綠能科技與永續治理研究所

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該研究所主要研發方向在於從發展新興能源至新世代替代能源、再到節能科技、智慧電網、綠能車輛系統等,積極拓展綠能及型塑資源永續的精神,亦將透過產學合作機制與企業共同建立跨域綠能應用平臺,培育綠能高階人才及健全綠電參與制度,符應行政院110年核定 「六大核心戰略產業推動方案」有關「綠電及再生能源產業」之內涵,符合國家重點領域「循環經濟」之設立精神。 針對產業現況分析,以掌握產業脈動並加速轉型規劃為目標,此研究所的研究、教學與課程,乃根據新世代的科技與綠能產業趨勢,從基礎的新興能源材料應用、光電與儲能元件等研究,到再生能源系統、替代燃料(以酵素催化合成生質柴油)、新世代替代能源(太陽能及冷核融合)等,再到節能科技、能源控制管理、電力能源轉換、智慧電網、油電車輛、電動與氫能車輛系統等一系列從基礎到產業應用課程。針對科技專業能力,開設整合性、跨領域課程。臺師大整合校內新穎材料製備與檢測、元件應用、酵素生物技術、微生物發酵技術、氫能源發電設備、再生能源與智慧電網系統、電力轉換元件、電動車輛檢測系統、能源管理控制系統、綠能與先進車輛相關模擬軟體等相關領域之研究能量,建立跨域綠能應用平臺,深化學校與企業創新之研究合作,培育全方位綠能高階人才。

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    太陽能儲電系統的應用研究
    (2025) 曾驛傑; Zeng, Yi-Jie
    本研究於國立臺灣師範大學建置一套太陽能儲電系統,核心結構包含太陽能模組、OPTI逆變器、鋰鐵電池、四路Modbus控制模組與多功能監控平台,支援尖峰放電、離峰充電、時間電價控制等調度策略,且依據用電特性進行參數調整,實現能量最佳化與成本控管。為驗證系統效能,本研究針對同一太陽能結合儲電系統於不同負載條件(500W、1000W、1500W)下之運行表現進行實測與效益分析,評估其能源調度能力、經濟性及減碳潛力。結果顯示,該系統具備良好的適應性與運轉穩定性,能依據時間電價與負載需求,透過控制策略降低尖峰電價負擔與市電依賴,並自動於離峰低價時段進行電池充電,產生明顯的節能與環保效益。整體而言,系統於不同負載條件下皆展現出良好的能源調度能力,電費改善率平均降低約40%,具穩定回售潛力與減碳能力。本研究結果驗證太陽能儲電系統於分散式能源應用中之可行性,未來可進一步導入AI預測模型與虛擬電廠架構,對於推動智慧建築、低碳社區與能源轉型具參考價值。
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    太陽能微電網電力調度技術研究
    (2025) 黃琳傳; Huang, Lin-Chuan
    本研究在師大汽車工廠一樓建置了兩組獨立型(離網型)太陽能系統,分別稱為S01與S02系統,接入市電且不進行市電回售,接著透過中央控制單元(CCU ,Central Control Unit),將兩組系統的逆變器電力輸出端進行連接,實現兩組太陽能系統之間的電力交換機制,藉此針對能源調控效益、減碳效果與經濟性進行實測與評估。首先在太陽能模組正常供電的情況下,進行單邊負載與雙邊負載的架構測試,單邊負載(單戶負載)表示只對S01連接負載,S02不連接任何負載的狀態,雙邊負載(雙戶負載)則是對S01與S02系統皆有連接負載的狀態。結果顯示,單邊負載架構具備良好的調度穩定性與能源彈性,能有效整合太陽能與儲能資源,於200W至1000W負載範圍內皆可維持約30%的調度時長比例,隨負載上升,其節電與減碳效益亦同步提升,年節電量可達1095 kWh,年減碳量達518.3 kgCO₂e。而雙邊負載因兩側負載同步消耗能源,較容易導致系統調度時間比例下降至10%以下,然而在負載配置不對稱(如800W與200W)時,調度機會與節電比例(最高可達16%)反而顯著提升,顯示其具備潛在的優化空間。根據實驗結果,進一步於負載總量維持1000W(S01/S02)的條件下,分為對稱組(500W/500W)、非對稱組(800W/200W)、單掛組(1000W/0W)三個組別,探討不同負載分配組合對系統調度行為之影響。實測發現對稱組因兩側壓力相近,難以有效啟動電力調度,未能發揮CCU的協同優勢;而負載分配明顯不對稱的非對稱組,則能有效促進電力交換,且單次調度時間更長,使買電方有更長時間充電,緩解儲能壓力同時降低電池過度放電的頻率,提升系統穩定性及能源利用率;而負載完全集中於單側的單掛組雖可激發CCU經濟效益,卻也使電池頻繁觸發安全保護,長期將增加故障與老化風險。綜合比較,不對稱負載組合可兼顧調度效率及電池壽命,具備較佳的優化潛力。在故障容錯性方面,單戶負載於單側太陽能模組失效時,系統在中高負載條件下容易出現電壓下滑與調度頻繁之情形,儲能負擔加劇且供電穩定性下降,特別在1600W長時間運行時更為顯著。相對地,在雙戶負載架構下,若正常供電方負載較小,系統更易啟動電力調度支援故障方,實現微電網備援設計理念,提升系統整體韌性。經濟效益方面,依據台電113年公告之尖峰電價(4.9元/kWh)與碳排放係數(0.474 kgCO₂e/kWh)估算,單戶負載雖可每年節省1000元以上電費並產生具經濟價值之碳費節約,但設計合適的非對稱掛載(S01:800W/S02:200W),更加能夠在經濟效益與系統穩定性上達成平衡,建議未來應結合智慧調度策略與主從式負載設計,以提升系統於多變應用場域中的可行性與穩定性。