建置太陽能發電系統時,不可忽視的品質細節(二):發電最佳化設計

建置太陽能發電系統時,不可忽視的品質細節(二):發電最佳化設計

如何最大化太陽能板的發電效益? - 選擇廠商時需要注意的”設計品質”因素

在選擇太陽能發電系統廠商時,一般民眾除了考慮每kW多少錢、使用之模組料件、施工品質以及後續維修保養之外,常常不知道如何選擇廠商的”系統設計規畫能力”。

其實有經驗的太陽能系統規劃設計工程師,需要依照不同的環境因素,提供最適合之發電系統設計。考慮的要素有很多,從氣候(溫度、風速)、位置(海拔、落塵、鹽害)、太陽(路徑、方位角)、空間(建物座向、地形限制等)、法規(台電、能源局規範)、日照(可接收日照量及時數)到太陽能模組與逆變器的選用,小到電線種類與配線方式等等,都會直接影響到系統的發電效益。輕則降低發電量,嚴重的甚至無法掛表併聯。

 

影響太陽能發電效益的系統設計品質因素

原生生活設計團隊在設計太陽能發電系統時,針對提升發電量考慮的因子有:

• 系統遮蔭變化   

如遇無法克服的遮蔭狀況,需精心設計模組串接方式,如下圖兩種不同的串接設計方式,方式B的發電效率會比方式A的高非常多。因應遮蔭來調整設計方式,可讓整體發電達到最佳化,並能延長發電時間。   

但如遮蔭狀況相當嚴重,或是需要得到每片的電力資料需求的客戶,亦有微型逆變器(Micro inverter,可減少部分遮蔭對發電效益的影響)的選擇。

遮蔭狀況下的串接設計方式A
遮蔭狀況下的串接設計方式A
(來源:金華成太陽光電網)

 

http://www.jhcsolar.com.tw/jhc/device/images/module2.png
遮蔭狀況下的串接設計方式B
(來源:金華成太陽光電網)

 

• MPPT最佳匹配區間    

使用傳統型逆變器, 必須考慮到當地環境進而調整模組串接, 使其模組串接維持在逆變器MPPT最佳效率區間. 並非制式化套入既定公式, 這部分需要一定的經驗及計算判斷。

MPPT IV curve
MPPT最佳效率區間
(來源:Electrical Engineering Stack Exchange)

• 太陽能模組匹配設計(Sorting)

模組每片效能其實都有差異,輸出的電流(Imp)自然就不相同,模組組列中不同規格電流的模組,整串電流輸出即被最小的電流輸出給限制,降低效能,所以在安裝時,找出相近電流的模組,安裝在相同的組列中,能夠提升整體系統效能至少1~2%的發電效益。(EX: 300w模組 Imp~8.96~9.05A,至少分成三種電流輸出,能提升整體效能)  

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模組匹配設計
(來源:金華成太陽光電網)

• 模組出廠前EL確認

電致發光 EL (Electroluminescence),是將模組通電後產生的發光強度,來判別模組的好壞。模組出貨前,會請模組商提供模組的EL檢測照片,由專業的太陽能顧問確認每片模組EL的狀況,確保模組為無瑕疵品。

Solar cell EL test
EL Test
來源:PV Pro

•其他因素列舉如下:

  1. 模組鋪排位置(最大收益、最高投報)、模組擺放方式(橫擺、直擺)
  2. 壓降及線損最佳化
  3. 相位平衡最佳化
  4. 溫度、日射量變化
  5. 落塵量   

此外,在設計時除了發電效益,在台灣還必須考慮到天災、建物結構等因素(有關結構部分會在另外一篇說明)。

只要從以上每個因素分別優化,來進行太陽能發電系統設計,就能讓整體系統有更好的發電表現。

以原生生活團隊過去設計的案場來看,採取這樣的發電效率最佳化設計,太陽能發電系統的平均發電量皆高於能源局提供之各縣市年平均發電量之上。

 

有最精準的財務預測分析,才能讓投資能夠有保障的回收 

總而言之,太陽能發電系統設計的重點在於:縝密的考量各個環境因素來進行相對應的設計,並且考量成本效益,以求達到太陽能系統發電效益的最大化。而要精確的預測成本效益,得靠有經驗的設計團隊,再加上PVsyst模擬軟體,依據過去20年的歷史氣候資訊,預測未來天氣狀況,提供精準發電預測,才能夠在最短的時間,回收投資成本。

 

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延伸閱讀:

建置太陽能發電系統時,不可忽視的品質細節(一):MC4連接器

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【關於原生生活太陽能】

原生生活的設計團隊擁有太陽能發電系統設計十年資歷,使用 PVsyst 太陽光電系統軟體進行 3D 遮蔭模擬分析、發電量模擬、串接設計以及電力系統設計,達到系統發電效益的最佳化。

目前原生生活在全台灣北中南都有合作廠商及成功案例,已累積超過 5MW 的太陽能發電系統設計模擬、行政流程、專業監工等實際經驗,以最高品質的施工要求與20年以上的耐用標準檢視所有的料件。

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