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新能源转型浪潮起 数位管理方兴未艾
能源应用多样化

【作者: 王岫晨】2021年09月01日 星期三

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在全球疫情肆虐之际,台湾半导体产业仍屹立不摇,不仅持续供应全球市场所需,更带动台湾经济,然而在绿能趋势与数位化的浪潮下,能源管理也深深影响半导体产业的制程效率,优化能源管理成为护国产业最重要的课题。


根据世界半导体贸易统计协会(WSTS)六月公布的市场报告指出,2021年全球半导体市场产值预期达5,270亿美元,相较前一年增长19.7%。其业务成长的驱动力来自大量的创新,涵盖领域包含物联网(IoT)、自动驾驶汽车和连续性业务等。


然而,深具全球半导体产业优势的台湾,也十分重视碳排放和经营效率。在半导体工厂中,电力成本可占营运总预算的30%。能源效率对於实现绿能目标与管理成本至关重要,一次意外性的停工极可能导致每小时数百万美元的损失,这个问题今年也影响台湾许多企业。


能源转型重大挑战


图一 : 施耐德电机协助半导体制造厂,提高能源管理和使用效率,以强化电力品质和其安全性。(source:施耐德电机)
图一 : 施耐德电机协助半导体制造厂,提高能源管理和使用效率,以强化电力品质和其安全性。(source:施耐德电机)

在全球剧烈气候变迁与能源转型的浪潮下,台湾以2025年再生能源发电20%做为重要目标,却也面临新旧电网转换、自然灾害、庞大营运成本等问题。如何在数位化、去中心化和脱碳的时代,协助台湾能源转型成功,是许多产业当前的首要目标。


施耐德电机东亚及日本区智慧网业务协理Jean-Philippe El Khoury指出,目前能源转型最重大的挑战,是在需要减少碳排放的状况下,又必须要满足大量用电的需求。由於要减少碳排放,因此需要投入更多的再生能源,原本的电网必须整合更多的再生能源,如太阳能发电、风力发电等,会产生全新的挑战。而再生能源的投入,也会衍生出越来越多私营电厂与电力营运商,这也会产生能源去中心化的状况。



图二 :  施耐德电机东亚及日本区智慧网业务协理Jean-Philippe El Khoury
图二 : 施耐德电机东亚及日本区智慧网业务协理Jean-Philippe El Khoury

在未来,对於电网的管理将会面对更多不同於以往的状况。随着不同的能源加入,加上用电需求的增加,许多基础建设都需要更多於以往的电力,而这些需求也使得大众对於停电的容忍度越来越低。此外,电网的多样性,需要更有效率的管理,以及导入数位化的科技。而资讯的增加,使得电网本身的安全性也成为一大考验。这一切归纳起来,其实就是电厂与电源管理公司,都需要迈入数位转型的新阶段。


近年的能源和科技的演进如下三点:


● 发电型态的转型


● 能源应用的多样化


● 工业互联的应用:利用物联网技术达到电力设施即时监控


新能源管理着重效率

新能源所带来的挑战看似无穷无尽,而近年来的数位技术发展,正可以用来协助电厂进行更有效率的能源管理。我们发现近年来的一个重要趋势,就是传统能源的转型,以及能源产生的多样性。电力站可以连上电网,加入供电网的考量里面。而工业互联也在电网的应用上扮演了很重要的角色,透过工业联网,可以进行能源的远端管理、监视状态,并达到更快速的反应。


先进配电管理系统对於能源转型来说,扮演着非常重要的角色。原因在於近年来,全球各国家对於碳排放的重视与日俱增。根据统计,约有超过80%的碳排放量,是来自於能源生产与消耗的过程。因此,积极减少碳排放量,是许多国家追求的目标。电网现今遇到的挑战如下:


● 再生能源的调度,如:太阳能、风力等


● 去中心化的趋势:越来越多私营者也投入能源生产


● 停电容忍度越来越低


● 电网多样性与安全性


推动再生能源

在近期,嘉惠电力公司位於台湾西南部第六大城市嘉义的汽电共生发电厂(Combined Heat and Power plant;CHP)获得经济部能源局许可,正式商业化营运 。这座由GE建造的一站式复循环氢能发电厂,涵盖发电设备、分析和控制软体以及服务协议的完整发电厂生命周期。


本次提升约535兆瓦发电量,约相当於600,000户台湾家庭所需电力,并以蒸气为嘉义居民区域供热,成为协助台湾迈向《再生能源发展法》(Renewable Energy Development Act;REDA)目标的重要推手,预计2025年将燃气发电比例提高至50%。


图三 : 嘉惠电厂采用GE HA技术,驱动台湾能源政策向前跃进。(source:ge.com)
图三 : 嘉惠电厂采用GE HA技术,驱动台湾能源政策向前跃进。(source:ge.com)

在台湾,《再生能源发展法》(Renewable Energy Development Act;REDA)旨在促进再生能源的利用、增加能源多样化、改善环境品质、为产业注入活力并推动国家的永续发展。对於台湾低碳未来转型以及增强永续能源可靠性与可负担性的目标来说,燃气发电的增长是不可或缺的幕後推手。嘉惠电力公司总经理陈广泰表示,GE协助嘉惠共同提升台湾天然气能源结构占比至50%,同时增加台湾的电力储备力,成为人囗持续增长的强大後盾。


该发电厂由一部发电机组所构组成,配载燃气轮机与蒸汽轮机,个别提供H65与H33发电机所需动力,并配载一台热回收锅炉。GE紧密整合的分布式控制系统(DCS)软体解决方案,可监控并增强整体电厂性能,协助嘉惠提高资产的可见性、可靠性与可用性,同时更降低运营维护成本。


此外,透过使用大数据分析,嘉惠发电厂更可提高机组的性能并协助安装人员做出更明智的运营决策。GE的Predix资产绩效管理(APM)软体更可提升预测性维护能力和电厂的运行寿命,使电厂更为可靠可用,兼具降低运营和维护成本的优势。在台湾,GE 继续扮演推动国家能源目标的关键角色,与嘉惠电力公司等客户合作,提供顶尖技术,帮助台湾在迈进智慧和安全的脱碳坦途。


结语

耐德电机近期发布一项研究报告《数位经济和气候影响》,探讨未来数位化及智慧应用的相关趋势。报告中指出,到2030年,与IT部门相关的电力需求预计将增加近50%。然而,随着电力系统需达成减碳排放目标,届时排放量增加不会超过26%。


施耐德电机关键电力事业部执行??总裁Pankaj Sharma表示,当全世界因为疫情而封锁时,上网的需求增加、网路流量也爆增,但人们误解了当数位活动变多时,也会排放更多的二氧化碳,有些预测IT相关用电量的报告,更曾言未来每五年用电量会翻一倍,不过事实上施耐德电机永续发展组织的分析推翻了这项预测,虽然如此,仍必须保持警惕,寻找可持续收益的新来源,同时确保弹性,因为数位化将促使人类生活不断前进。


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