電能科技領域

電能為一切工業發展之基礎,我國為天然能源欠缺之海島國家,政府亦致力於能源多元化的發展政策。為因應全世界溫室效應減量的共識,與化石燃料價格居高不下的壓力,如何有效大量的使用再生能源,是國際間競相發展的解決之道。電能產業發展趨勢為朝向分散式發電與再生能源發電發展,以增加供電品質並降低溫室效應氣體排放為目標。因此,必需大力提升包括電力監控、電力品質、電能轉換、再生能源開發與節能、及電力電子之自主技術能力與技術人才培育。分散式發電為在電力負載端設置小型發電或儲能系統,部份或全部供電給負載所需電力,分散式發電系統因此可以讓用電戶自行供電並可以將電網當作備用電力。而分散式發電系統藉熱機發電後所產生的餘熱則可以藉熱交換器產生製程所需的蒸氣或空調所需的冰水,滿足用戶的冷/熱負載,達到冷、熱與電三生,以大幅提高能源使用效率。負載端的小型發電系統若能在電網尖峰供電期間產生電力自用或反送回電網,則可以有效降低電網尖峰供電時備用電源不足與輸配電網路擁擠的壓力。小型分散式發電系統可在電力系統發生意外時充當網路的緊急備用電力,小型分散式發電系統也可提供偏遠或綠色發電的利基需求。分散式發電系統的優點包括較低的社會成本、增加用電戶電力的可靠度、降低污染排放、增加用電戶能源種類的選擇性、提高電網的緊急備用電力與增加網路的安全性。

近年來,在分散式發電技術的研究已有突破性的進展,湧現出了各種新型分佈發電技術,主要有:發電容量較小的微型燃氣輪機(MT)、幾kW到MW級的燃料電池、以及各種基於可再生能源的分佈發電技術(PV發電以及風能發電等)。這些新型分散式發電有望在電能生產中佔有越來越大的比重,對電力系統產生重要的影響。儘管目前幾種重要的分散式發電技術的發電效率有了很大提高,但總體來看,分散式發電的熱電轉換效率仍然遠小於大型集中發電。正如集中供電站可以通過電、熱並聯,以提高能源利用率一樣,分散式供電系統也可根據用戶需要,在生產電力的同時,提供熱能或同時滿足供熱、製冷等方面的需求。在分散式發電系統,特別是基於可再生能源的分散式發電中加入儲能裝置,就可以有效地提高能源利用率、降低環境污染、改善系統的熱效率。此組主要發展方向如下:

1 電力監控

由於近年來台電公司電力供應吃緊,台電公司及各工廠、公司、大樓及學校等單位,無不設法規劃各種電力使其達到最佳化用電調度,尤其是空調負載之控制,而電力監控即是達到節能效果之根本方法。目前本系在這方面已有多項研究成果,並持續與工研院能環所有相關之研究計劃進行中,效果卓著。惟目前終端節點控制器的設備成本高,積極開發通用性高的節點控制器為電力監控團隊的持續發展方向。


2 電力品質

由於高科技產業(如半導體產業)皆要求高品質之電力供應,但因非線性負載使用量之劇增,其產生之諧波等電力干擾,對供電電源造成污染,致造成電力品質降低。如何改善電力品質,已是電力界所面臨之刻不容緩的課題。本系在電力品質量測與改善之理論與實務上,具有相當不錯之研究成果。未來將朝向更精確之電力品質量測方法及更經濟有效的改善策略技術方面發展。


3 電能轉換

台灣地區能源大多仰賴進口,而國內用電量又不斷增加,致使電力供應吃緊。如何提高電能轉換設備之效率及特性,實為解決電能不足方法之一,本系現有多位教師在電力轉換器,電子式日光燈安定器及高效率電機設計方面具有理論及實務基礎,必能形成特色。


4 再生能源開發與節能

由於國內大部分能源皆須仰賴進口,特別是全台大停電、921大地震後及近年來原油價格飆漲,衝擊產業,突顯出再生能源開發之重要性。且行政院能源會議中特別規劃將投入一百億之經費,作為開發新能源及淨潔能源之用。故本系結合在電能技術應用及節能技術方面具研究潛力及實務經驗之教師從事再生能源開發及能源管理之研究。目前已設置完成6KW之太陽能光發電系統、小型風力發電機並持續與台中縣永元電機公司產學合作研發100W、200W及1000W小型風力發電機,除此之外,也建立微渦輪機發電、及生質能氣化發電系統進行實際運轉。


5 電力電子

電力電子技術為電能轉換技術之核心,目前國內電力電子相關產品之產值已達三千億,但國內此方面人才培育與研發卻相當有限,因此,國科會特別成立電力電子推動小組,可見其重要性。本系過去在這方面研究已有多年基礎,研究成果頗為豐碩,將來預計朝電動機車及變頻器等相關實用技術研發。