扶植台灣智慧型電網產業發展，透過協會運作形成產業對外溝通、交流與合作平台，並爭取政府輔導產業發展之獎勵與政策措施以及與中國大陸和國外相關產業之產、學界的對話、合作，奠定基礎、互通有無，建立國內智慧型電網產業之緊密鏈結。資料來源：紀國鐘，陳彥豪，能源國家型計畫-微電網技術規範及產業發展研究產學合作計畫，2010.12.25

2526三、台灣微電網技術發展現況

2627Taiwan’sRemoteIslandsEasetChuIsland馬祖區處WestChuIslandHu-JingIslandHu-JingIslandWang-AnIslandWang-AnChi-MeiIslandIslandGreenIsland澎湖區處台東區處Dong-JiIslandChi-MeiIslandOrchidIsland

2728InstituteofNuclearEnergyResearchMicrogridTheestablishmentofanautonomously-controlledmicrogriddemonstrationsystem,andcompletionofseamless,stableswitchingofmicrogridbetweengrid-connectedandislandingoperatingmodes.INERaredeveloping1.ReduceEVcharginggridconnectionimpact;Microgrid&EVIntegration2.ImprovetherenewableenergyusageefficiencyTechnology3.VehicletoGrid(V2G)forLoadShiftingSource:InstituteofNuclearEnergyResearchfor21stAPECAutomotiveDialogue

2829INERMicrogridThefirstmicrogridtestfieldinTaiwan.AcceptsthecommandsfromTaipowerFeederDispatchCentertoperformdemandresponsecontrolbyOpenADRorislandingoperation.

2930TungchiIslandMicrogrid800kWhBatteryStorage86kWPV80kWGenerator20~110kWLoad

3031TungchiIslandEnergyManagementSystemEnergyManagementSystemGenerationPredictionLoadPredictionMonitoringandControlEnergyDispatchDemandResponseUnbalanceCompensation

3132TungchiIslandMicrogridOperationAnalysisDieselAverageReturnOnPVCapacityESSCapacityLoadREPenetrationGeneratorGenerationCostInvestmentper(kW)(kWh)(kW)rate%(kW)(USD/kWh)year%Now868008020~1100.4938.067.4%Optimized50011508020~1100.2968.188.07%Design

3233CimeiLowCarbonIsland–GreenEnergyCampus1.目前NEP-II計畫正與台電密切合作，建置初期七美智慧電網示範系統及驗証平台，將於106年初完成全島400KW太陽光電系統與(250KW、300KWh)儲能系統之建置，於系統離峰時段，再生能源佔比可達系統負載量50%以上。2.為提升七美全年再生能源發電佔比，建議107年前將PV系統容量擴增至1.2MW、新增風力發電600KW、儲能系統容量擴增至2MWh。七美再生能源全年發電量可達320萬度，綠能發電佔比達42%以上，大幅降低柴油發電成本。控制中心、儲能設備、智慧變流器園區土地總面積2公頃

3334SmartGridSchematicofCimeiLowCarbonIslandG1#1PV25.3kWp七美鄉公所RB01120m#1MTR南港饋線500MCM#1#1GreenEnergyCampusofTaipower台電七美綠能園區863.5m749m581.1m太陽光電發電系統G2(智慧變流器)RB02雙湖饋線既設PV155kWp#2MTR#1#1#1500MCM新設PV200kWp1845.9m1503.7m214m306mESS#1#1#1123m116.8m儲能系統235.2m250KWG3300KWh#3MTR#1305.7m#1#1#1PV30.4kWp425.4m187.1m102mG4RB03平和饋線500MCM#1#1#1#4MTR2050m365.2m503.3m889.5m#1#1#1#1#1#1#1316.9m289.7m339.3m610m342.1m128.5m105.6m

3435Intelligentenergymanagementsystem

3536PVSystem(355KWp)

3637StabilizationofPVgenerationbyESS(kW)360PVOutput27018090PV/ESSCombinedOutput0-90-180ESSOutput-27013:0013:2013:4014:00(hour)

3738EnergyStorageSystem(Li-OnBattery+PCS)

3839FastResponseofEnergyStotrageSystem(250kW,300kWh)ChargetoDischargeSarawakandTaiwanSmartGridExchangeSymposium

3940第一個案例:FirstRemoteCommunitybackupMicrogridofTPCUsually,typhoonwillcauseseriousdisasterinremotecommunitylocatedinmountainarea.DuetoroadinterruptioncausedbyextremerainfallTaipowercannotaccuratethepowersupplyrecoveryprocess.FuShanVillageexperiencednopowersupplyfor17dayslastyear.So,thefirstvillagebackupmicrogridwassetupbyTaiwanpowercompanyinJanuary2017inWulai,FuShanElementarySchool.Thismicerogeridsystemcouldbeoperatedinisolatedmodeatleast2weeks.Source:Taipower

4041

4142Matlab/Simulink軟體模擬福山社區微電網市電1ATSPV20kWPCS1PV6kW活動中心市電2PV3kWPCS2ATS警察局衛生所福山國小ESSDC/DCSOCAC/DCATSDieselgenerators

4243第二個案例:應用智慧型控制實現風機功率平滑化控制加入遞歸模糊類神經網絡的儲能系統電路方塊圖

4344應用智慧型控制實現風機功率平滑化控制應用遞歸模糊類神經網絡的功率平滑化控制方法

4445應用智慧型控制實現風機功率平滑化控制遞歸模糊類神經網路架構(RFNN)4yoOutputLayero4wko3ykRulez1z111zzLayerkwk3wjk2yjMembershipLayerj1yiInputLayeriee遞歸模糊類神經網絡架構圖

4546儲能系統模擬及相關理論驗證不同平滑化方法之比較結果平均輸出法之風機輸出功率Pwind和平滑化輸出功率Pout移動平均法之風機輸出功率Pwind和平滑化輸出功率Pout一階低通濾波器之風機輸出功率Pwind和平滑化輸出功率Pout本論文所提出方法之風機輸出功率Pwind和平滑化輸出功率Pout

4647儲能系統模擬及相關理論驗證蓄電池容量計算步驟:1.將風機功率的輸出和經過平滑化方法處理後的輸出相減，當風機功率輸出比平滑化輸出大時，蓄電池進行充電，反之蓄電池進行放電。2.蓄電池在充放電時必有一段時間是持續進行充電或是放電動作，找出連續充電量或是放電量之中的最大值便可算出電池容量的大小，如(4.6)式所示，以下為蓄電池容量的計算公式，其中a和a+N分別是蓄電池進行連續充電或放電的開始時間和結束時間。蓄電池容量的計算公式iaNEESSMax(Pwind(ti)Pout(ti))t,PwindPoutorPoutPwindia取樣每一個點的間隔時間t:一小時的時間
若要將單位從Wh轉換為Ah，則須將(4.6)式除以蓄電池的總電壓，而本論文之蓄電池為30顆12V的電池串接的形式，因此總電壓為0.36kV。

4748儲能系統模擬及相關理論驗證表4.1不同平滑化方法所需蓄電池容量平均輸出法移動平均法一階低通本文所提出濾波器的方法蓄電池容量(kWh)2.640.5760.5390.423

4849應用智慧型控制實現風機功率平滑化控制三階層三相四線式變流器雙向式直流至直流轉換器系統實體圖

4950報告完畢，敬請指教