太陽光電

• 太陽光電原理
  • 太陽電池可以將太陽能轉換成電能。其基本原理主要係將高純度之半導體材料加入一些不純的物質，使其呈現不同的性質。例如在矽中加入硼可形成P型半導體，加入磷可形成N型半導體，在將PN兩種半導體相接合，形成太陽電池，如下圖所示。當光線照射時，攜帶足夠能量之光子(photon)，將可破壞晶體共價鍵而產生電子與電洞，帶負電的電子朝N領域（表面）移動，帶正電的電洞往P領域（裡面）移動，形成電動勢。若與相當負載串接時，將產生電流通過，提供電力。由於太陽電池產生的電是直流電，因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直／交流轉換器，將直流電轉換成交流電，才能供電至家庭用電或工業用電。

    

    太陽電池種類與用途表

    

• 太陽光電能系統依儲能型態分為獨立型系統、混合型系統與市電併聯型系統:

  一、獨立型(stand alone)太陽光電能系統

  使用蓄電池，白天太陽光電系統發電，並供負載及充電，夜間由電池供電，可以自給自足。

  • 定義：使用蓄電池且換流器(Inverter)無逆送電功能之太陽光電發電系統。
  • 適用地點：高山、離島、基地台…等市電無法到達處
  • 工作方式：白天 PV 發電供負載並充電、夜間由電池供電，可以自給自足(必需搭配蓄電池)
  • 考慮點：
    1. 系統設計考慮因素多(組列、蓄電池容量、負載與陰天日數等安全係數，最佳化設計複雜)
    2. 一般充電控制器無 MPPT，搭配蓄電池使發電效能較差
    3. 蓄電池每日>50%DOD深度放電、>0.2C充電，壽命短
    4. 太陽光發電量與負載需求量不搭配時、太陽光之發電能量利用率偏低 (負載需求搭配與安全係數為互相矛盾之設計)
    5. PV-柴油發電機，PV-風力...等混合系統為改善之方法

       

  二.市電併聯型(Grid- Connected)太陽光電系統

  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。好比將市電電力系統當作一個無限大、無窮壽命的免費蓄電池。

  • 定義：換流器(Inverter)具有逆送電功能，可操作於併聯模式之太陽光電發電系統。
  • 適用地點：電力正常送達之任何地點
  • 工作方式 ：白天 PV系統併聯發電、夜間由台電供電。方 將市電電力系統當作一個無限大、無窮壽命的免費蓄電池
  • 優點：系統簡單、不需安全係數設計、維護容易。 具最大功率追蹤(MPPT)，發電效率高。 太陽光之發電能量利用率高
  • 缺點：
    • 停電時為將自動關機，因而無電可用，無防災功能。 一般併聯型Inverter無法直接搭配蓄電池使用 (具特殊功能者例外)

      

  三.緊急防災型(獨立/併聯混合型)太陽光電系統

  • 和市電及蓄電池搭配。平時太陽光電系統併聯發電，並供負載及充電，夜間由台電供電。刮颱風、下大雨，電力中斷時，仍有足夠的蓄電池可以安排救災，待到市電回復時就沒有問題。
  • 定義：換流器(Inverter)具有逆送電功能，同時裝置蓄電池，可操作於併聯模式或獨立模式之太陽光電發電系統。
  • 適用地點：有防災需求(照明、汲水、通信….)之公共設施
  • 工作方式 ：
    • 平時PV併聯發電、效率高、利用率高、夜間由台電供電
    • 視需要建置足夠之防災用電池，長時間停電時白天 PV 發電供負載並充電、夜間由電池供電，適合作為救災用電力來源
    • 蓄電池平時(或定時)浮充保養，不需每日深度充放電，壽命可以延長
  • 缺點： 包含兩種系統建置成本較高，系統較複雜

    

風力電能

風力發電係依靠空氣的流動（風）來推動風力發電機的葉片而發電，為現代風力應用的主流。風力發電機大多於風速介於2.5~25公尺/秒間發電，由於風能與風速的三次方成正比，故風速愈高發電量愈大。我國估計陸上約有100萬瓩、海上約有200萬瓩風力發電潛力。

經過國外長期的研發與大規模量產，目前每瓩平均投資費用已降至1,000美金左右；在風力資源優良的地區，每度電的發電成本甚至接近傳統發電方式。雖因風能特性而導致發電不穩定現象，但仍可與其他電力系統搭配，扮演輔助性發電角色，減少化石能源等消耗，發展潛力極為雄厚，已成為全球成長最快速的再生能源發電技術之一，蔚為世界潮流。

風力機適宜設置於無遮檔及風性良好的開闊場所，一般選擇風速可使每瓩容量的年發電量達2,000度以上的地點設置；國內最適合發展風力發電的區域主要在台灣本島西部海岸如新竹、彰化、雲林、嘉義、屏東等，以及澎湖離島、外島等區域。

為避免風力機的遮風效應影響其他風力機組的發電量，風力機配置方向多盡量與主風向垂直，機組間宜彼此距離至少為葉輪直徑的3至6倍；由於散佈廣，須使用大範圍土地，較適合於平地面積大的國家。惟風力機與相關設施在風力發電場中只占1% 的土地面積，並不影響原土地的利用，不致浪費土地資源。