微電網簡介
洪穎怡*主筆
*中原大學電機系教授
微電網是指將一定區域內的分散式電源及儲能系統整合起來，以供給區域內的各用戶電能需求。它是一個具有控制電源能力的區域電網，可以與傳統大電網斷開連接並自主運轉。微電網技術有助於提升大電網再生能源占比，並於偏遠地區減少發電燃料及基礎設施建置成本。世界各國目前均積極啟動微電網先導型計畫，建置微電網示範平台，以推廣微電網之技術應用。微電網的預期效益有特定區域之能源自給自足、節能減碳、移峰填谷、提升可靠度、降低線路損失等。
日本最著名的微電網是位於沖繩縣旁的宮古島大型太陽光電實證研究場，此研究場屬於沖繩電力公司。宮古島約有5.5萬人口，總電力需求峰值約為50MW、電壓為22kV，其電源配有59MW的柴油機組、15MW的燃氣輪機組、4.2MW的風力機組，在2010年10月建設了4MW的太陽光伏(Kaneka非晶矽)及100kW的鋰電池(東芝)、4MW的硫化鈉(NaS) 儲能(日本礙子)，其中功率調節器為東芝三菱電機產業系統(TMEIC)的產品。這個實證研究場的設置目的是為了研究鈉-硫電池在改善 PV 模組發電功率發生波動的現象之成效。
韓國最著稱的微電網是位於Gasado的微電網。Gasado有286位居民(168戶)，尖峰負載為173kW，離峰負載為61kW，總面積為6.4km2，為一個獨立的電網，現有100kW´4的風力發電(美國Northern Power System，型號SN 00374)、314kW的太陽光伏發電、3MWh的鋰鐵儲能系統及300kW的柴油機組；其中每一個電池組為3195kWh，633-798V(正常電壓710V)，最大充放電為100 kW。該微型電網建置完成之後，燃料節省77.8%(從265,718公升降為59,000公升)。
在美國加州大學爾灣分校(University of California, Irvine，UCI)的微電網供應一個超過3萬人的社區，提供不同的住家、研究機構、教室及辦公用電。該微電網擁有10個12 kV迴路、1 MW的太陽光伏、19MW的氣復循環機組以及全美最大的熱儲能槽(4.5 million gallons/60,000 ton‐hours)，並經由兩個15 MVA變壓器與66 kV南加州愛迪生電力公司(Southern California Edison, SCE)相接，以供應該地區大部分建築物的熱氣與冷氣用電需求。其1 MW的太陽光伏中，有893 kW安裝在12棟大樓的屋頂，這些太陽光伏由第三者運轉與維護，UCI經購電合約來買電，在2012年其容量因素約0.187，此太陽光伏供應UCI校園1%的用電需求。
美國SPIDERS (Smart Power Infrastructure Demonstration for Energy Reliability and Security)微電網計畫，是由美國能源部及國防部於2012起支持的三期計畫。該計畫的目標是建構一個具可獨立、可擴展及可柔性的微電網，包括(1)當電力系統實體或網際分裂時，可保護軍事基地重要負載免於停電；(2) 整合再生能源及其他分散式電源於微電網中，提供緊急的可靠電力備源；(3) 確保在電力公司停電過程中，可持續進行運轉；(4) 有效管理電力產能與耗能，降低碳排放及運輸成本。SPIDERS微電網可以無縫孤島運轉，且至少維持關鍵負載72小時連續供電，且號稱是一個可爬、可跑及可走的移動式微電網。
在中國大陸，浙江東福山島之孤島微電網於2011年4月開始運轉，採用再生能源為主電源，柴油發電為輔的供電模式，為島上民生和一套日處理50噸的海水淡化系統供電。其電源包括 100kW光伏、210kW風電、200kW柴油機和960kWh鉛酸蓄電池，總裝機容量510kW，接入0.4kV電壓等級。該系統由大陸國電所屬之浙江舟山海上風電開發公司負責營運。單純從電價來看，包括風機、光伏，其一度電約合新台幣5-20元，可能是不經濟的，但是如使用柴油發電機為主電源，對於島上環境的影響非常大，而且居民也很重視海洋資源的保護；另，如果採從東福山島拉海纜併網之方案，這個10千伏海纜的成本到了海島上就約合新台幣6億元，而當時東福山島的建設成本才約合新台幣1.25億元。因此，最後採用以風電為主電源之方案。
台電公司綜合研究所於2016年與烏來福山社區合作推動「兼顧防災與綠色生態功能之微電網示範區」建置計畫。由綜合研究所負責微電網之建置、規劃及後續系統運轉與設備維護，福山社區負責提供微電網建置示範區所需用地、平常用電需求與災難發生時緊急用電需求等資訊，耗資近新台幣700萬元。福山微電網示範區裝置有太陽光電(29 kW)、鋰電池儲能(50 kWh)、柴油發電機(60 kW)，並透過能源管理系統，控制儲電及緊急供電使用。平常除了儲電外，也能在短期內自主運轉供電。該示範設施位於學校及福山里民活動中心，亦作為福山里社區避難所，當災害發生時，能夠緊急供電。
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