隨著全世界石化能源的不斷消耗,石油的價格也隨之水漲船高,讓全球各國再度重視能源的重要性。二十一世紀人類面臨的十大重要議題也以能源為首。電能是目前所有能源當中,使用最便利,轉換效率也最高的能源種類,因此,在人類未來的文明發展上,將有更多的工具或設備改用電能。對於現有已使用電能的儀器或設備則將朝向更有效率使用電能的方向發展,因此電能處理的技術就成為一項十分重要且具有前瞻性的重要科技。
隨著半導體技術的進展,電能的轉換與處理越來越仰賴半導體電子零件。電力電子學便是一門研究如何利用半導體功率元件,來達成電能處理的新興研究領域。目前的電機、電子產業,依據電力電子研究領域扮演角色之輕重,可以概分為以電力電子技術為主角的核心電源產業和以電力電子技術為配角的輔助電源產業。另外,除了電機、電子產業之外,還有跨領域的新創產業更是要借重電力電子技術,才能實現新的功能以及滿足新的要求。表一所列為電力電子研究領域相關產業的簡略分類表。
但是,不管是核心電源產業、輔助電源產業還是新創產業,電力電子技術都是這些產業中不能缺少的一部份。沒有電力電子技術的支援,這些產業的規模都無法再擴大,價值無法再提昇。舉例來說,美國的Darnell Group預測,不斷電系統(UPS)市場到2006年時,全球市場總值為72億美元,年複成長率為6.1%;通訊電源全球市場總值為96億美元,年複成長率為8%。歐洲再生能源委員會(European Renewable Energy Council)更是規劃歐盟15國到2020年時,再生能源發電量將佔總發電量的35%。德國商業通訊公司(Business Communication Company)預測直流/交流換流器(變頻器)在2005年的全球市場總值為100億美元,年複成長率為13%。從這些市場預測數字來看,電力電子研究領域相關產業的產值呈現穩定的成長。因此,電力電子研究領域的人力需求可以說是與日俱增。如何培養更多、更優秀的電力電子人才,將是未來這些產業所必須面臨的人力資源挑戰。
電力電子研究領域相關產業的簡略分類表
產業類別
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產業名稱
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核心電源產業
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不斷電系統 (UPS)
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交流/直流電源供應系統
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直流/直流轉換器
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直流/交流換流器 (變頻器)
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通訊電源
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再生能源發電系統 (太陽能、風能)
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主動電力線調節器 (APLC)
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電動機驅動器
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電池充放電系統
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輔助電源產業
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家電產品 (如電視、音響、電扇等)
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照明設備 (如螢光燈、水銀燈等)
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手工具機 (電鑽、電鋸等)
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顯示設備 (LCD, LED等)
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3C產品電源 (電腦、手機等)
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新創產業
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燃料電池發電系統
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取代液壓傳動之電動傳動系統
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電源晶片 (Power IC)
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生物機電 (高壓脈衝殺菌、旋轉電場經皮給藥等)
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電動車
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電子量測儀器
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醫療儀器
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有鑑於電力電子技術的蓬勃發展,國內已逐漸有大學成立相關的研究中心。例如國立清華大學已於2003年成立「先進電源科技中心」,目前有19位研究教師,研究方向分為:功率半導體、電力系統、電磁相容、馬達驅動、電能轉換等五組。另外,台灣科技大學則在教育部技職院校發展特色的推動下,於2003年成立「電力電子技術研發中心」,目前有16位研究教師,以綠色能源與電能科技為兩大研發主軸。所以,從能源使用、科技發展、產業動向,到教育研究等各方面,都可以看出電能應用的重要性以及未來發展的潛力。
因此,成立一個可以整合多方位電能技術的研究中心不但符合時代的需求,更可以讓研究的能量與成果快速累積與成長。此研究中心具有之特色為精緻化的電能應用系統研究,並特別突顯出節省能源消耗、減少資源浪費以及具有環保意識的理念。