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機械工業雜誌
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搭載釩液流電池與微電網調度整合於AGV工廠智慧充電與淨零碳排策略之研析
作者
陳斌豪 、許鈴金 、蔡沛祐
刊登日期:2025/06/01
摘要
本文主要探討釩液流電池(Vanadium Redox Flow Battery,VRB) 微電網調度在工廠無人搬運車 (Automated Guided Vehicle, AGV) 智慧充電系統中的減碳應用,透過儲能系統(Energy Storage Systems,ESS) 平滑化再生能源波動,並於用電尖峰時釋放電能,達成削峰填谷與最佳能源效益目標,於分散式能源電網架構中VRB為近期於國內儲能場域應用討論度較高的系統之一;該系統具備高穩定性、長壽命、彈性設計與功率易於擴充等特性,有助於提升再生能源利用率並優化局部工業場域AGV充電管理。本文介紹利用 Matlab/Simulink軟體建構微電網系統模型,並對應所設計之電池管理系統(Battery Management System, BMS) 與生產排程調度,降低對市電依賴,以期有效減少碳排放並促進智慧工廠實現低碳轉型與淨零碳排目標。
Abstract
This article primarily explores the application of Vanadium Redox Flow Battery(VRB) system and microgrid scheduling in the charging/discharging systems of Automated Guided Vehicles(AGV). By utilizing Energy Storage Systems(ESS) to mitigate fluctuations in renewable energy and release stored energy during peak demand periods, the system stabilizes power generation output through peak shaving while optimizing energy dispatch arrangement. VRB ESS offers high stability, long lifespan, flexible design, and easy storage capacity extension, enhancing renewable energy utilization and optimizing AGV charging demand. A microgrid system model is developed using Matlab/Simulink to simulate the system operations, alongside a Battery Management System (BMS) and energy dispatch strategies designed to reduce AGV dependence on the utility power. This approach effectively lowers carbon emissions, supporting the transition to low-carbon smart factories and net-zero emission goals.
前言
淨零碳排是全球的共同目標,透過區域型微電網建構與智慧能源調度,提升工廠AGV再生能源使用效率,同時確保AGV(鋰)電池運行安全,並減少碳排放,以實現智慧工廠與綠能運輸的發展目標。目前石化能源為主的傳統能源供應結構已無法支撐人類永續發展,各國積極尋找替代方案,全球正處於能源轉型的關鍵時刻[1]。因應能源轉型,我國政府訂定節能、創能、儲能與智慧整合四大策略,致力提升綠色再生能源發電穿透率。
然而,再生能源因應自然環境具間歇性的特質,發電功率瞬時變異高,且難以預測與控制,導致電力供應不穩定,容易造成供電缺口。若缺乏相應的儲能設備調度,電網功率無法平穩輸出,而影響電力品質。因此,再生能源電網必須透過儲能設備即時儲存再生能源電力[2][3],作為備用能源,並在用電尖峰時段釋放電能,達到削峰填谷[4][5],降低市電依賴,同時解決再生能源間歇性發電的問題。
在智慧工廠與自動化物流工業,AGV已成為提升運輸效率且有效降低人力成本;因此調制AGV與產線管理頻率可提高生產效率。因應AGV在較高運行頻率,對應的能源管理策略與電池監控須具備更高監控反應與性能,特別是AGV所搭載的BMS可根據運行需求與電池健康管理進行調整充放電策略,提升電池效能與壽命,同時降低能耗和碳排放[6]。
本文所建構的工廠微電網系統整合了廠內再生能源發電系統、ESS、AGV端之BMS與AGV派送生產管理系統。一併整合後,優化廠內AGV派送的能源管理策略,以期能更精確地監控能源消耗和資源使用情況,並實現即時調整與最佳化能源用量,提升能源使用效率。
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2025年06月號
(單篇費用:參考材化所定價)