[工程研究] 離網型太陽能系統與鋰離子電池儲能系統於高山上的長期使用: 台灣玉山排雲山莊案例研究 [Engineering research] The Long-Term Usage of an Off-Grid Photovoltaic System with a Lithium-Ion Battery-Based Energy Storage System on High Mountains: A Case Study in Paiyun Lodge on Mt. Jade in Taiwan

獻慶把這幾年的在玉山排雲山莊，進行太陽能儲能系統改進工程的結果，整理一下，並將成果發表於國外期刊Batteries上，在文中，也分享一下高山工程的經驗。

這篇文章主要分享投稿國外期刊Batteries的過程跟感想。

對玉山排雲山莊離網型太陽能系統與鋰電池儲能系統有興趣的朋友們，可以直接參考文章(連結附在下面)
The Long-Term Usage of an Off-Grid Photovoltaic System with a Lithium-Ion Battery-Based Energy Storage System on High Mountains: A Case Study in Paiyun Lodge on Mt. Jade in Taiwan 連結: Batteries 10 (2024) 202

論文資訊

Title: The Long-Term Usage of an Off-Grid Photovoltaic System with a Lithium-Ion Battery-Based Energy Storage System on High Mountains: A Case Study in Paiyun Lodge on Mt. Jade in Taiwan
Author: Hsien-Ching Chung
Journal: Batteries 10 (2024) 202
DOI: 10.3390/batteries10060202
Abstract: Energy supply on high mountains remains an open issue since grid connection is not feasible. In the past, diesel generators with lead–acid battery energy storage systems (ESSs) were applied in most cases. Recently, photovoltaic (PV) systems with lithium-ion (Li-ion) battery ESSs have become suitable for solving this problem in a greener way. In 2016, an off-grid PV system with a Li-ion battery ESS was installed in Paiyun Lodge on Mt. Jade (the highest lodge in Taiwan). After operating for more than 7 years, the aging of the whole electric power system became a critical issue for its long-term usage. In this work, a method is established for analyzing the massive energy data (over 7 million rows), such as daily operation patterns, as well as the C-rate, temperature, and accumulated energy distributions, and estimating the health of the Li-ion battery system. A completed electric power improvement project dealing with power system aging is reported. Based on the long-term usage experience, a simple cost analysis model comparing lead–acid and Li-ion battery systems is built, revealing that expensive Li-ion batteries can compete with cheap lead–acid batteries for long-term usage on high mountains. This case study can provide engineers and researchers with a fundamental understanding of the long-term usage of off-grid PV ESSs and engineering on high mountains.

中文翻譯:
題目: 離網型太陽能系統與鋰離子電池儲能系統於高山上的長期使用: 台灣玉山排雲山莊案例研究
作者: 鍾獻慶
期刊: 電池 10 (2024) 202
DOI: 10.3390/batteries10060202
摘要: 由於電網連接困難，高山上的能源供應仍然是一個懸而未決的問題。過去，大多數情況下採用鉛酸電池儲能系統(ESS)加上柴油發電機。最近，採用鋰離子(Li-ion)電池的ESS的太陽能(PV)系統已經可以用更環保的方式解決這個問題。2016年，玉山排雲山莊(台灣最高山莊)安裝了鋰離子電池ESS的離網型太陽能系統。運作7年多後，整個電力系統的老化成為長期使用的關鍵問題。在這項工作中，建立了一種方法來分析能源大數據(超過700萬筆)，例如日常運行模式，以及C率、溫度和累積能量分佈，並評估鋰離子電池系統的健康狀況。本文同時對處理電力系統老化問題，提出電力系統改善計畫及完整的處理報告。根據長期使用經驗，建立了一個簡單的鉛酸和鋰離子電池系統成本分析模型，揭示了昂貴的鋰離子電池可以與廉價的鉛酸電池競爭在高山上的長期使用。此案例研究可以讓工程師和研究人員對離網型太陽能ESS的長期使用和其高山工程有基本的了解。

審稿系統有提供文章的一些訊息

Manuscript Information
Received Date: 5 May 2024
Revised Date: 4 June 2024
Accepted Date: 8 June 2024
Published Date: 13 June 2024
Submission to First Decision (Days): 33
Submission to Publication (Days): 38
Round of Revision: 1
Size of PDF: 13301 KiB
Word Count: 12146
Page Count: 31
Figure Count: 14
Table Count: 4
Reference Count: 128

NOTE: 有些訊息蠻有趣的，例如: 本文有12146個字。這個我平常不會去算自己寫幾個字。看系統給出來，還蠻有趣的。

預印本 (preprint)
arXiv: https://arxiv.org/abs/2405.04225

投稿過程及出版事項處理

獻慶為了這個研究主題，找個新期刊來投稿。

正好有個外國期刊叫做”Batteries“，他們也接受case report，適合投稿該文章。

過程

2024-05-05

Submission Received

2024-05-28

已經收到兩個reviewers的回應，期刊編輯e-mail通知文章需要Major revision，說7天內要處理完成revise動作

2024-05-29

又收到一個reviewer的回應。所以共有3位reviewers給出建議。編輯要求6月4日前把稿件改好上傳。

Please revise your manuscript according to the THREE reports and return your revised version before 4 June 2024.

2024-06-04

Submit revision

終於在規定截稿日當天投稿完成。

多了2張圖，內容從28頁變成32頁。

2024-06-07

期刊編輯寄e-mail通知，要處理後續動作，來決定是否要accept。 這時候，上投稿系統看，會發現評審那邊的意見是，稿件OK。 看來，現在就是要處理行政流程。

有3個動作要處理

1. “Open Review” Confirmation
2. “Sole Author” Confirmation
3. “Authorship Contribution Form” and “Conflicts of Interest Form”

第一項是確認”公開審稿”。

如果同意，那審稿中的評審建議跟作者回覆都會開放在網路上公開出來。

難得可以選這樣，這次就來試試”公開審稿”。

第二項是確認”唯一作者”。

編輯相當慎重地要跟我確認，我是否是該文章的唯一作者，避免未來產生爭議。

沒想到他這麼慎重，當然是回答我就是”唯一作者”，不用爭議。

第三項就是簽署文件。簽署作者貢獻文件。簽署研究衝突文件。

當天全部把三項都處理完，回信給編輯。

NOTE: 原來作者貢獻有這麼多項目可以填，長見識了。 (1) Conceptualization, (2) Data curation, (3) Formal analysis, (4) Funding acquisition, (5) Investigation, (6) Methodology, (7) Project administration, (8) Resources, (9) Software, (10) Supervision, (11) Validation, (12) Visualization, (13) Writing - original draft, (14) Writing - review & editing.

期刊編輯當天又寄e-mail通知，需要提供圖形摘要(Graphical Abstract)，建議使用Arial字型。

我把重點圖整理一張，畫出來，直接回信。

2024-06-08

期刊編輯寄e-mail通知，稿件已接受(Paper accepted)。

We are pleased to inform you that the following paper has been officially accepted for publication.

搞那麼久，就是為了看到這句啦! 讚! ^_^

接下來，又要處理其他工作了。編輯這封信裡面，有說建議上傳”video abstract”。

看來就是要製作摘要影片(Video Abstract)，點進連結後，上面有提示”Only upload mp4, webm, ogg files”，看來要照遊戲規則製作影片了。

NOTE: 在審稿系統裡面，竟然還有”接受證書(Acceptance Certificate)”可以下載，而且還有A4跟A5兩種尺寸可以選擇。真是有趣。

NOTE: 在審稿系統裡面，可以看到編輯決定(Editor Decision)。原來6月7日就決定接受稿件，而e-mail是到6月8日才發出。

Editor Decision
Decision: Accept in current form
Decision Date: 7 June 2024

2024-06-11

1. 摘要影片(Video Abstract)製作完成，透過專用連結，上傳成功。
2. 出版社通知要定稿了(proofreading)，要做最終檢查，確認稿件是否OK。限時24小時內搞定。

Final Proofreading Before Publication

Please upload the final proofread version of your manuscript within 24 hours.

在proofreading的過程中，發現出版社連題目都小改了一下，一般是不會去動作者設定好的題目名字，從這點，可以感受到出版社的嚴謹。

看來影片標題又要重做了。

當天下午搞定proofreading，上傳稿件。

很意外地，出版社晚上又來信，說有幾個問題要修正。

這算是第2次的proofreading，同樣限時24小時內搞定。

這個狀況獻慶也是第一次遇到，可能原因是，第一次proofreading的pdf檔中，highlight文字並沒有附上提示說明，因此僅能針對highlight文字本身進行proofreading。

在第2次的proofreading時，出版社就有針對highlight文字進行說明。

第2次的proofreading，很快就結束，檔案處理好後，直接e-mail回去。

2024-06-12

出版社來信確認，請問文章的投稿類型究竟是”case report”還是”article”。

這文章從一開始投稿，就在投稿系統選定”case report”，這個沒有爭議。

回信case report，搞定。

2024-06-13

出版社來信通知，正在進行XML轉檔，一到二日後，將會發布在網路上。

大約晚上17:30左右，審稿系統上面提示”Website online”。表示文章已經正式上線。上網就看得到，也可以看到DOI放上去了。

不過此時，DOI後面寫著”registering DOI”，表示目前正在註冊DOI，所以要等註冊完，DOI才會生效。

接著收到出版社的e-mail，正式通知文章上線，並且附上問卷調查，詢問這次的出版感受。

過了幾小時後，DOI註冊完畢，開始生效。

這樣整個出版流程，就結束了!

以傳統論文發表工作而言，做到這裡，這樣就算，完工!

2024-06-14

由於在網頁上沒看到Graphical Abstract跟Video Abstract，於是獻慶就寫e-mail去詢問Section Managing Editor。

沒有意外，就出現意外了!

發生了”台灣問題”!

2024-06-17

下午4點半左右，看到網頁上出現Video Abstract，但還沒看到Graphical Abstract。

2024-06-18

中午12點左右，看到網頁上出現Graphical Abstract。

台灣問題

只要是打國際賽，台灣永遠是個問題。

早期聽老教授們說，投稿學術論文時，有出版社還會自動幫忙改國名，把Taiwan改成ROC或PRC，完全不尊重作者意願。

這次應出版社要求，製作了一個摘要影片(Video Abstract)，也用其系統上傳影片了。結果竟然沒有放到網頁上。經過詢問是摘要影片中的聲音，產生問題。

聲音中講到: “Taiwan is a country” (台灣是個國家)

編輯認為她有決定權，並且不要提及”國家”或”領土”。

編輯的回應:

During our review, we noticed a minor revision that needs to be made. We note that in your Video Abstract audio, Taiwan is listed as a country. MDPI remains neutral, and we understand that borders and territories may have particular relevance for authors in describing their research or in an author or editor correspondence address, and should be respected. Content decisions are an editorial matter. Should you have any concerns, we suggest that one option if appropriate could be to refer to the location without any reference to ‘country’ or ‘territory’.

中文翻譯:

在我們的審查過程中，我們注意到需要進行一個小的修改。我們注意到，在您的視訊摘要音訊中，台灣被列為一個國家。 MDPI 保持中立，我們理解邊界和領土可能與作者描述其研究或在作者或編輯通訊地址中具有特殊相關性，因此應受到尊重。內容決定是編輯問題。如果您有任何疑慮，我們建議在適當的情況下，一種選擇是提及位置，而不提及‘國家’或‘領土’。

這就是她的立場了。

時間會讓很多立場，有趣地現形。

期刊官網的影片，在經過修改後，順利上架了。

另外，我就放個影片，來個2秒嗶，長嗶聲，當作對照組，你懂的!

影片放在這裡:

YouTube: A Case Study of the Long-Term Usage of the Off-Grid PV ESS in Paiyun Lodge on Mt. Jade in Taiwan

就留個底吧! 見證一下，獻慶曾經遭遇過這個問題!

繳論文處理費 Article processing charge (APC)

這次全部的APC是 2700 CHF (瑞士法郎)，折合美金約3028元，折合新台幣約97973元。

就用新台幣10萬來看就好，可見學術行情。

而且編輯來信通知，需在文章接受後，10天內完成付款。

2024-06-11 繳費完成。

匯率參考:
CHF to NTD: 36.08
USD to NTD: 32.41
CHF to USD: 1.11
(2024-06-08，使用google查詢)

公開評審報告

在這個越來越追求公開透明的時代，連學術評審都有機會選擇”公開評審報告(Open Review)”。

原本獻慶沒有太考慮這個項目，但出版社，前前後後跟發確認信，最少三次。

好吧! 既然這麼認真，那大家就來認真一下吧!

選了Open Review。

現在，在網頁的”Review Reports”點進去，就可以看到完整的評審報告。

而且可以看到評審員資訊。

三個評審，只能看到兩個的原因是，第二位評審選擇匿名。

看來出版社會尊重評審的選擇。

儘管選擇匿名，評審報告仍然是全面公開。

這個很有趣。

這次算是體驗一把!

第一輪評審

第一輪評審，三位評審回應都不一樣。看狀況，有可能進入第二輪評審。

評審意見簡述

評審有四個選項可以跟編輯建議
(1) 接受 (Accept)
(2) 小改 (Minor revision)
(3) 大改 (Major revision)
(4) 退稿 (Reject)

但我們看不到他選什麼選項，除非他寫在評論中。

評審1:

1. 文章要改
2. 建議編輯: 沒寫在評論中
3. 文章有價值
4. 英文要改 (Moderate editing of English language required)

關鍵話:

The results provide valuable empirical references for long-term energy solutions in alpine environments.

中文翻譯:

這結果對高山環境的長期能源解決方案，提供有價值的實際參考。

評審2:

1. 文章OK
2. 建議編輯: 小改 (minor revision)
3. 英文OK，不用改 (English language fine. No issues detected)

關鍵話:

Generally speaking, the reported work could provide useful information and insights for future development of off-grid energy storage systems.

中文翻譯:

大致上，這個報告對離網型儲能系統的未來開發，可提供有用資訊跟觀點。

評審3:

1. 文章要改
2. 建議編輯: 沒寫在評論中
3. 我不看英文品質 (I am not qualified to assess the quality of English in this paper)

回應評審建議及問題

三個評審加起來共13個問題。

有些問題還蠻有趣的，就分享一下。

建議: 增加說明如何處理數據

獻慶的看法:

評審很厲害，這段原始數據的處理方式，在初稿是直接省略跳過。直接去討論數據。

評審還是建議寫上。

當時沒寫，是因為，過程很冗長，有可能會造成讀者陣亡。

既然評審問了，就補充一下資料，順便放一張新的圖來說明。

結果就擴充了快兩頁的內容。

700萬筆的原始數據，主要問題出在時間的準度，需要調整。因為BMS內部的時鐘，沒有跟網路對時，經過數年的運作後，第一筆資料跟最後一筆資料差了4個多小時。

主要的數據處理，就是要把這4個小時的時間誤差給調整回去。

所以就要寫程式調整時間 (不是用excel慢慢拉儲存格歐)。

700萬筆的數據，也沒辦法用excel去畫圖，就直接講用MATLAB畫圖。

為了增加數據處理速度，也要導入平行運算的功能。用12個CPU核心來算，就快多了。

建議: 增加說明高山環境對電池的影響

獻慶的看法:

目前還沒看到這方面的研究不多，但可以從兩個物理量來評估，去思考這個問題。

第一個是溫度，第二個則是壓力。

溫度方面，若電池放置於戶外，就有可能會過低溫，造成電池充放電困難。例如: 鉛酸電池低 而戶外，也有日夜溫差過大的問題，會造成電池壽命變短。

若電池放置於室內，隔熱環境良好，加上其他設備運作時所產生的熱，電池溫度就有可能很適中，也不會有日夜溫差過大的問題。像這個案場就是位於室內。

壓力方面，高山氣壓低，對於軟包型態的電芯就會有膨脹問題產生。

另外一點就是電池安全洩壓閥的開閥壓力，由於開閥壓力是針對在平地應用時所設計，所以移到氣壓較低的高山，外部壓力下降，可能會造成提早開閥。

建議: 在圖中，使用Palatino Linotype字型

獻慶的看法:

原本的圖，裡面的字都是使用Arial字型。這是投稿通用字型。

這個建議一個很困難的地方就是，所有的圖都要換字型。別看這個好像是不起眼的動作，就換個字型而已，很難嗎?

事實上，真的很難。

列出幾個問題點:

1. 在投稿過程中，太久了，忘記原始圖檔放在電腦中哪個位置。
2. 如果是多人合作案，還有可能忘記是誰處理某張圖，中間經過幾個人處理，最後誰處理，該找誰討檔案。
3. 有可能每張圖是在不同軟體上繪製，不一定該繪圖軟體支援某個特定字型。
4. 改完字型後，圖形版面會不會飄掉，需不需要重新調整圖面。會不會誤殺某些物件，造成圖形缺失。

有些人，光改圖，也有可能花掉幾周，甚至到近一個月。

當然，也可以不理這個建議，畢竟一堆人發在這個期刊上的圖片，裡面的字都不是Palatino Linotype字型。

不過獻慶還是花了些時間，學習如何修改成該字型。

這樣整篇文章的字型就一致了。

第二輪評審

第二輪評審，三位評審中有兩位回應。都是不廢話，講了修改後的稿件OK。

關於期刊Batteries

官網簡介

Batteries is an international, peer-reviewed, open access journal on battery technology and materials published monthly online by MDPI. International Society for Porous Media (InterPore) is affiliated with Batteries and their members receive discounts on the article processing charges.

Open Access: free for readers, with article processing charges (APC) paid by authors or their institutions.

High Visibility: indexed within Scopus, SCIE (Web of Science), Inspec, Ei Compendex, CAPlus / SciFinder, and other databases.

Journal Rank: JCR - Q2 (Electrochemistry) / CiteScore - Q2 (Electrochemistry)

Rapid Publication: manuscripts are peer-reviewed and a first decision is provided to authors approximately 17.7 days after submission; acceptance to publication is undertaken in 3.4 days (median values for papers published in this journal in the second half of 2023).

Recognition of Reviewers: reviewers who provide timely, thorough peer-review reports receive vouchers entitling them to a discount on the APC of their next publication in any MDPI journal, in appreciation of the work done. Sections: published in 5 topical sections.

Impact Factor:
Impact Factor: 4.6 (2023); 5-Year Impact Factor: 5.3 (2023)
Impact Factor: 4.0 (2022); 5-Year Impact Factor: 5.1 (2022)

資料來源: Batteries官網 https://www.mdpi.com/journal/batteries (2024-06-05, 2024-07-01擷取內容)

Impact factor計算

以下是查詢Journal Citation Reports™所得

Calculation 2022 journal impact factor

Journal Impact Factor™ is calculated using the following metrics:

Citations in 2022 to items published in 2020 (245) + 2021 (328) = 573

Number of citable items in 2020 (59) + 2021 (85) = 144

573 / 144 = 4.0

由於Batteries發了一堆Special issue，有很大比例的文章都在Special issue下面。我們才會看到文章基數是144篇，這個奇怪的數字。

我們拿Impact factor 3.9的IEEE Access來進行對比就好。

以下列出IEEE Access的2022 journal impact factor

Journal Impact Factor™ is calculated using the following metrics:

Citations in 2022 to items published in 2020 (78,819) + 2021 (39,678) = 118,497

Number of citable items in 2020 (17,824) + 2021 (12,391) = 30,215

118,497 / 30,215 = 3.9

比較完後，突然懂了。

難怪有人評論，MDPI的Impact factor是靠Special issue來技巧性提高。把citation很低的文章放在Special issue。這樣就不會進入Impact factor計算時的分母了。然後，用Review文章來操作期刊正文中的文章的citation。

感想

1. 很努力地寫了這個文章，然後投稿被拒絕後，又忙著工作，有段時間就把這件事情忘記了。

   過了快一年，想到說，畢竟這是團隊的工作成果，總是要發表出來，彰顯團隊努力。

   感受到這個文，已經不是個人作戰了，而是for team，使命感上身，就又去踢鐵板了。

   再投稿試試!

   感謝整個工作團隊在各方面的支持，讓獻慶的工作得以順利完成!

   僅以此文章，來表達獻慶的感謝!

2. 特別感謝林榮豐(強哥)，超強的整合能力，把專案的大小事情，直接打包帶走。

   一個專案要完成，不是只有文章裡面寫到的這些，還有很多瑣碎的大小事。

   很多事情，強哥也是第一次遇到，但也是一關過一關，其精神讓人敬佩，也不負其”越戰越強”稱號。儘管年紀大了，還不斷在學習新東西，搞新花樣，精神可佩。

   在此感謝強哥!

3. 700萬點，我到底看了什麼數據。

   腦袋一片空白，這是初期獻慶碰到這些數據的感受。

   但當開始下手處理數據後，慢慢地有些靈感。

   加上獻慶之前做過太多電池測試的實驗，累積大量經驗，因此會有想針對這數據中的重點去分析。

   這樣才能大量簡化，分析流程。

   一邊分析，又一邊學習新的分析處理技術，收穫不少。

4. 其實評審都”教會”我許多東西

   你說被問問題，怎麼會是”教”?

   正是這些關鍵問題，讓我重新思考，再去查詢資料，重作測試，又學到許多新的知識。也算是”教會了”。

5. 看一次Impact factor的計算，就會發現期刊也有技術性動作，來提高自己的Impact factor。

   這點還挺有趣的!

6. 出版社對作者的時間相當要求，7天就要改稿完畢，1天就要校稿完成，可以感受到出版社對於”速度”這個項目的要求。

   可能不適合獻慶這種”慢工出細活”的習慣。這次算是實際嘗試，有經驗過就好。

7. 被Impact factor 1點多的台灣期刊，以”不適合”退稿後。轉投一個Impact factor 4.6的國外期刊，被接受，還真有爽度。(講完就爽完了，結束，哈!)

   其實，退獻慶稿件的編輯，講話很中肯，也有給建議。只是被退稿這件事，仍然是一大重挫，對心情的傷害也不小。

   做人嘛! 被拒絕! 總是痛苦!

   只好消化情緒後，再往後面走囉!

   退稿信件內容:
   (可以看到編輯中肯的態度)

   I regret to inform you that we have now considered your paper, but unfortunately feel it unsuitable for publication inJournal of Industrial and Production Engineering. If available, further feedback on your manuscript is included at thebottom of this email. You are now free to submit your manuscript to another journal.

   Your manuscript may be better suited to one of Taylor & Francis’ other journals, and the Taylor & Francis editorialteam might be in touch with some specific suggestions.

   Thank you for considering Journal of Industrial and Production Engineering. I hope the outcome of this specificsubmission will not discourage you from the submission of future manuscripts.

相關連結

The Long-Term Usage of an Off-Grid Photovoltaic System with a Lithium-Ion Battery-Based Energy Storage System on High Mountains: A Case Study in Paiyun Lodge on Mt. Jade in Taiwan
Batteries 10 (2024) 202

arXiv: Long-term usage of the off-grid photovoltaic system with lithium-ion battery-based energy storage system on high mountains: A case study in Payiun Lodge on Mt. Jade in Taiwan

MDPI: Batteries

Wikipedia: Arial

Wikipedia: Palatino