我國政府自2016年開始大力推行能源轉型政策，制定了以太陽能與風力發電為主，2025年發電量佔比達20%的再生能源發電目標，根據《再生能源發展條例》定義，再生能源包含了：「太陽能、生質能、地熱能、海洋能、風力、非抽蓄式水力、國內一般廢棄物與一般事業廢棄物等直接利用或經處理所產生之能源，或其他經中央主管機關認定可永續利用之能源」。其中，「小水力發電」屬於非抽蓄式水力的一種：「指利用圳路或既有水利設施，設置未達二萬瓩之水力發電系統」。  圖1 多台流速型小水力發電機組陣列整合發電。 小水力發電的優點如下： (1)小水力發電容量因數高(通常＞40%)，每年平均運轉發電的時數長 在水源充足情況下，小水力發電裝置可以24小時發電，正好與太陽光電及離岸風電形成互補及互助的功能，彌補光電及風電等間歇性能源在時間及地理上的缺憾，是能源的最佳解決方案之一。 (2)小水力發電方式具分散式能源特性 常見的小水力發電機組是利用水頭落差所產生的位能發電，然而具備大落差的圳路渠道地點不多且多已開發，相較於水頭落差發電方式，可以在現有農田灌溉圳路渠道上直接設置流速型小水力發電機組，將多台流速型小水力發電機組陣列整合供應，積少成多，可以充分運用農田灌溉圳路渠道所蘊藏的充沛水力能量，更具備區域分散式能源特性，得以避免大型發電機機組故障時所產生的電力危機。 (3)促進農地、農業用水與其他資源合理與循環利用 將小水力發電裝置結合農業動力用電，搭配農村建設需要，可以提升農田水利設施的附加價值，促進農地、農業用水與其他資源合理與循環利用，例如，農田灌排調配水在生物多樣性生態系統中扮演著重要角色，經常形成農業水域生態系，為人工濕地之一，結合農業水域生態系設置教學場所或景觀遊憩空間，在附近的圳路上設置小水力發電裝置，由小水力發電裝置對這些教學場所進行供電，並可供給附近農業設施 (如溫室花卉等)、社區公共設施(如道路路燈照明等)使用。此外，還可以在路旁設置充電站，供給農村交通電動車或觀光遊憩電動車用電所需，如此，可以形成兼具高用水效率、市場投資效益的新農田水利系統。 小水力發電依照水流能量的形式，分為： (1)流速型： 流速型小水力發電裝置無須水頭落差或極低落差，直接利用江河、小溪、灌溉溝渠等水流流經水輪機，利用水流的流速產生動能，轉動水輪機，帶動發電機運轉，將動能(機械能)轉成電能進行發電，設置地點無需攔河築壩，設置方便、工程費用低、安裝期短，更可將多台流速型小水力發電機組陣列整合產生較多之電力。 圖2 水流能量計算。 (2)落差型： 小水力發電量的預估，可以按照水流能量公式計算，按照水流形式又分為： (1)流速型：理論水流速度發電量P=1/2 xηxρx A x V3 P：功率(KW) A：水輪機截面積(m2) V：水流速(m/s) η：水輪機+發電機轉換效率 ρ：流體密度(Kg/m3) (2)落差型：理論水位落差發電量P =ηx ρx g x Q x Δh P：功率(KW) η：水輪機+發電機轉換效率 ρ：流體密度(Kg/m3) g：重力加速度(m/s2) Q：流量(cms) Δh：水頭垂直落差(m) 小水力發電裝置組成 小水力發電最核心的關鍵技術包含了發電機與水輪機。 1.發電機 常用的小水力發電機包含勵磁發電機與永磁發電機，永磁發電機是最新一代的發電機技術，由於可以在極大的轉速範圍內進行發電，已漸漸取代勵磁發電機。 2.水輪機 (1)流速型：依據水輪機型態不同，分為螺槳式水輪發電機組、渦旋式水輪發電機組、立軸式水輪發電機組、水車型發電機組等。 圖3 各種不同型式的流速型小水力發電裝置。 (2)落差型：依據水輪機型態不同，分為佩爾頓水輪發電機組、豎軸卡布蘭水輪發電機組、法蘭西斯水輪發電機組、貫流式水輪發電機組、阿基米德螺旋水輪發電機組。 圖4 各種不同型式的落差型小水力發電裝置。 參考資料 1.此數參酌農田水利會聯合會企劃組長吳孟洋「川流式水力發電」簡報。https://www.moeaboe.gov.tw › wHandMenuFile。 第五屆小水力發電產業發展論壇 開放報名10/28-29兩天 在台灣大學應用力學館國際會議廳舉辦為響應政府達成2025年再生能源佔比20% 的能源政策，由台灣小水力綠能產業聯盟、國立台灣大學、崑山科技大學聯合主辦，以推動小水力再生能源為宗旨的「第五屆小水力發電產業論壇」將於10/28-29(五、六) 假國立台灣大學應用力學館國際會議廳登場，報名網站已開放，歡迎各界先進共襄盛舉！本論壇除了呈現小水力發電技術與實務的本國現況，也針對健全小水力產業之發展環境高峰論述。並將邀請蔡英文總統、沈榮津副院長、農委會農田水利署代表等蒞場致辭勉勵，亦重磅安排日本全國小水力利用推進協議會小鈴久理事主講「從小水力發電思考能源、環境及社會建設」。 論壇第一天(10/28) 規畫有議題一、小水力發電實務之專題報告：1、集集攔河堰北岸聯絡渠道N20發電廠案例分享(經一綠能許惠燿總經理)。2、水利餘壓驅動及發電設備(源達機電科技王泓澍總經理)。3、后里機組控制器自主更新案(台灣電力公司大甲溪發電廠陳科帆維護專員)。4、台電大觀發電廠345 K V G C B運維及更新(台灣電力公司大觀發電廠鄭銘杰電氣經理)。5、卓蘭水輪機過流件耐磨改善經驗分享(台灣電力公司卓蘭發電廠林義欽機械課長)。6、複合式綠能系統開發(四季洋圃能源科技賈澤民顧問)。議題二、小水力發電技術之專題報告：1、獨家微水力發電技術(恆水創電鄒飛逯執行長)、2、串軸式水輪機及安全抬高水位系統(同德綠能賴融毅總經理)。3、具防災減噪功能設計之水力發電機構(崑山科技大學綠能科技研究中心劉鑑德助理研究員)。4、微水力發電介紹與推廣(海銳工業蔡信雄董事長)。5、阿丹圳路造電工法(阿基米德螺桿。阿丹馬克川流綠電張茂崑總經理)。6、在農用水利設施上善用小水力發電(日本全國小水力利用推進協進會後藤真宏理事)。 議題三、公民電廠及微水力發電實務之專題報告：1、天送幸福微水力發電公民電廠案例分享(天送幸福電廠吳玉茹執行董事)。2、使用免電力水泵與吸入反饋式輔助設備之微型自循環水力發電系統(澎湖科技大學電機系雷智偉助教)。3、微型小水力發電的生態思考-以花蓮為例(台灣環境保護聯盟花蓮分會鍾寶珠分會長)。4、小水力創意競賽參賽成果分享(第六屆全國高中職、大專小水力發電設計比賽大專組第一名龍華科技大學「龍神再現」隊 蕭瑞昌老師) 第二天針對小水力產業發展的國內外現況的報告專題：1、以小水力一條龍開發經驗看台灣水電契機(水律能源陳谷汎執行長)。2、日本國內中小型水力發電開發的趨勢與課題(東京發電株式會社日比野悅久顧問)。3、渦輪式水輪機在國際及台灣發展現況(比利時Turbulent公司創辦人暨首席技術長Greert Slachmuylders)。4、小水力發電-台灣與世界同步(台灣大學水工試驗所劉宏仁助理研究員)。針對健全小水力產業之發展環境專題部份則特別邀請到官方代表：能源局能源技術組陳崇憲組長、經濟部水利署水源經營組江俊生簡任正工程司、台灣自來水公司供水處楊人仰處長、農田水利署委辦計畫主持人黃志偉博士、農委會水土保持局綜合企劃組簡俊發組長擔綱主講人。後將進行推動倡議活動，訴求有：1、大力推動河川小水力發電發展。2、推動台灣小水力發電創意競賽與產學合作。3、能源多樣性提升區域電網的韌性（例如地熱+生質能+小水力）。最後針對產業發展之綜合討論題目有：1、小水力發電蠆購費率。2、台灣河川小水力發電發展。3、區域電網再生能源多樣性整合。4、小水力發電結合太陽能具儲能效果。5、產學合作及小水力產業化。 第一天報名網址：https://www.beclass.com/rid=2748bfe63314a04c649f 第二天報名網址：https://www.beclass.com/rid=2748bfe63314c218f5f0 |
小水力發電技術與發展
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