資電院

電機系 陳正一副教授專訪


刊登日期:2016-03-08   採訪 / 撰文:鍾佳玲、資電學院田婉君   
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 以智慧電網迎向地球資源的新未來─電機系陳正一副教授專訪

現職:國立中央大學電機工程學系副教授
學歷:國立中正大學電機工程研究所博士

專長:
能源資通訊、儀表與量測、數位訊號處理、電力系統、電力電子、智慧型感測、控制與應用
榮譽:
101學年度國立中央大學資電學院新進教師及研究人員學術研究補助獎勵、102年度科技ㄅ優秀年輕學者研究計畫、102學年度國立中央大學新聘卓越教研人員獎勵、102學年度國立中央大學資電學院新進研究優良教師獎、科技部103、104年度吳大猷先生紀念獎、104年度科技部優秀年輕學者研究計畫獎勵、103、104年度科技部工程司電力學門新進人員研究成果獎、105年度潘文淵文教基金會考察研究獎、105年度中國電機工程學會「優秀青年電機工程師獎」、105學年度中央大學學術研究傑出獎

連結:電力量測與儀表實驗室


 

        未來電力系統主流發展趨勢─智慧電網,近年來被許多先進國家列為積極發展的能源政策之一,我國亦自2011年起推出能源國家型科技計畫,正式投入智慧電網的建構,在學界及產業界掀起了一股研發熱潮。
        本校電機系陳正一副教授正是國內參與智慧電網研發的學者之一,其專長為電力品質訊號監測與分析,研究主軸為再生能源電力系統的規劃,雖然學術資歷不長,但傑出的研究表現卻使他屢屢獲獎,除連續榮獲科技部優秀年輕學者研究計畫、及科技部工程司電力學門新進人員研究成果獎等獎項以外,更於2014年獲頒科技部吳大猷先生紀念獎,顯示學術成果備受肯定。

 

智慧電網 能源議題的解決良方

        陳正一教授主要研究方向以電力品質訊號監測與分析為主,著重於提出新型的電力品質量測技術與理論、虛擬儀表系統之建構與規劃與電力系統非線性負載之諧波模型建立與模擬分析,簡單來說,就是提供一種更安全且有效率的用電品質與方式。現今降低二氧化碳排放、發展低碳經濟、解決環保問題與提升能源安全已是世界各國在能源議題上的共識,將傳統的電力配送系統和資訊科技結合在一起的智慧電網(Smart Grid),便是新的解決方案。

        何謂智慧電網?簡單來說就是一種智慧且革新的電力系統,透過與用電端資訊、通信與自動化科技運用在電力網路基礎建設上,使其在發電、輸電、配電等過程中與用戶端使用時,可進行自動監測、預防診斷、自我修護,乃至有效地整合風能、太陽能等分散式替代能源,彈性靈活地調配電力供需,減少新建電廠的鉅額投資,在節能減碳上將產生極大的效益,一般估計節能效果可達15%以上之水準(註1)。

        除了利用再生能源系統達到節能減碳的目的,用戶端的用電資訊還能透過網路,即時傳回電力公司,讓電力公司利用遠端監控系統,了解各地的用電狀況並進行電量調配;另一方面,用戶端也能隨時掌握自己的用電情形,對用電狀況做適度調整達到省電、省錢的效果,可說是一個相當聰明的省電系統。

        而發展「先進讀表基礎建設」(Advanced Metering Infrastructure,AMI),是促成智慧電網現代化基礎的第一步。陳教授表示,先進讀表基礎建設並非是單一的技術,而是多項技術整合的成果,其提供電力使用者端與系統業者與運轉操作端的智能連結,為智慧電網的主要建構主幹,因此他採用「電力電子訊號技術」(power electronic signaling technology)為系統進行深入檢測,並早探知系統病徵。

       例如利用能量小且具有特殊特徵的干擾訊號,進行電力系統侵入式的狀態診斷,現階段的電力系統量測及分析主要是利用電力儀表進行資訊擷取,難以裝設儀表時便改用狀態估測或離線運轉的方式進行評估,如此一來,便缺乏系統整體的檢測精確性,但如果能透過電力電子技術對運轉中的系統加入些許小而特殊的擾動訊號,便可提供不少即時且系統性的完整檢測。

       而運用先進讀表系統還可以監測家裡電器的用電量,也可以知道家中用電量的高低峰,進而調整用電量以達到省電的目的。以往電表的監測儀表設計為固定功能的形式,在進行同性質的相關量測時,往往由於現行商用儀表的功能不夠完整,必須使用多種儀表才能完成量測,既費時又費力,因此提出可依需求彈性調節的虛擬量測儀表系統,簡化量測的操作程序也是陳教授持續研究的方向之一。

        2015年陳教授為屏東縣政府規劃再生能源系統,規劃完成後,由縣府發包給廠商建置系統,未來系統將會開放學術界進行量測及研究。陳教授強調,準確的電能分析儀表技術不但能為用戶提供即時的能源使用狀況,提醒用戶節能與節費外,亦能提供電戶當地的電力品質資訊,進而促成電力干擾的改善,減少能源的浪費,但是迥異的分析技術卻存在量測誤差及整合上的困難,因此在此計畫中,將針對現行分析架構加以改善,除成果除幫助提升微電網系統電力品質外,亦預期將對微電網與先進讀表基礎建設之發展提供不少實用價值。


失敗還是獲得?一念之轉決定人生高度

        對自己的研究規劃很有想法的陳正一教授,具有務實的工程師性格,一旦設定好目標,就會嘗試各種方法向目標前進。大學時期因為對嵌入式系統裝置(Embedded System)感興趣,但基礎領域課程卻只開在大一,因此升上大二後,為了解決研究中遇到的問題,他開始翹課到圖書館,翻遍館藏近8成以上程式設計類的書籍,只為了尋找問題的解答。

        陳教授表示,研究學問最大的快樂,就是當你用盡所有氣力解決一個工程問題時所得到的成就感,那就是讓你繼續向前的動力,而在找尋解答的過程中,往往也能有意外的收穫。「我從來不會只在一個領域找答案,我會從其他相關的科目做聯想,然後開始拼湊與組織,雖然看似花了很多時間研讀了不是本科系的資料,但其實當你的大腦知識基模愈來愈深與愈來愈廣時,你會發現到最後理論都是相通的。」世上沒有無用的知識,只有吸收越多知識,才能更加觸類旁通,而隨著知識像電力一樣不斷湧入腦中,它也轉化為能源儲存在大腦裡,變成自身的資本。

        由於念碩士班時,指導教授採取信任、不緊迫盯人的方式,讓陳教授有更充分的時間思考知道自己喜歡什麼與擅長什麼,並且有更多機會進行各種嘗試,到了念博士班時,指導教授更是全權讓他帶領學弟妹進行研究。他坦言,自己喜歡自由掌控時間,不喜歡被催促,但反而所有報告都會提前完成不讓指導教授擔心,因此他現在也以同樣的方式帶領學生,給建議但不干涉,給予學生充足的發展空間,同學們反而會自我要求,自己擬定研究計畫,而且實驗室的氣氛也因此相當和諧。

        陳教授建議同學,在學習時可以想想自己喜歡什麼或擅長什麼,擅長的科目可以因為得心應手而更加有動力,喜歡的科目則會持續保持熱情,若真的不清楚自己的方向,就從所學領域找出不排斥的科目慢慢摸索,他也強調,以工程的角度,實作練習很重要,雖然嘗試的過程中免不了遇到失敗,但卻能成為邁向成功的基石,在課堂上,他時常以愛迪生發明燈泡的故事來勉勵同學,當時愛迪生為了找適合做燈絲的材料,失敗了幾百次,別人笑他傻,他卻說自己了解到原來這幾百種的材料都不能拿來做燈絲,「不要怕失敗,不走一樣的路」,這就是陳教授想傳達給同學的研究理念。

註1:資料來源:國家發展委員會新聞稿「啟動智慧電網建設,創造龐大商機」http://www.ndc.gov.tw/m1.aspx?sNo=0016925。