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UL再生能源論壇助台灣超前布局綠能科技

工研院綠能與環境研究所所長王人謙博士

一直以來,台灣的能源使用高度仰賴進口,進口比重甚至超過98%,因而產生幾個重大挑戰。首先是能源風險,可能因國際局勢不穩導致石油、煤或天然氣價格劇烈波動,大幅影響台灣的電力供應成本;其次台灣主要依靠火力發電、核能發電,兩種方式皆可能造成環境汙染。

在此前提下,如何將台灣打造成為綠色科技島,同步建構能夠切入國際的綠能科技鏈,提高內需能源的自主性,這些議題不管對產、官、學、研各界來說,無疑至關重要,更是現階段台灣非常重要的發展契機。值此關鍵時刻,長年在國際能源創新的發展扮演安全與信任後盾的UL,特別採取線上論壇形式,於日前舉辦為期三天的「2020再生能源趨勢暨技術線上論壇」,邀集國內外產學界領導菁英和UL資深專家,針對台灣布局、世界脈動、科技新趨三大構面,鋪陳九大核心專題,緊扣「信任布局成就再生永續」主旋律,探討再生能源領域在於技術、實務與安全的發展之道。

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工研院產業科技國際策略發展所經理王孟傑

德國 EnergyBus 協會主席楊模樺博士

台灣電力公司再生能源處處長蔡英聖博士

UL再生能源首席工程師Daniel Liang

UL身分識別管理部資深方案架構師薛正

UL能源系統首席工程師Jason Hopkins

UL副總裁暨能源電力科技部總經理Jeff Smidt

UL副總裁暨台灣總經理陳宗弘

DIGITIMES總經理暨社長黃欽勇

掌握能源轉型契機,在國際賽局中贏得信任

活動一開始,由UL副總裁暨台灣總經理陳宗弘發表致詞。他表示經由聯合國永續發展目標(SDGs)的制定,大大加快再生能源的轉變速度,使「能源轉型」成為兼具經濟面向、延緩氣候暖化等多重利基的趨勢,世界各國紛紛將再生能源列為開發重點。

「面對這一波能源的新契機,台灣絕不能缺席!」陳宗弘說,眾所皆知能源轉型是台灣近年最重要的能源政策,政府規劃在2025年將再生能源發電佔比提高到20%;與此同時也期望在技術規模上建立領先優勢,爭取打入國際綠色供應鏈。

隨著COVID-19(新冠肺炎)疫情爆發,導致國際間綠能發展步伐暫時停歇,而世界經濟秩序也重新洗牌,反觀台灣得力於防疫績效優異,百業活動大致正常;促使UL策劃此次以再生能源為主題的線上論壇,希望借重台灣的高科技經驗與能力,促使台灣產業超前部署再生能源技術並形成規模,且能有效掌控電網安全、穩定與效率,真正轉型為傲視全球的綠能科技島。

陳宗弘指出,經由三天線上議程,將引領聽眾理解台灣在政策面的布局、實務建置的規畫,還能掌握世界脈動;同時將探討新的安全標準、風險控管、最佳化管理與網路資訊安全議題。總之唯有建立安全可靠方面的共識,台灣才能在這場再生能源的國際賽局中贏得信任,唯有信任,才能推動綠能世界永續前進。

推動前瞻布局,建構再生能源科技島

首日議程,由工研院綠能與環境研究所所長王人謙、UL再生能源首席工程師Daniel Liang,及台灣電力公司再生能源處處長蔡英聖依序發表演說。

王人謙表示,再生能源本身有其特色,不會有碳排,有助於溫室氣體的減量。中華民國政府基於永續發展需求,早已訂定2025能源轉型規畫,其中有四點十分重要,包括將再生能源(主要發展項目為太陽光電及離岸風電)的發電佔比提高為20%,天然氣的燃氣發電增加到50%,此外將燃煤、核電的發電佔比分別降為30%和0%。

不論能源如何轉型,基於民眾觀點,皆須滿足四大方向,首先要確保電力穩定供應,需有不同的能源來源相互搭配;其次量入為出,藉由提升能源效率,來降低能源濫用;再者須讓再生能源、傳統能源在同一系統上獲得良好整合,達到供電最佳化;最後引進儲能系統,讓供電的變動平滑化,提高電網穩定性。

至於科技研發,工研院現今的重點工作包括發展低成本高效率矽晶TOPCon太陽電池、開發轉換效率達28%的堆疊型太陽電池;透過「先示範、次潛力、後區塊」,完善推動風力發電方案與基礎建設;與電業密切配合,藉由實際需求展開智慧電網技術研發與雛型產品設計;發展儲冰、儲熱、儲能,以抑制尖峰電力負載。

來自UL新加坡的Daniel Liang,暢談再生能源儲能系統(ESS)的風險控管。他說儲能系統具有諸多潛在效益,包括可賺取電價差、參與電網的輔助服務以獲取收益,還可進行移峰填谷,避免因為輸電能力限制而導致再生能源電站「棄風棄光」。

但ESS用於再生能源時也可能帶來風險,像是因鋰電池熱失控而釀成火災、系統技術和容量選擇失當,及因電池充放電導致ESS績效衰減。如何有效規避風險?Daniel Liang建議,須採用合格的第三方獨立工程師服務,如此才能準確掌握儲能系統複雜多樣的經濟性,精確控制個個專案階段的風險。

台電的蔡英聖指出,台灣當前最大的再生能源光電案場為台電所建立,位在彰濱工業區,不僅設置34萬片太陽光電板,旁邊還設置風機,未來將導入儲能系統,成為最完善的再生能源案場。

未來預估到2050年,全球再生能源的發電佔比將達63%,其中太陽光電佔33%、比重最高,同時間化石燃料持續下降到18%。足見能源轉型的重點正是再生能源,再生能源的發展對電業影響至鉅,只因過去電業皆為綜合性發展,兼有發電、電網、配售電等業務,如何朝電網中立的目標進行轉型,實為今後重要課題。

蔡英聖強調,在台電努力下,台灣綠電市場已邁向自由化,接續實現「友善併網」、「擴大量體」和「系統穩定」等目標。截至2020年3月2日累計併聯4.18GW,另將藉助智慧調度與發電、需量反應、強化儲能系統應用準備等措施,持續確保系統穩定。

洞悉世界脈動,展開安全可靠之部署

第二天議程,由DIGITIMES總經理暨社長黃欽勇、工研院產業科技國際策略發展所經理王孟傑,及UL能源系統首席工程師Jason Hopkins接續發表演講。

DIGITIMES的黃欽勇表示,不管你喜不喜歡,2020年絕對是一個關鍵性改變的時代,只因有人工智慧、物聯網、美中貿易大戰、病毒肆虐等太多變數接踵而來,對供應鏈造成莫大衝擊。

面對劇變,黃欽勇分享他的專業見解,首先他認為現今不是摩爾定律、而是摩爾列車,因為有許多技術同時在發生中,所以當前處在黎明前的黑暗;其次企業面對混沌多變的市場,務必精耕細作、分眾經營,例如數人頭的商機來自新興市場,即需懂得和印度、印尼、菲律賓等國打交道;再者NVIDIA的黃仁勳曾說「軟體吃掉世界、AI吃掉軟體」,意指硬體全無價值?當然不是!但台灣必須積極推動軟硬整合、開創智慧應用,讓硬體繼續發揮高價值。

工研院的王孟傑,為聽眾解析再生能源市場新趨勢。他強調從政府的角度,通常會支持一些成本仍高、或技術相對不成熟的發電技術,過去的太陽光電便是政府積極扶持的對象,但現在太陽光電成本已壓到一般民眾可接受程度,因此政府轉而關注離岸風電。

問題來了,過去以基載能源支持再生能源發展,若未來再生能源佔比突破50%,如此不穩定怎能成為新的基載能源?促使各方開始討論儲能,只因儲能有助讓再生能源轉為穩定基載電力;因此各國投資再生能源之餘,也積極投入衍生的電網配套措施、甚至投資得更多。

這些衍生的新興發展議題,包含:「風光共構」,同一場地既有風力發電、也有太陽光電;「再生能源韌性化/有效化」,因應再生能源的間歇性和不可預測性,使之更穩定、更安全;「浮體式離岸風力發電」,淺海地區開發趨飽和,但深水區設置固定式離岸風電的難度高,須採取不同技術來因應;「氫能社會/褐煤產氫」,為先進國家希望發展的新能源型態,因為氫是最乾淨的能源,所以有意透過氫能大建設,擴張新的經濟投資。

UL的Jason Hopkins,將分享重點擺在國際上針對微電網的「UL 3001」標準,期望運用基於危害的安全工程,產品認證,設計要求及現場測試的系統方法,可針對未知組件、未知的最終用途、潛在的未知危害,以及無法測試的環節加以突破,找出依然可以執行評估、測試、驗證的做法,不僅在單一元件層面,更包含系統層面,以確保分散式能源系統設計、整合與運作的安全性,同時保障電網運作效能。

緊扣科技新趨,實踐最佳化分散式能源管理

最後一日議程,首先由UL副總裁暨能源電力科技部總經理Jeff Smidt發表引言,他重申UL長年堅持一項使命,便是透過「信任」,以安全、可靠、可持續的方式將技術推向市場,造福所有人類;如今面對再生能源亦沿襲一貫做法,創建標準並進行評估,針對技術不足之處提出改進建議,促使再生能源不斷創新。

接著德國EnergyBus協會主席楊模樺登場演說,他指出電池儲能在電力市場未來發展過程中,扮演一個改變遊戲規則的關鍵要角;電力發展的首要方向是「永續」,當過去的中央、大型發電系統,走向小型、分散的發電系統,如何繼續維持穩定度與可靠度,自然有諸多挑戰要克服。其次重點在於能源效率,當走向分散式發電系統時,如何確保大量節點個個皆有優異發電效率,也是重大考驗。

談到解決之道,楊模樺認為第一個重點是Buffering,利用儲能系統做為緩衝,好讓每個節點即時調整、維持穩定;因此業主必須善用ICT技術,確保電力流、資訊流的暢通,既知道電力如何配置、往哪個方向走,又能隨時根據資訊的變化做出即時回饋與調配。他很認同UL所言「信任布局成就再生永續」,面對智慧電網的未來、再生能源的永續發展,電池儲能即是居間賦予「信任」的推手。

三天內兩度登場的UL再生能源首席工程師Daniel Liang,闡述分散式混合能源系統的最優化配置;所謂分散式混合能源系統,便是再生能源加上儲能系統。他指出,儲能系統的電池價格,過去五年大降逾六成,因此愈來愈多的案場已能承受儲能系統的建置成本。

搭配儲能系統的主要益處,在於可為再生能源帶來極大靈活度,同時帶來可觀的經濟效應,可藉由電價差、電網的輔助服務獲致可觀利潤。但設計一個分散式混合能源系統,有來自技術上的難點、法規上的難點,以及火災風險上的考量需要留意。

Daniel Liang建議,若能執行前期可行性分析,尋找最佳配置與經濟效益,可在過程中一併預測未來的風險,並制定防範措施;譬如HOMER Grid應用軟體,即是非常適用於混電項目前期技術、經濟可行性分析的工具。

最後登台演說的UL身分識別管理部資深方案架構師薛正,將焦點擺在重大基礎設施的網路資訊安全。他說,不少人覺得資安是一個神秘複雜的議題、他不否認這個觀點,因為比起Safety,Cyber Security的確更不簡單。

「Safety是意外,但Cyber Security不是,全部都是蓄意的,」薛正說,當你面對意外或非意外時,需要花費的心血和防禦大不相同;Safety安規所定義的威脅,變化其實不大,但在資安世界,需要假設的條件多得多。駭客會刻意隱瞞他們的攻擊手法,不斷與IoT設備、智慧裝置或IT系統互動,不斷嘗試夾帶一堆雜訊欺騙電腦系統,頗難防範。

資安是複雜領域,無法100%保證零風險,但仍可從不同面向去介入、管制,例如依循IEC 62443標準,針對Component、System、Asset Owner三個層次進行安全維護與管理,讓資安風險達到可被接受的程度

總括而論,UL期望透過三天的豐富議程,為台灣產業帶來更多啟發,從而把握「全球產業彷彿被按下暫停鍵」的絕妙時機,加速發展再生能源與儲能系統、推動能源轉型,讓台灣一舉成為具國際競爭力的綠能科技島。

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