能源的智能管理需求漸增，智能電網(wǎng)發(fā)展加速

微電網(wǎng)（Micro Grid）將使能源管理產(chǎn)業(yè)全速邁向智慧化（圖1）。美國、歐洲、日本等先進(jìn)國家，以及中國大陸、印度及沙烏地阿拉伯等新興國家，正全力布建智慧電網(wǎng) （Smart Grid）和太陽(yáng)能系統，以提高能源利用和管理效率。由于電網(wǎng)輸送的是交流電（AC），而再生能源系統則產(chǎn)生直流電（DC），為有效整合兩種不同形式的電力，業(yè)界正興起太陽(yáng)能、智慧電網(wǎng)與儲能叁大系統互相整合的新型微電網(wǎng)概念，激勵相關(guān)系統業(yè)者投入布局新一代智慧能源管理技術(shù)。

　　圖1 智慧微電網(wǎng)建置概念圖　圖片來(lái)源：Altera

　　微電網(wǎng)系傳統電網(wǎng)邁向智慧電網(wǎng)的過(guò)渡型結構，主要用途為串連分散式再生能源系統與主電網(wǎng)，達成區域性智慧能源管理的目的，因此須與外部電網(wǎng)併網(wǎng)運作，同時(shí)也要具備孤島運轉能力。相較于智慧電網(wǎng)須肩負發(fā)、輸、配、用的電力傳導流程，微電網(wǎng)規模較小，僅負責區域性的配電與用電管理，初期將應用于動(dòng)態(tài)調節再生能源供應比例，避免主電網(wǎng)電壓浮動(dòng)等安全問(wèn)題。

　　現階段，功率元件商與系統廠(chǎng)正加緊改良微電網(wǎng)變電站（Substation）、太陽(yáng)能逆變器（Inverter）電力控制與資訊運算方案，并導入電力線(xiàn)通訊（PLC）、無(wú)線(xiàn)區域網(wǎng)路（Wi-Fi）和ZigBee等聯(lián)網(wǎng)模組，以擴展微電網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)感測節點(diǎn)，建置更即時(shí)、有效的配電管理平臺。

　　微電網(wǎng)醞釀新商機　半導體元件需求引爆

　　微電網(wǎng)已成為今年能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)；由于其須具備即時(shí)監控、雙向功率控制、區域用電預測與協(xié)調等功能，因而也帶動(dòng)通訊模組、高速開(kāi)關(guān)及隔離功率元件導入需求，吸引相關(guān)供應商蜂擁?yè)屖小?/P>

　　核能研究所核能儀器組智網(wǎng)分組長(cháng)張永瑞表示，再生能源系統供電量變動(dòng)劇烈，且須透過(guò)直流對交流（DC-AC）轉換機制才能順利併入主電網(wǎng)，一旦應用比重增加，勢將造成主電網(wǎng)電壓浮動(dòng)和頻率穩定性不佳等問(wèn)題；所以，隨著(zhù)再生能源滲透率持續增長(cháng)，各國能源主管機關(guān)也已配合展開(kāi)結合主電網(wǎng)、太陽(yáng)能及儲能系統的微電網(wǎng)試點(diǎn)計畫(huà)，以確保供電品質(zhì)。

　　目前歐美及日本皆正加快微電網(wǎng)布建腳步，其中，歐洲地區裝設的太陽(yáng)能系統瞬間總發(fā)電量已占整體電網(wǎng)40%以上，儘管部分系統備而不用，但平均發(fā)電量占比仍趨近10？20%；而美國再生能源發(fā)電比重亦超越10%，預計于2020年更將倍增至20%；至于日本則響應非核家園理念，積極推廣再生能源建案。

　　張永瑞也透露，現階段美國施行微電網(wǎng)政策的腳步最快，近期已發(fā)布2013？2015年的微電網(wǎng)研究計畫(huà)，并已設置六個(gè)試點(diǎn)運行示範區，做為未來(lái)全面落實(shí)智慧電網(wǎng)的試金石。

　　一般而言，電網(wǎng)可分為發(fā)輸配用四個(gè)階段，而微電網(wǎng)主力負責配電與用電的中后段管理，覆蓋能力大致在100kW~5MW範圍，等同一個(gè)千戶(hù)等級的區域電網(wǎng)。由于微電網(wǎng)結合太陽(yáng)能與儲能等直流電系統，以及交流電主電網(wǎng)，故著(zhù)重于電源切換、雙向控制、聯(lián)網(wǎng)管理與電網(wǎng)隔離保護機制，與傳統電網(wǎng)或一般太陽(yáng)能系統的元件需求不盡相同，可望帶動(dòng)新的功率半導體與聯(lián)網(wǎng)模組需求。

　　張永瑞指出，微電網(wǎng)中的電力轉換與控制設備須導入耐上千伏特高壓的功率半導體、支援實(shí)虛功率補償和低電壓穿越（LVRT）功能的拓撲，以及高階脈衝寬度調變（PWM）控制元件，分別因應電力控制與開(kāi)關(guān)需求，才能在大量直流電瞬間涌入主電網(wǎng)時(shí)，自動(dòng)解除併網(wǎng)狀態(tài)并切換至孤島運轉模式，改由太陽(yáng)能或儲能設備直接供電，以確保配用電機制正常運行。

　　此外，微電網(wǎng)基礎設施也須透過(guò)PLC技術(shù)、ZigBee或Wi-Fi通訊模組，即時(shí)監控并回報區域用電，以及再生能源及儲能系統電量資訊，以利進(jìn)行配電調度，發(fā)揮微電網(wǎng)的智慧能源管理效益。

　　瞄準電網(wǎng)通訊需求　PLC技術(shù)陣營(yíng)展開(kāi)角力

　　意法半導體（ST）技術(shù)