南台科大微電網參訪

January 7, 2026

（這篇是修《電力系統導論》期末 2025/12/19、2026/01/02 至南台科大參訪微電網的心得。）

在談參訪心得之前，我想先說說我上完這堂課之後的想法。

由於我研究所決定朝通訊發展，因此電力系統這堂課我打算當概念課來修。一方面我認為在電機領域中若能對各個領域都有初步的認識很加分；另一方面我覺得學海無涯，而「電力」早已成為生活必需品，我對深入了解其中原理充滿興趣。

這堂課程涵蓋了：

電力系統的基本介紹（從愛迪生、特斯拉的直流交流之戰至現代電力系統）
基本電路知識（Load Convention、Generator Convention、三相電流、Per Unit 等等）
延伸進階主題（變壓器、傳輸線、傳輸線模型、導納矩陣及計算功率潮流等等）

我覺得比較麻煩的其實是功率潮流的章節，因為電網屬於非線性系統，必須用繁瑣的數值解迭代運算。（期末考算到手好酸）

有一次教授上課的時候說：「我們不考期末考，期末我們去南台科大參觀微電網。」

不知道其他同學是怎麼想的，我是覺得：哇賽也太爽了吧還有校外教學喔！而且不只去一次，還去兩次。

參訪微電網（2025/12/19）

微電網的概念是結合在地電源（如發電機、太陽能）、儲能元件與負載的區域性電力系統。它可以與主電網（也就是台電）「併聯運作」，也可以獨自以「孤島模式」運作。若能與主電網透過資訊、通訊控制，則稱為智慧微電網。

我以前沒有想過微電網的概念，想說用電就是靠台電的輸電系統，停電就是停電，並沒有特別想過如醫院、資料中心等需要不斷電的系統可以如何運作。學習過後我覺得微電網（尤其是智慧微電網）是個相當具有發展潛力的基礎設施。

第一次走訪南台科大，我覺得校園滿漂亮的，比較不像我對科大的既定印象（小小的、比較像高中的感覺）。一進到教室映入眼簾的是後方「電力資訊整合系統」的六張儀表板，其中展示了：


▲ 校園地圖、太陽能即時功率	▲ 功率潮流、太陽能發電量
▲ 西淮儲能	▲ 西淮資訊
▲ 各大樓的用電情形	▲ CD棟儲能

看著這些儀表板，就如作業系統支配著電腦的硬體資源的調度分配，電網系統也支配著全校的用電，有種掌控、監控一切的感覺。雖然有很多縮寫或是詳細訊息我不是看得很懂，但我感受到電力系統與負載是複雜、但容易被人忽略的基礎設施。

講師提到台南的緯度約為 23°，如果太陽能板架設 23° 仰角其實是發電效率最高的，但實際上太陽能板並不會真的架設 23° 仰角，因為在台灣嘛，若遇上風大（比如颱風）時可能會將太陽能板吹垮。而依據建築的方向太陽能板也可能會架設於不同方位（在北半球的話朝南是最好的方向），造就雖然陽光都差不多，各建築的太陽能即時功率略有落差。

南台科大有一個淨零示範場域，模擬完全依靠微電網、不依賴主電網的系統，也就是前面的西淮館。不過這邊指的淨零並不是全靠再生能源的淨零碳排就是了。

微電網操作

我們實際操作了 CyberPower 這個機器，模擬微電網在接上不同電源與負載時的功率潮流。我查了一下這台應該是用於直流電轉交流電（DC to AC）的 Inverter。 ▲ CyberPower Inverter

電源包括太陽能、電池、發電機、主電網；負載包括 EPS、INV（系統與電腦本身）、AC（電燈）。其實我不太清楚 EPS 負載在這個系統中是指什麼部份。

▲ 電源開關（不知道為什麼我們這一組總電源的開關的貼紙好像掉了，它應該是寫 INV）

▲ 負載開關

藉由開關供電設備及負載可以觀察即時的功率潮流。其中 AC 負載只有在主電網連接時才能使用，而系統以燈泡模擬 AC 負載。不過我們發現這個系統的延遲滿大的，切換開關後要等個好幾秒能源管理系統（EMS）儀表板才有反應。

例如與主電網併網時，AC 負載燈泡可以正常運作，如下圖所示：

▲ AC 負載（燈泡）

下圖情況是太陽能接收能量，提供 INV 供電、幫電池充電、同時回送多餘功率至主電網。

▲ 太陽能功率潮流圖

我不太清楚這個模擬微電網的教學系統哪些部份是真實運作的。比如電網應該是真的連接到主電網、電池是真的使用系統中的電池，但太陽能和發電機應該是用其他能源輸出來「模擬」一個微電網系統，而不是真的接到學校的太陽能和發電機嗎？至少我覺得這個系統沒有真的連接發電機、連接發電機跟太陽能都需要接比較遠的電路，反觀電網只要接插座、電池可以搬著走。其實以教學來說已經夠用了，若真的讓學生操作學校的微電網，不小心跳電或電線走火就麻煩了。不過這給我一種，像是學習作業系統時教學使用 Linux 虛擬機，而不是真實運行 Linux Kernel 一樣。

參訪儲能系統（2026/01/06）

第二次參訪南台科大是教學儲能系統與電源管理系統。

我對於一開始介紹到「電解水產氫模組」很感興趣，一部份是想起高中做過電解水實驗，另一方面我覺得將能量如此直觀的轉換為化學能這件事，出乎意料的太簡單了，以前怎麼都沒想過呢？也許這是學校教了概念，學生卻不見得清楚可以如何實用的一個教育上的現象吧。

講師說氫能轉換的循環效率很低，只有不到 30%，所以是當電力供給過剩（如太陽能）的時候才會啟動產氫系統儲能。可惜課程中並沒有多做介紹或特別講解、展示運作模式。

電解水產氫模組-3 ▲ 電解水產氫模組

BMS 操作

最後我們實際操作了 BMS（Battery Management System，電池管理系統）。BMS 的最重要目的是「延長電池壽命」。

其實整體架構很簡單：四顆鋰電池串聯，透過水泥電阻放電，由 BMS 偵測電壓、電流及溫度。

▲ BMS 操作圖

▲ 電池本人

（鋰電池身為化學能，如果發生意外就只能等它慢慢反應完。）

BMS 上的儀表板可監控電壓、電流、Tmax 和 Tmin，系統溫差希望越小越好，否則可能代表不同電池放電量落差較大。我們這組的 SOC 似乎有問題一直顯示 0。（是說聽到 SOC 我一直想到 System on a Chip，這邊是指 State of Charge、電量的意思啦。）

▲ BMS 儀表板

圖中可以看到四顆電池分別的電壓有些微（0.0xV）的差異，這是因為鋰電池在製造時可能會有些微的誤差，而造成放電不均勻的現象。如此一來可能造成有些「Cell」充電時過度充電，有些則放電時過度放電，降低電池壽命。此時有「被動平衡架構」，概念是使四顆電池分別並聯電阻放電，達到電壓一致；或是「主動平衡架構」，概念是電壓高的電池透過電容等等電路，將電流流向電壓比較小的電池為其充電。其中應該是一門複雜的學問，我以前沒想過鋰電池串聯會有這種問題。

如果進一步將 BMS 連接到電腦，可以透過監控工具看到更完整的資訊。比如長時間電流電壓的數據圖。