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光起電生──太陽光電發電系統

2003/08/05 經濟部能源局 點閱人次: 580

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■撰文:艾和昌

地處亞熱帶的台灣地區,陽光充足,日射量大,非常適合太陽能源之利用。尤其是台灣南部地區,幾乎終年陽光普照,太陽的能源更是源源不斷,是個適合發展太陽能應用的地區。

首要決定,發電用途

目前市面上將太陽光電發電系統歸類為三大類,包括:獨立型、混合型獨立式與市電併聯型系統。獨立型系統一般使用在高山、未開發地區等人煙較稀少的位置,因市電網路無法到達,故該系統需設置較大容量的蓄電池組。

混合型獨立式系統,主要應用在較大的獨立供電系統,並考量為系統設置成本分攤與燃料供應持續性問題,系統中輔助發電機除傳統柴油發電機外,亦可考慮使用風力發電機與之相輔相成,以補充電力之不足;因有輔助發電裝置,可減半設計蓄電池組之設置容量。

市電併聯型系統較適用於市電網路便利地區,系統上太陽電池陣列產生電力與市電網路併聯,彼此間利用一自動轉換開關做切換,當日照充足時,負載用電採用太陽能,若是日照不足時即切換至市電供電,因此不需設置蓄電池組。由於市電併聯型系統可將太陽光電發電效能完全發揮,故目前經濟部能源會將該系統做為未來示範推廣要項。

元件相組,光起電生

在系統設置前須先計算負載總耗電量,並依供電用途決定系統類型。一般而言,系統架構主要包括直交流電力轉換器、太陽電池模組、蓄電池組及充電控制器、控制盤等部份,以下分別就這些元件做說明:

一、直交流電力轉換器:由於太陽電池產出電力為直流電,而一般家用電力為交流電,故需該裝置作電力轉換,目前許多商品化直交流電力轉換器內含不少附加機能,就像一部系統電力調度中樞,選購時應考慮適用性及未來擴充性,以達到最佳能源與經濟效益。

二、太陽電池模組:主要有單晶矽與多晶矽兩種,前者光電轉換效率較高,但單價亦較貴,模組需經串聯以配合直交流電力轉換器輸入電壓規格及負載總耗電量。由於設置地點一般多為頂樓或屋頂,四周環境應盡量避免遮蔭;其安裝需朝向正南方,傾角則為當地緯度,以台灣本島而言,傾角約23.5度。

三、蓄電池組:最主要的功用在於能將太陽電池陣列供給負載後多餘之電力儲存,而在夜間或陰雨天日照不足時,將電力由蓄電池輸出供應負載使用。若系統採用獨立型,則蓄電容量約為發電容量的10倍;若是系統採用混合型獨立式,則蓄電容量約為發電容量四倍;若為市電併聯型,則無須規劃蓄電池組。此外,為避免過充而損害蓄電池,需於蓄電池組充電電路上加裝充電控制器。

為考慮日後維修安全,系統上於太陽電池總輸出端及蓄電池組總輸入端需裝置直流離斷開關。另有控制盤面包含室外集線箱、直流配電箱、交流配電箱與變壓器,總合以上各元件方成為一完整系統架構。(本文作者為南台科技大學機械工程系副教授)


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