能夠有穩定及足夠的電源，絕非必然，即使是發達國家，包括美加等地，都會因為極端天氣的出現，而引發大停電，影響民生。電力能源供應對社會來說，仍然是一大挑戰，為此，香港理工大學正式成立「電網現代化研究中心」，期望聚集來自世界各地的電網專家，推動不同企業與多間合作大學共同研發。理大電機及電子工程學系系主任兼電網現代化研究中心主任鍾志勇教授指出，將推動研究中心發展為電網領域的科研及知識轉移重要平台，聯手港深創科園，拓展試驗場地。
香港致力爭取在2050年前實現碳中和，政府亦已提出四大減碳策略，分別為淨零發電、節能綠建、綠色運輸和全民減廢，積極從源頭減低碳排放量。事實上，加速過渡至可再生能源，在太陽能發電場、儲能系統、電動汽車等大規模接入電網，已是大勢所趨。不過，近年世界各地極端天氣事件頻繁發生，氣候變化愈來愈難測，加上電網和供電設備老化等問題，各地大規模停電事件與日俱增。全球電力供應的可靠性正面對前所未有的挑戰，凸顯現存電力和能源系統對創新解決方案的逼切需求。
旨在成為合作平台
從今年初至6月30日，香港曾發生7次供電事故，原因包括受不穩定天氣影響、被雷擊中、受山火波、電纜接頭老化、物料瑕疵導致跳電電壓驟降。鍾教授提到，在極端天氣之下，可靠的電網已愈來愈受到關注，他在加拿大長期致力於電力系統穩定性和運行、智慧電網等方面的開創性研究，為預防電網大規模停電、促進現代化和新能源消納作出了貢獻，亦是首位美國境外當選者，擔任 2024-2025 年度電氣與電子工程師學會（IEEE）電力與能源協會（Power and Energy Society, PES）候任主席。對於電網現代化的進程，他認為是一個跨學科的研究，涉及不少數據，需要依賴大數據及人工智能作分析，理工大學電機及電子工程學系能培育相關人才，而「電網現代化研究中心」，則致力促進電網現代化技術的創新與應用，推動以新能源為主體新型電力系統的構建，並助力香港及國家實現碳中和及能源可持續發展的目標。
「中心首批合作夥伴包括35家機構及26所大學，另邀得五位在能源電力領域貢獻卓著的專家學者擔任名譽顧問，分別是中國科學院院士周孝信教授及程時杰教授、中國工程院院士薛禹勝教授及余貽鑫教授，以及理大電動車研究中心主任、電機及電子工程學系傑出講座教授兼中國工程院院士陳清泉教授。首數年是重要投資期，投放在研發的經費預計為千萬元。」
鍾教授提到，「電網現代化研究中心」將圍繞多個能源電力系統新興科技發展領域，例如通訊、感測器、微電子、人工智能、大數據及機械人，希望以理大校園作為「生活實驗室」，進行各種創新研究、業界標準認證、學術交流及人才培訓。並期望成為全球領先的電網現代化合作研究及知識轉移中心，一個讓專家能夠互相交流的平台，實踐使命。包括推動有影響力的跨學科融合創新，研發安全、可持續且經濟高效的電力與能源系統。吸引並培養全球頂尖人才，將其塑造為電力與能源領域的專家。搭建國際性的電網現代化交流平台，推動與全球學術界、工業界及政府機構的深度合作與知識共享。促進尖端電網和可持續能源技術的研發、示範與部署，協助大灣區智慧碳中和示範區的建設，及促進與行業、政府之間的知識轉移活動。
尋求合適應用場景
香港人煙稠密、高樓林立，極需要可靠的電力供應，也為未來智慧城市電網現代化創新技術的研發、示範、測試和應用提供了理想的場景。當然，「電網現代化研究中心」亦肩負著尋找更多應用場景的使命，讓技術能夠落地使用。鍾教授早前便到了深圳供電局、廣州供電局作交流，亦得到港深創科園、中電、港燈的支持，未來會尋找更多適當的應用場景，這樣才可以印證中心的科研成果。
至於電網設備老化，是另一個需要正視的現象。不只是香港，全球也有相關的情況，維護費昂貴，但若重新鋪設，更是天價。「當全球致力爭取在2050年前實現碳中和時，必然加速向可再生能能源過渡，在太陽能發電場、儲能系統、電動汽車等大規模接入電網，對電網的衝擊不少，假設對接不成功，便會浪費了能源；接上了，亦需要保持穩定，一旦輸出有問題時，電網的頻率改變，有機會整個電網垮掉，所以必需小心處理。間歇性再生能源是需要儲能，但儲存可再生能源的電力卻相當昂貴，故此廉價、高效的儲能技術愈來愈受到重視。」
鍾教授解釋，國際能源總署（IEA）報告稱，各國若要實現氣候目標，必須在2040年增加或換新8,000萬公里的電網，也就是當前所有電網都必須重新翻修，否則電網興建速度趕不上，將額外造成數百億噸碳排。又預估2030年的電網投資規模必須增加一倍，達到每年6,000億美元以上，否則過去應對氣候變遷及確保供電無虞的努力都將化為烏有。「面對著這個機遇，相信不少企業都願意投放資金，故此，電網現代化研究中心亦希望藉著自身的影響力，推動各國及企業關注電網興建。而能源電力系統需加快技術升級，以實現電力系統現代化，降低因極端天氣等事件而出現停電風險。」
借助新興技術減低營運風險
將風電場、太陽能發電場、儲能系統、電動汽車等新設備和系統接入電網，對現有電力系統的可靠性和經濟運作將帶來了重大的風險，而為了降低風險，需借助新興技術，例如感測器、5G/6G通訊、微電子、人工智能、大數據分析、機械人。就以電動車為例，電池容量愈來愈大，如果沒有足夠充電設備及電量，是無法擴大電動車市場。
針對智能電錶的發展，「電網現代化研究中心」已與中電合作，幫助分析智能電錶，更準確地估計用戶的用電數據，有望減低電網管理成本。並已成功研發了電動車超充快速充電設備，具備高達540kW充電速率，當中的特別功能，可以通知車主電池的狀況如何，已正式在理工大學的Hotel ICON（唯港薈）安裝。此外，理大在年初已夥拍於河套區供電的中電、港深創科園管理層、顧問公司、承辦商，以及電動車充電樁等產品供應商，開設專責工作小組。港深創科園亦會作為智能電網的試驗中心，將為其宿舍、辦公室、研發中心及停車場等開放微型電網。
撰文：鄭敏琴 攝影：張展銳
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