经济部能源局业界能专计画10年有成迈向大型化发展

经济部能源局业界能专计画10年有成迈向大型化发展

2022-12-08 台灣食品暨製藥機械工業同業公會

经济部能源局为协助台湾能源业者厚实技术研发能量，落实政府「创能、节能、储能与系统整合」绿能产业发展政策，自民国102年推动「经济部能源局业界能专计画」 （简称业界能专），对于业者提出的绿能相关研究计画，提供专业的意见引导及适切的补助经费，10年累积下来，已经大幅提升绿能产业关键技术研发能量。

2022/12/06 09:51:57
经济日报陈华焜
 
经济部能源局为协助台湾能源业者厚实技术研发能量，落实政府「创能、节能、储能与系统整合」绿能产业发展政策，自民国102年推动「经济部能源局业界能专计画」 （简称业界能专），对于业者提出的绿能相关研究计画，提供专业的意见引导及适切的补助经费，10年累积下来，已经大幅提升绿能产业关键技术研发能量。
 
业界能专执行单位财团法人中卫发展中心表示，该计画执行至今已迈入第10年，各项制度与作业上均获得申请厂商的肯定，统计申请案件数将近500 案，累计补助件数243案、289家厂商参与计画，补助金额达到新台币17.8亿元。整体推动成效已充分展现，也深获社会各界高度肯定与赞赏。
 
中卫中心指出，为提升绿能产业技术质量，激励指标厂商提出大型研发计画，提供较高的补助金额，自107年度起取消补助上限，将计画区分为一般型计画及大型计画，完整讯息于业界能专计画官方网站公告周知http://www.etp.org.tw。
 
能源局表示，能源转型就是政府重要的施政目标，台湾要在2050年达到「净零排碳」的目标，政府也在今年3月公布「净零排放」的路径图，向国际展现台湾推动转型的决心。能源局说，在这样的大趋势下，未来能源科技的发展将是日新月异，业界能专未来也将朝向大型化、前瞻化迈进，让各个领域的业者，于不同领域发光发热。
 
能源局进一步指出，过去这几年来，在政府及各界的共同努力之下，一直在加速再生能源的发展进度。今年更是能源局发展绿能以来，成长速度最风光亮眼的一年。截至8月，整体再生能源的设置量已经达到12.8GW，未来会持续投入前瞻技术研发，用科技力进一步驱动能源转型的步伐，为环境永续、产业竞争力更尽一份心力。
 
放眼未来，政府将投入更多资源，鼓励企业朝向开发能源科技创新应用与提供相关服务，并就能源领域之前瞻技术、创新应用、关键技术研发、产品或技术加值与系统整合的开发及示范验证等面向，提供多元补助，以期加速绿能产业技术发展，强化国际竞争力。
 
业界能专亮点计画成果案例
 
友达光电创储能解方促进绿能普及化
 
台湾属于孤岛型电力系统，再生能源发电的间歇性，恐将造成电力系统不稳定，因此储能的重要性日渐增加。为提升再生能源发电与电力系统的稳定性，友达光电开发创能与储能整合解决方案，经由创新的整合功能开发，为台湾绿能开创无限可能。
 
友达凭借丰富统筹经验及技术优势，从供应高品质模组硬体、跨足电厂投资、兴建及营运维护，并整合软硬体资源及合作伙伴，掌握电厂的创能及储能管理系统，并提供全方位的创储能整合解决方案，以降低再生能源对电力系统造成的冲击，发展安全、稳定、最具效益的整合系统并加值产品功能，解决储能系统成本高昂、安全性、以及长时间运转不确定性等问题，期在追求绿色能源普及化，兼顾电网稳定与环境友善。
 
友达以智慧制造与智慧能源管理为基底，创新研发并输出技术，建置100kW/196kWh储能系统，并且并联于188kW太阳能系统，透过全年不停线的持续运转，加速产品验证与改善，开发光电与储能整合系统产品，将建置成本降低达25%以上，并整合安全监控与自动测机功能提升系统安全性，以及透过AI故障电池预测与系统运维自动派工、自动验收，提升长时运转的可靠度，同时开发储能电力品质改善技术，提升储能系统应用价值，有效提供客户适合且完整的储能解决方案，以奠定未来再生能源与储能整合的标竿电厂。
 
友达提出的创储能整合解决方案产品开发与验证计画将应用于光电结合储能电厂，提升电网馈线容量利用率，亦可整合企业光电储能提升绿电自发自用率、电费优化及满足能源转型需求，在全球净零减碳趋势下，加大产业供应链绿能效益，提升企业国际竞争力。
 
台达电物联网平台智慧场域最佳助力
 
台达电子整合定位、多功能感测装置与大数据分析，将智慧灯控系统发展成为物联网资讯连结的基础平台，提供人员定位与辨识功能。除支援出勤、签到、安控保全、协寻、管制等管理作业，提供办公与居家场所的安控保全、照护等功能，还可透过云端系统，以大数据进行人员的时间热点、轨迹热点与停留热点分析，作为商业空间的客流预估、主动推播、及场域布置规画等应用。
 
人员定位、管理在商业空间、办公室与家庭的应用与日俱增。智慧型管理系统的目标是为人服务，其决策的核心是以人为本，因此对于人员的感知，包括位置、状态、身份等，是支援系统进行智慧决策的关键。
 
目前智慧建筑、智慧家庭、智慧医院等市场前景看好，随着物联网（IoT）时代来临，定位技术的延伸应用更具无限想像空间。然而既有的室内人员感知技术仍然分别存在着不同的缺点。
 
台达电子是全球最大的电源管理与散热解决方案供应商，近年来更积极布局系统整合开发与服务。台达电子以具有IoT功能的LED灯具，建构成为室内空间的物联网平台；透过具有资料桥接功能的无线灯控灯具，构成无死角的室内无线通讯网路。同时再以Beacon定位法实现室内定位功能，并透过无线灯控网路将定位资讯传送至系统，建构了绵密、无死角的定位系统。
 
台达电提出的具人员管理功能之云端照明控制系统开发计画，结合智慧调光照明与室内人员定位应用，让灯具除提供适时、适地、适量的舒适节能照明，还让照明管理系统附加管理与安全功能，可支援人员管理、照护、安控保全等多方面的应用，满足市场的技术需求。
 
友晁太阳能电池方案大幅提升效能
 
n-型TOPCon太阳能电池类似p-型的PERC，都是藉由改善电池背表面钝化来推升光电转换效率，结构和制程高度兼容，许多设备可共用，是产业高度关注的下世代太阳能电池重点发展技术。友晁能源公司长期投入太阳能电池制程相关的雷射设备及电极材料开发，藉由太阳电池用新金属化技术及材料开发计画的执行，对于n-型TOPCon电池关键制程之一的低掺杂浓度、低pn接合深度硼射极/受光面电极的组合提出解决方案。
 
友晁能源开发出低损伤的高均匀性355nm皮秒方形雷射光剥离技术及设备，可雷射剥除电池表面厚度约70-100nm的抗反射层/钝化层结构，同时避免伤及其下方的硼射极pn接合面。每片（6吋商用电池片，包含115条长度各150mm的线路）雷射处理时间不到2秒，可满足业界量产需求。快速的雷射处理也减少热量的产生并且避免热扩散效应，降低表面损伤，电池的复合电流密度（Jo）可小于80fA/cm2。
 
同时开发出n-型TOPCon电池用受光面电极材料，包括收集光电流的副栅用铝银浆和提供高拉力强度的主栅用银浆，改善不易控制的铝-矽合金反应问题，可调控适当的铝-矽合金反应区深度，并且避免形成中空的孔洞，烧结后的接触电阻小于3mΩ-cm2，拉力大于2N/mm，可同时兼顾电性与可靠度。
 
本计画提出下世代n-型TOPCon太阳能电池受光面表面结构处理的解决方案，开发出低损伤的高均匀性方形雷射光剥离设备以及电池受光面电极材料，并藉由工研院绿能所的电池制程平台进行测试及元件制程整合，已验证电池平均效率可达22.6%，最高效率约23%。
 
东元矩阵转换一体机节能减排少废热
 
因气候环境恶化与能源短缺，2050净零碳排目标与欧美碳边境调整机制是全球趋势，其中节能可透过提高能源使用效率，减少能源消耗，或降低传统能源的消耗量来减少碳足迹。
 
据国际能源总署（IEA）调查，全球终端用电有46%用于马达设备。经济部能源局历年资料也显示，工业部门用电占国内用电50%以上，其中马达用电占工业用电的70%，从马达系统-马达与变频器机电一体化（IMD）改善运转效率与节能效益，驱动与控制的设计将是关键。
 
东元电机本次提出的高效能矩阵转换式变频驱动一体机开发计画，将Matrix变频器缩小整合于马达的一体化设计，以SiC双向功率元件实际合成及研制矩阵转换器的主电路、驱动级电路、缓冲级及突波吸收电路等，并发展相关的切换策略以达到以矩阵转换器驱动电动机的控速功能，同时具备高电力品质、能量回生，与高功率密度三大特性，搭配东元马达优势，将提升IE2马达到IE4或以上的能效规范，达超高功率密度节能一体机。
 
本计画开发完成后于永大电机进行电梯场域测试，在马达煞车时，将能量直接回灌至电网，能量回生比例可达65%，而在一般的变频器系统则为0%。此成果在专利布局上，采用矩阵转换器控制策略、转换方法、DMCSVM切换法、电流谐波改善技术、马达驱动一体装置等，共提出专利8篇与2篇论文发表。
 
本计画矩阵转换一体机的优势，可提供客制化和解决方案，先进的绿色动能，以节能、减排、智能、自动作为积极发展方向，落实政府政策响应节能减碳，改善电力品质，减少废热产生，并致力国际新兴市场的开拓。
 
中鸿跨足绿能推地热钢管国产化
 
中鸿公司为专业的钢铁产品供应厂商，主要产品包括热轧、冷轧、酸洗钢卷及钢管。目前拥有两间钢管厂，分别设于高雄大发工业区及彰化彰滨工业区，主力产品为API（美国石油协会）石油用钢管，为国内具备最完整钢管尺寸供应能力的制造厂。除API石油用钢管，亦积极开发其他高规格的钢管产品，并陆续通过CNS正字标记、JIS Mark及纽西兰FPC等产品认证，未来将积极朝向智慧制造的目标前进。
 
中鸿公司累积30多年的制管工艺技术，并借助中钢母公司在钢管原料的研发优势，目前已能稳定生产多种规格用途钢管，例如石油井用管、石油输送用管、机械结构用管、建筑结构用管。有鉴于AI技术逐渐应用在制造产业，具有精进生产品质及降低成本的优点，中鸿公司遂透过经济部能源局业界科专的申请与补助，结合产、官、学、研的能量，将智慧制造技术导入制管产线，同时争取API钢管应用在国内地热井的机会，让钢管的用途由化石工业走向绿能产业。
 
钢管产线进入智慧制造的门槛较高，中鸿公司与高科大模具系合作研究，首先建立3虚拟产线，并利用CAE分析出关键制程参数，最后透过光学影像及压力传感器逐步完成大数据资料收集。此外，在产品开发阶段，透过电脑模拟方式确认其生产可行性，而在生产过程中，亦设立战情中心以监控各项关键制程参数，以上智慧制造技术的引进，皆有助于提升制管成形品质与减少生产损耗比率。为进一步发展地热钢管的绿能产品，中鸿公司在金属中心及中钢公司的协助下，深入研究国内东部及北部的水质腐蚀与结垢特性，并开发更适用于台湾地质环境的钢管材质，另结合国内车牙、接头锁固及雷射切割等厂商，建立钢管二、三次加工链，让国内拥有钢管自主供料及维护能力。
 
透过能源局业界科专计画的辅导，让中鸿公司的国产化地热钢管顺利于109年取得全阳公司于台东金仑地热案场，及倍速罗德公司于花莲红叶案场二个成功使用实绩，其中全阳金仑地热发电厂已于111年11月正式并网商转，装置容量为500kW。此一重要里程碑的达成，宣告国内已拥有地热井管的自主产制能量，期待未来制定国家地热能源的管材标准后，除可取代低价进口且品质参差不齐的无缝钢管外，亦可提升钻井工程品质及加速台湾地热能源顺利发展。