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國內太陽能現況與系統介紹

大葉大學材料科學與工程學系兼任助理教授卓昀劭 01/09/2021 322 點閱

一、太陽能現況 

  隨著全世界對於環境保護意識抬頭節能減碳是國際趨勢,目前臺灣能源轉型以減煤、增氣、展綠、非核等潔淨能源發展方向,經濟部重大政策公告【12025非核家園是國家發展的重要目標之一,將同時確保電力穩定供應並兼顧降低空污及減碳。

  發展綠色能源內容中,主要以太陽光電及風力發電為主,目前經濟部訂定2025年再生能源發電占比20 %,預計2025年太陽光電裝置容量達20 GW,離岸風力裝置容量則達5.7 GW以上,近 10 年太陽能發電量每年平均成長89.6 %,而太陽能在2019年為綠能主力之一,總發電量 34.2 億度,占綠能的 26.3%,僅次於水力發電【2

  隨著綠能推廣太陽能發電系統銷售廠商隨之興起、興建太陽能電廠、架設太陽能屋頂等中小企業大幅成立,並將生產的電力投入自用或向台電售電。此外臺灣在太陽能電池的研發能量全球有目共睹,更是世界第二大量產國家,截止目前參考TrendForce綠能研究(EnergyTrend)資訊,2018年邁入1 GW至2019年累積裝置量達3.8 GW,目前2020年累積裝置量目標為6.5 GW【3,太陽能電池系統安裝量不斷提升,但臺灣地狹人稠也衍伸出可用農地或砍伐森林轉為太陽能電池系統安裝的問題,目前行政院農委會為了避免農地濫種電,減少爭議發生,已修法限制特定農業區及養殖漁業生產區不得變更設置太陽能,因此校園推廣太陽能系統安裝相對容易許多。

二、太陽能電池怎麼發電

  太陽能電池是以P型半導體材料與N型半導體材料形成P-N接合,後經由光照射吸收光能量再利用半導體的特性將光能量傳換成電能,並搭配光的抗反射層設計、電極最佳化設計提升光電轉換效率,以單晶矽太陽能電池元件為例,量產元件轉換效率約20—21 %,太陽能電池元件經由串並聯型成大陽能電池模組,目前主流為單矽晶PERC(Passivated Emitter and Rear Cells)太陽能電池通常為60片裝(270-340 W)與72片裝(>400 W)。

三、不同太陽能電池系統介紹與應用

  太陽能電池系統組成包含:太陽能電池模組進行發電導入DC box (直流電盤)進行電壓升降處理後藉由PV Inverter (直交流轉換器)將直流電轉換為交流電通入AC box (交流配電盤),導入負載進行做動即為太陽能電池系統,並且在安裝時需要注意周圍是否有遮蔭、明確的土地使用權且不需用地變更、建蔽率足夠、無違建、水質保護、環評問題,原則上皆可安裝。

  目前系統分三類型:獨立型太陽光電系統、併聯型太陽光電系統及防災型太陽光電系統(獨立/併聯混合型),太陽能電池系統安裝範例示意如圖1。

太陽能系統安裝實例與示意圖

  獨立型太陽能電池系統主要將光轉換為電存於蓄電池,白天由太陽光電系統發電並供負載及同時充電,夜間由電池放電供負載用電,多數校園太陽能電池安裝示範都用此系統,獨立型系統不與電力公司的配電電線併聯必須接續蓄電池儲備電力,十分適合應用於校園夜間用電,如路燈、訊號標示等等照明設備。

  併聯系統為市電負載併聯,平時與太陽光電系統併聯發電,並供負載,不夠的電由台電供電,併聯型系統又可分為可逆送電(Reverse Power Flow)的系統與不可逆送電的兩種類型。可逆送電的系統是可以將PV系統產生的多餘的電力販賣給電力公司的方式。由於PV系統的電力輸出受天候的影響,因此住宅等為了獲得穩定的電力,必須與電力公司的供電系統併聯。當太陽電池輸出的電力不敷所需時,不足的電力將會由電力公司的供電流入。相反的,當太陽電池的輸出電力有餘時,多餘的電流將逆送電(逆流)到電力公司的配電電纜線上,販賣給電力公司。

  台電在併聯時將會安裝電錶,回售之費率將以該年度經濟部公告的費率為準,在所有手續完成後民眾就可獲得售電收入,售出度數乘與躉購費率即為售電收入,相關費率可參考經濟部能源局依據再生能源發展條例所訂定之「中華民國一百零九年度再生能源電能躉購費率及其計算公式」【4進行參閱對照。此外,針對學校單位,太陽光電發電設備符合教育部「學校設置太陽能光電風雨球場作業參考模式」【5規範之「一般戶外球場增建太陽能光電風雨球場」或「空地設置太陽能光電風雨球場」施作類型者,其回售費用加成比例為百分之六,也是政府鼓勵學校興建太陽能系統的誘因之一。

四、結論

  配合目前全球節能減碳的趨勢與2025非核家園之目標,目前學校安裝太陽能電池系統執行較為單純,其中屋頂型與太陽能光電風雨球場皆具有安裝優勢,並且在安裝時需要注意周圍是否有遮蔭、明確的土地使用權且不需用地變更、建蔽率足夠、無違建、水質保護、環評問題,原則上皆可安裝,參考學校需求選擇自給自足的獨立系統或者是回售台電的併網系統。

 

五、參考文獻

[1]中華民國經濟部、2025非核家園重大公告、網址:https://www.moea.gov.tw/MNS/populace/Policy/Policy.aspx?menu_id=32800&policy_id=9

[2] TechNews 科技新報、網址: http://technews.tw/2019/12/16/taiwan-solar-power-generation/

[3]TrendForce、網址:https://technews.tw/2019/12/18/purchase-rate-taiwan-solar-market-2020/

[4]經濟部能源局、中華民國一百零九年度再生能源電能躉購費率及其計算公式、網址:https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/Law/Content.aspx?menu_id=8848

[5]教育部體育署、學校設置太陽能光電球場作業參考手冊、網址:https://www.sa.gov.tw/PageContent?n=4057

 

 

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