2024年12月19日 星期四

前瞻基礎建設計畫【中央研究院】

 

113年11月20日 

立法院第11屆第2會期財政、內政、經濟、教育及文化、交通、社會福利及衛生環境委員會第1次聯席會議

邀請相關部會首長就「中央政府前瞻基礎建設計畫第4期特別預算執行情形及成效」進行專題報告,並備質詢 

審查行政院函請審議「中央政府前瞻基礎建設計畫第5期特別預算案114年度」(僅詢答)。【1120日及21日二天一次會】


前瞻基礎建設計畫第4期特別預算案綠能、數位建設執行成效專題報告

中央研究院> https://lis.ly.gov.tw/lydbmeetr/uploadn/113/1131120/404-4.pdf


壹、綠能建設

建置分散式區域規模之大型儲能系統,推動綠能產業發展計畫-第 4 期執行成效

一、新世代鋰電池電解質及隔離膜材料開發

(一)完成發展無氟鋰金屬電池用電解液且成功導入硫系鋰金屬電池,除了增加鋰金屬安全性之外,還顧及環保。

(二)完成鈮系氧化物負極材料全電池快充量測,循環充放電次數 510次後,電容保持率 95%;對照蘋果官方網站的說明,一顆原廠電池的循環充電次數為 500 次,此電池功效已足以供給市場 3C產品使用。

(三)構建p-Si@C(多孔碳包矽)負極材料:研究團隊使用水溶液方法成功合成了奈米結構的 p-Si@C 負極材料,使用基於 EIS 測量的弛豫時間分佈函數(DFRT)進行的詳細分析表明,該材料具有出色的電化學性能;相信此項研究的結果可以為 p-Si@C 負極材料的構建提供新的見解,並展示出製造工業電池級材料的強大潛力。

二、快充與調頻用高壓新型電芯優化

(一)本計畫研發之快充用高壓新型電芯能量密度達 130Wh/Kg,與傳統快充相比提升 1.7 倍。

(二)調頻用高壓新型電芯能量密度達 330Wh/Kg,與主流市場相比提升 2.5 倍。

三、完成導入新型電芯建置具調頻與儲存複合功能之 MWh 大型儲能系統於中研院南部院區:截至 113 年度 6 月底,已完成臺南沙崙區 1MW/0.7MWh 儲能系統設置,並通過了儲能貨櫃系統的性能測試,具體測試包括連續 1 小時的全載運行測試,以及 15 分鐘 1MW 的放電能力測試;至 8 月底,已完成儲能貨櫃系統的教育訓練,系統已正式啟動並運作。目前儲能系統的電力來源優先以本院南部院區的太陽能綠電儲存運轉,在深入了解南部院區的用電習慣後,將對輸出端進行進一步的優化調整。

四、應用高電壓電解液於電芯上,使用 GPE 膠態電解質技術製作的 18650 電池達到了 146 Wh/kg 的能量密度和 4.1 kW/kg 的功率密度,這一性能表現優於目前市面上的 18650 電池;該技術參加了由財團法人東元科技文教基金會主辦的「2024 淨零排放科技國際競賽@Taiwan」,並獲得佳作獎項。

五、全固態電池開發達可展示應用,完成 GPE 膠態電解質系統在 1C 充電與 3C 放電倍率下經過 500 次循環後,電容保持率為 68%,此項技術除全水解回收特色外,還有助電動車電池快速放電以高功率狀態輸出加速動力。

六、發展電池材料鑑定技術:研究團隊利用 python 開源軟體整合一系列之分析方法完成電池材料鑑定技術且可供展示,鑑定技術成果可為國家未來電池模組發展做參考。

七、完成國際期刊論文 12 篇、申請專利 3 份(申請中)、合作意願 4 案及正式合作案 1 案。

貳、數位建設

建構開放政府及智慧城鄉服務-民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫-第 4 期執行成效

為強化物聯網技術於城鄉發展之應用,行政院於「建構民生公共物聯網(106–109 年)」計畫及「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫(110–113 年)」中積極推展多項環境監測系統之建設,其中有關空氣品質監測系統部分,由環境部負責硬體建設,中研院分支計畫則著重於數據之應用,負責發展臺灣地區高解析度空氣品質診斷與預報模式,藉由提升空氣品質預報的精準度,協助主管機關有效掌握空氣品質的時空變化,進而及時採取有效的應變措施,降低民眾的健康風險。茲將第 4 期主要執行成果說明如下:

一、發展高解析度空氣品質診斷與預報模式,提升空氣品質預報的精準度:持續精進臺灣地區空氣品質之模擬能力,統計 112 年度的預報績效顯示,整體空品區 AQI 等級之 3 日預報正確率為 70%,與 111 年度相當,對空品區 AQI>100 之事件預報正確率為 56%,較111 年度(45%)大幅提升;113 年度仍持續精進各項模擬技術,以期在114 年如期達成整體空氣品質預報正確率75%以上的目標。

二、發展並公開提供高品質預報資料,提供民眾更豐富的環境資訊:持續執行臺灣地區高解析度空氣品質預報作業,在前年度建立之空氣品質模擬資料開放架構上,每日提供未來 72 小時 3km 網格解析度之 PM2.5 及 O3 濃度數值預報,並轉換為民眾易理解之 AQI 預報圖資,公開於民生公共物聯網資料服務平台(https://ci.taiwan.gov.tw/dsp/Views/dataset/forecast_air.aspx),提供各界參考,並開放數值資料下載連結,提供環境部及相關單位或資訊服業者進行後續運用。

三、發展視覺化分析診斷技術,強化對污染成因的論述基礎:對重大空污事件進行高解析度(1 km x 1 km)數值模擬,並融合氣象與空污觀測資料進行 3D 空品視覺化診斷分析,強化對污染成因的論述基礎,本期計畫已累計完成 20 件空污診斷,除供政策研擬參考,並可提供為後續發展人工智慧模型所需的訓練資料。

本計畫累積多年的成果,已成功大幅提升空氣污染事件預報的準確度,然而台灣地區的複雜地形導致都市尺度之微氣象條件預報不確定度仍高,空氣污染預報的準確度提升也相對受到限制。另一方面,台灣地區的 PM2.5 污染已經逐步獲得控制,反之 O3 的污染依然嚴重,並已取代 PM2.5 成為主要污染物。基於以上技術與環境條件,建議應針對都市環境強化微氣象預報,並延續本計畫之成果,進一步發展整合性數位治理模型;此外,並建議基於 PM2.5 感測器的成功經驗,進一步發展 O3 的物聯網感測器。結合以上建議,將可望提升台灣在智慧城市技術領域的發展。


前瞻基礎建設計畫第5期特別預算案綠能、數位建設書面報告

中央研究院> https://lis.ly.gov.tw/lydbmeetr/uploadn/113/1131120/404-5.pdf


壹、綠能建設

建置分散式區域規模之大型儲能系統,推動綠能產業發展計畫

一、計畫重點

本計畫應用端的成果已逐步從家用儲能系統(10-20 KWh)擴展至工業用中型儲能系統(50-100 KWh),並進一步推進至具備調頻和儲存功能的大型 1MWh 複合儲能系統,本期將針對過往研發之中型工業、MWh 級儲能系統相關應用端的成果提出優化建議,以提供未來國家能源政策的參考;期望能在基礎研究方面持續針對電池材料,包括正極、負極、電解質(將專注於膠固態電解質試量產)、新型功能性隔離膜以及高容量、高安全性複合電極研發,運用包含拉曼光譜、FT-IRUV-VisX-ray、質譜、 EIS-DRT 等分析方法,結合同步輻射中心的先進設施進行結構與成分分析,達到實際操作下(Operando)的分析,取得最實際的顯微資訊,藉由達成新型功能性隔離膜以及高容量、高安全性複合電極研發達可展示應用之目標,促成主要材料皆由國內製造,保有技術與成本優勢,為國家創造具有顯著效益的能源產業。

二、計畫經費說明

建置分散式區域規模之大型儲能系統,推動綠能產業發展計畫本期特別預算編列 3,000 萬元,經費主要用於購買鋰電池材料製程與檢測及儲能系統週邊維護等相關之設備,編列 500 萬元;聘雇相關研究開發人員及培養國內材料製造與儲能技術等相關工作領域之科研學生,編列 1,714 8,000 元;購買實驗相關耗材、機械設備維護、儀器設施使用及測試,編列 785 2,000 元。

三、預算案編列情形

綠能建設-建置分散式區域規模之大型儲能系統,推動綠能產業發展計畫第 5 期特別預算案計編列 3,000 萬元:業務費 2,295  2,000 元、設備及投資 500 萬元、獎補助費 204 8,000 元。 

貳、數位建設

建構開放政府及智慧城鄉服務-民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫

一、計畫重點

為強化物聯網技術於城鄉發展之應用,行政院於「建構民生公共物聯網(106–109 年)」計畫及「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫(110–113 年)」中積極推展多項環境監測系統之建設,其中有關空氣品質監測系統部分,由環境部負責之硬體建設已完成 10,000 PM2.5 感測器的佈建,中研院分支計畫則著重於數據之應用,負責發展台灣地區高解析度空氣品質診斷與預報模式,藉由提升空氣品質預報的精準度,協助主管機關有效掌握空氣品質的時空變化,進而及時採取有效的應變措施,降低民眾的健康風險。

環境監測資料是改善空氣品質預報及進行污染事件診斷的重要基礎,空品物聯網的佈建已經成功將 PM2.5 的監測設施推展至社區之中,本計畫透過蒐集和分析空品物聯網的資料,搭配以大氣物理化學為基礎的數值模式,逐步將空氣品質預報的空間尺度由現在跨多縣市的空品區提升到單一縣市尺度,預計在第五期計畫將成果進一步推展至「核心都市」的「3 小時」分時預報,此項成果不僅可強化空氣品質預報與縣市政府應變計畫的連結,也將使空氣品質預報的資訊更加貼近民眾的生活。

本計畫的預報模式應用於執行臺灣地區高解析度空氣品質預報測試,並建立空氣品質模擬資料開放架構,每日產出未來 72小時PM2.5 及臭氧預報,其圖資公開展示於民生公共物聯網資料服務平台(https://ci.taiwan.gov.tw/dsp/Views/dataset/forecast_air. aspx)提供各界參考,並開放相關資料下載連結,提供環境部及相關單位或資訊服務業者進行後續運用。

統計本計畫 112 年度的預報績效顯示:整體空品區 AQI 等級之 3 日預報正確率為 70%,與前一年度相當,對空品區 AQI>100之事件預報正確率為 56%,較前一年度 45%大幅提升;將於第 5期計畫持續應用中研院基礎科學研究的成果,致力提升空氣品質預報作業的正確率至 75%以上,並將與其他計畫團隊合作,整合監測儀器與資訊分析專業成為一個新的環境資訊服務模式。

二、計畫經費說明

民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫本期特別預算編列1,200 萬元,預算項目說明如下:

(一)約用人員酬金 681 萬元:聘用 10 名博/碩士級約聘人員投入專案研究工作,相關人員同時也得以培養專業技能,後續可投入環境資訊業界貢獻所學。

(二)實驗材料費 369 萬元:為充分瞭解 PM2.5 感測器的精準度以及污染熱區的實際情況, 需進行實際環境及關鍵污染源 PM2.5 物理化學特徵的調查研究,此項目包括實驗室所需之材料、藥品、以及消耗性儀器零件等購置費用。

(三)其他費用 150 萬元:為瞭解工業污染源高煙囪排放之污染物特徵,須委請具專業證照之機構(人員)協助執行調查研究工作。

三、預算案編列情形

數位建設-建構開放政府及智慧城鄉服務-民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫第 5 期特別預算案計編列 1,200 萬元,全數為業務費。

 

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