太陽能發電系統性能的決定因素


      太陽能發電系統的性能的決定因素


太陽能發電系統將太陽光轉換成電能,通過陽光的光譜在太陽能電池中轉化為電子電洞流動,進而形成電流。模組產生直流電然後由變流器將其轉換成交流電。電可以用在您的家中或輸出到電網。目前臺灣多是全部輸出到電網的模式。
您的系統正在生產的電力,它會輸出至電網。這意味著電力反饋通過你的電錶和電網連接:這是您會收到電費的電力。
您的太陽能發電系統的輸出變化,並有許多的原因,這與這些都包含在下面的部分。

性能
一個模組陣列例如1.5kW的系統不會隨時產生功率1.5kW。你可以期望它產生於每天的能量是以全年估計的日平均3.7/kWh,你可以計算該系統會產生全天功率的變化量。

為什麼會發生變化?
一個太陽能模組的測試,是標準的實驗室條件下不發生變化下完成的,這被稱為模組的峰值額定值。這決定了該模塊能夠根據一套標準的條件下產生的。但是在實際環境下像陽光,溫度和陰影的變化情況,這會影響模組的表現。

什麼因素對電力產出有影響?
影響系統的輸出的因素很多,歸為三大類:

自然環境面:日照小時,日照強度,溫度,灰塵。
系統設計面:電纜的損耗,從太陽能模組的支流電轉為交流電力的損失,模組陣列的方向和陣列的傾斜角度,電氣元件之匹配,匯流的合理性。
太陽能元件設計面:太陽能電池的弱光性,衰減性,溫度係數,電池與模組的電流(Isc)均勻度,玻璃EVA之透光性與抗黃變,模組封裝的制程參數與結構設計,模組PID Resistant的功能,模組自潔的效果。

太陽輻射
一年四季你的模組的能量發電會有所不同,夏季的日照輻射最高,冬季降低。然而這時可以透過系統設計來達成時段輸出集中化或均勻化的目的。

工作溫度
太陽能電池模組的額定功率測試是在一個理想的25 °C電池溫度。熱會導致電池的電壓減小,雖然短路電流稍有上升但輸出的電力功率會減少,每種模組的溫度係數均不同,至少每增加1 °C效能會減少0.3~0.5%。另一方面,當模組在較冷卻的環境其電力生產量增加。雖然在冬季和較涼的月份有較少的太陽輻射,溫度也較低。

方向和傾斜
方向和陣列的傾斜會影響系統的輸出。由於臺灣位於北回歸線上,緯度為23.5度,太陽由東方升起後行進軌跡會在臺灣南方,所以架設時將面板朝南可獲得較高效益,以臺灣而言仰角0度在夏天會有最高輸出的電力,冬天在47度,春秋分為23.5度 ;通常以全年均勻化產出為設計導向,尤其以仰角設定在向南19~23.5度可獲得最大日照效益。然而設置時尚需考量仰角與前後排太陽能模組遮陰的因素。

陰影
陰影對太陽能發電系統產生重大影響,因此應盡可能避免,雖然在大多數情況下少量陰影是不可避免的。 陰影不僅浪費了模組的成本支出,某些模組長期遮陰也會造成模組的反向電流聚集而發熱而影響整個系統效能。嚴重的會導致擊穿PN結,如果同時電池的並聯電阻低或逆電流高的話。

臺灣各地區的日照小時
所有上述的許多細微因素意味著你的系統的輸出會有所不同。然而,除了在惡劣的天氣,你的系統應該始終如一地生產一年四季一定範圍內量的能量。下表顯示了臺灣各區的年平均值日照小時,但是經過系統後一定會有損耗。損耗的程度並不相同,太陽能系統工程商這個行業的專業跟功力就是在此顯示。

AVG Insolation Incident On A Horizontal Surface

 kWh/m2/day
臺北4.05
桃園4.05
新竹3.76
苗栗3.76
台中4.32
彰化4.32
雲林4.44
嘉義4.32
台南4.06
高雄4.78
屏東4.78
宜蘭3.76
花蓮3.76
台東3.76
澎湖4.4

Data Source: NASA