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研究方向

智慧電網與儲能

以 AI 與訊號處理協助校內儲能系統運轉,並研究電力品質與電力電子。

彰師大校內頂樓鋼架上的太陽能逆變器與匯流箱。

彰師大校內設有 1 MW 電池儲能系統(BESS),並搭配太陽能發電,是亞洲第一座由大學營運的百萬瓦級儲能系統。實驗室以 AI 與邊緣運算協助其運轉:邊緣裝置以離散小波轉換(DWT)、短時傅立葉轉換(STFT)與 Huffman 編碼處理量測資料,再以 LSTM 類神經網路逼近並預測系統行為。

研究涵蓋整條鏈路:電池模組(荷電狀態、平衡、充放電倍率)、電力轉換系統(充放電、故障偵測、電壓、電流、諧波與功率因數)、電力系統動態與頻率,以及併接點的電力品質,目標是零耗能校園,呼應聯合國永續發展目標 SDG 7(可負擔的潔淨能源),特別是 7.A(加強國際合作,促進潔淨能源研究與技術的取得)與 7.B(擴建並升級基礎設施,提供現代且永續的能源服務);實驗室的國際實習計畫即是對 7.A 的實踐。實驗室也量測並建模超級電容與電池。

監測系統分為三層:邊緣層由智慧感測器量測設備;霧層由智慧集中器透過有線與無線傳輸匯集資料;雲端則由監控與資料擷取系統(SCADA)負責需量反應、分散式資源管理與營運資訊管理。在電池、電力轉換系統與電網之間,有一個監控、資訊交換與控制模組(MIC)負責邊緣運算:資料處理(DWT、STFT 與 Huffman 編碼)與資料分析(以 LSTM 逼近與預測)。

彰師大 1 MW 電池儲能系統的三層架構圖:邊緣層為設備與智慧感測器,霧層為智慧集中器,雲端為監控與資料擷取系統,旁邊是系統的電網、變電站、電力轉換系統與電池。

方塊圖:電池模組、電力轉換系統、電力系統與 SCADA 都連接到監控、資訊交換與控制模組(MIC),由它以 DWT、STFT 與 Huffman 編碼處理資料,並以 LSTM 逼近與預測進行分析。

系統量測到的波形,以標么值(P.U.)對取樣點數繪製。

這個方向延續楊老師在電力電子與電力品質的研究(見下方論文):小波式電壓驟降監測、閃爍量測、類神經網路電力擾動辨識、飛輪儲能、電池充電與諧振式轉換器。

歷屆碩士論文。 儲能方面,學生做出了電池平衡系統、具容錯能力的電池儲能系統與其兼具電池平衡、應用於直流微電網的版本,以及電池充電狀態與內部溫升的 AI 估測。電力品質方面則有嵌入式電壓閃爍量測系統、以 LSTM 預測太陽能系統電流諧波與多模態融合的太陽能電力品質分析。

相關專案

校內儲能系統的 AI 與邊緣運算

在校內儲能系統旁的小型運算裝置上壓縮量測資料,並預測系統接下來的狀態。

協助彰師大校內 1 MW 儲能系統運轉:邊緣裝置以離散小波轉換、短時傅立葉轉換與 Huffman 編碼處理量測資料,以 LSTM 類神經網路預測系統行為,並分析電力品質與太陽能整合,朝零耗能校園(SDG 7)邁進。

成員 朱冠軍

2023

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    C.-S. Wang, L.-R. Chen, W.-R. Yang

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    Wen-Ren Yang, Robert O'Connell, Chau-Shing Wang, Liang-Rui Chen

    2008 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), pp. 1–6

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    Chun-Hung Hu, Chia-Hui Lai, Wen-Ren Yang, Ching-Feng Chang, Tsair-Rong Chen

    2008 IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), pp. 293–298

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