2016-08-26 | 編輯:rheatsao 2505 瀏覽人次

超精準追日,iPV Tracker太陽能電站效益提升最佳解

太陽能的需求日益成長,每度電成本也逐漸降低;一旦太陽能發電達到市電同價,就能成為能源市場上最具競爭力的選項之一,市場也能跟著再擴大,進而發揮太陽能的環保效益。

在「市電同價」的大目標下,太陽能產業鏈自上而下都以「高效率、低成本」為發展目標。多晶矽廠致力於優化結晶品質,矽晶圓廠積極改良長晶與切片流程,電池廠更是透過PERC、黑硅、HJT、N型電池等多樣化的新技術來提高轉換效率。而在模組與系統端,不同的封裝方式搭配不同的支架設計,也能有效降低CTM Loss、提高發電功效。

近年來,國際市場上吹起一股改良系統支架設計的風潮。為提高太陽能模組接收陽光的時間,支架會根據所在地的緯度差別而以特定角度傾斜。但若模組本身能變換角度,能直接接收日光的時間就會更長──追日系統因而興起,並在日本、中國、美國等主要市場獲得極大重視。

系統端的提效方案:追日功能

追日系統與固定式系統的差異之處,在於追日系統可隨著時間改變太陽能板的角度,使面板直接接收日光的時間增加,進而提高系統的整體發電量。台灣追日系統業者太陽光電集團(BIG SUN Group)所採集的實際案例數據顯示,採用追日功能的太陽能系統,年度整體發電量最多可較固定式系統高出60%之多。

追日系統分成兩大類別:單軸與雙軸。常見分類與主要特色如下:

具體而言,單軸追日系統為水平翻面,而雙軸追日系統則具旋轉功能,考量四季的日照角度變化,雙軸系統的年發電量會較單軸系統高。但由於單軸追日系統的結構較為簡單,成本較低,驅動系統運作所需耗能較少,且較不易毀損,目前仍是追日系統市場的主流。

對此,太陽光電集團董事長羅家慶表示:「雙軸追日系統的技術難度較高,但發電量也較多。相較之下,單軸系統其實是過渡性的產品,泛用性與效果並不如雙軸系統來得好。」太陽光電集團也有單軸追日系統的相關專利,但因單軸系統的市場競爭激烈,又是技術較低的過渡性產品,太陽光電集團決定「一次到位」,致力於研發完美的雙軸系統。

羅家慶也看好雙軸追日系統的市場趨勢。他表示,單軸系統的市占率越來越高,雙軸的技術也會愈加成熟,因此會有更多業者考慮採用雙軸系統。

日本實績,iPV Tracker妥善率達99.94%

追日系統長久以來有三大問題為人所詬病:第一,容易毀損、維護不易。第二,追日精準度不佳。第三,價格昂貴,雙軸系統尤甚。這也是追日系統打入市場所遇到的最大困難。

太陽光電集團的雙軸追日系統── iPV Tracker,在機械結構穩定度與追日精準度兩個面向,都有獨到的先進技術。羅家慶介紹,iPV Tracker以轉動角度大的十字軸設計為基礎,並以鋼索搭配滾輪來牽引模組,改良傳統雙軸只有一個支點的缺點。iPV Tracker的結構如同降落傘或蹺蹺板,精簡又穩固,且轉動角度可達360度;這個結構也使系統在運作時所需的功(Work)很小,耗能僅有傳統雙軸設計的10%。

iPV Tracker 的雙軸支撐點結構。(來源:Big Sun Group)
滾輪設計,耗能低、轉動角度完整。(來源:Big Sun Group)

在穩定性方面,iPV Tracker採用全球首創的彈簧避震器,可有效抵禦風壓及運作時所產生的震盪碰撞,降低驅動系統的損壞率。根據太陽光電集團在日本超過6MW案場的實際統計,iPV Tracker的運作妥善率高達99.94%。這樣的成績也說服了更多日本客戶,iPV Tracker在日本已成功攻下10MW的案場量,並成為日本市占率最高的雙軸追日系統商。

彈簧結構,抗風效果佳。(來源:Big Sun Group)

誤差角度0.5度以內,超精準追日功能

追日系統的運作方式主要分成三類,其特色如下:

iPV Tracker的機械構造使其可360度轉動,傾斜角度也不受齒輪間距所限制。同時,iPV Tracker內建萬年日晷,採共時運作模式,智慧運算出陽光一年四季、時時刻刻的軌跡方向,並推動系統每5分鐘運轉一次,主動對應陽光的角度,角度誤差更可控制在0.5度以內。加上極高的妥善率,可說是目前市面上定位功效最好、運作也最為可靠的追日系統。

iPV Tracker 接受中國特變電工的邀請,參加新疆的太陽能發電系統測試。從該案場的測試結果來看,有以下幾項重要結果:

  • 與固定式系統相比:單日發電量最多可多90%,全年發電量平均可多50~60%
  • 與平單軸追日系統相比:夏季發電量可增加約22%,全年發電量可增加約34%
  • 與他廠雙軸追日系統相比:全年發電量可增加約11%

羅家慶解釋,iPV Tracker勝出的關鍵有二:(1) 超穩定運作與0.5度誤差以內的超精準追日功能。(2) 傾斜角度最大,在高緯度地區的優勢更加顯著。如此優異的「提效」功能使iPV Tracker獲得更多國際廠商肯定,目前已接洽的案場量超過了1GW。

擴大規模,降低成本,打開市場

技術困難度較高的雙軸追日系統,需要更優異的功能來提高發電量,以降低單位發電成本。iPV Tracker採用簡潔可靠的機械結構,成本較低,加上多年來透過細部改良所提升的可靠度,目前在美國市場與單軸系統相比,已有相當不錯的性價比。

對於未來的市場趨勢,羅家慶認為,追日系統可使太陽能模組從日出一路發電到日落,發電曲線因而可與日間電力需求互相搭配;加上夠穩定的追日系統能明顯提高發電量,未來會越來越受到重視。尤其對於規模較大的大型電站而言,追日系統可以說是提高系統發電量最為立竿見影的方案。

「量的增加」是降低成本的重要方法之一。太陽光電集團一方面打算在24-panel的iPV Tracker產品之後,再行研發48-panel的產品,提高單一裝置的規模;另一方面,羅家慶也看好追日系統會獲得更多太陽能發電廠採用,整體的量也會增加。上述兩個面向都將有效降低追日系統的成本。

優良的發電功效,將帶來更高的市場需求;而更高的市場需求,也將推動發電成本的降低。從上游的原料到下游的系統端皆是如此。在供需兩端持續推動「提效、降本」所帶動的市場擴大趨勢將形成良性循環,太陽能市電同價也指日可待。

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