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為因應(yīng)亞太與美國太陽能市場在未來數(shù)年內(nèi)的搶裝潮，各太陽能廠商皆戮力達(dá)成太陽能與“市電同價”的目標(biāo)，并設(shè)法降低對政府補貼的依賴，因而使高轉(zhuǎn)換效率、可偵測環(huán)境因素的智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)備受重視，成為業(yè)者爭取更高市占率的關(guān)鍵利器。
為爭食亞洲新興市場與北美市場的市占率，全球太陽能廠商朝向更高轉(zhuǎn)換效率的發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)已是必然的趨勢。而為盡早達(dá)成“市電同價”的目標(biāo)，由具備高轉(zhuǎn)換效率的高聚光型太陽能(High Concentrated Photovoltaic, HCPV)技術(shù)與可優(yōu)化發(fā)電效率的功率優(yōu)化器(Optimizer)所實現(xiàn)的智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，遂成為各家廠商研發(fā)的焦點，期盼透過智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步強化產(chǎn)品競爭力，以擴大市場版圖。
然而，根據(jù)太陽能產(chǎn)業(yè)研究機構(gòu)EuPD Research預(yù)估，全球太陽能設(shè)備整體裝機數(shù)量受到歐債風(fēng)暴的波及，將可能從2011年的22GW驟降為17GW，市場需求若再持續(xù)疲軟，恐怕將進(jìn)一步壓縮二線太陽能電池廠商生存的空間(圖1)。
圖1 2007～2013年全球太陽能設(shè)備整體裝機量分析 資料來源：EuPD Research
太陽能景氣回暖趨緩 二線廠營運岌岌可危
圖2 EuPD Research臺灣區(qū)總監(jiān)林輝昛表示，歐洲市場需求減弱，擠壓二線的太陽能電池廠生存空間，市場汰弱留強的局勢日趨顯著。
EuPD Research臺灣區(qū)總監(jiān)林輝(圖2)表示，以歐洲為主要出貨市場的太陽能產(chǎn)業(yè)，受到歐債問題持續(xù)擴大以及德國政府將設(shè)太陽能設(shè)備安裝上限等因素，2012年整體出貨量將向下滑落。而太陽能市場受經(jīng)濟問題與政策因素影響，需求開始緊縮，導(dǎo)致僅僅一線太陽能電池廠的產(chǎn)能，就出現(xiàn)供過于求的狀況，更遑論二線太陽能電池廠，市場淘汰的陰影已開始加速籠罩太陽能產(chǎn)業(yè)。
林輝進(jìn)一步指出，面臨歐洲市場需求不振的窘境，太陽能業(yè)者除減產(chǎn)因應(yīng)外，積壓許久的庫存也必須消耗殆盡，因此，為紓解庫存壓力，各大廠商紛紛將電池與模組降價求售。然而，在眾多廠商激烈競爭的同時，也造成價格戰(zhàn)的紅海漩渦越卷越大，若二線太陽能電池廠沒有強而有力的財團在背后撐腰，在市場長期削價競爭的壓力下，資金周轉(zhuǎn)恐將日趨艱困，最終使公司營運狀況不佳，導(dǎo)致整并潮可能于2012年大量涌現(xiàn)。
據(jù)了解，目前臺灣太陽能業(yè)者從上游的矽晶圓廠包括中美晶、綠能以及中游太陽能電池廠如茂迪、益通、升陽科等公司，背后皆有“富爸爸”相挺，可望藉由充沛的資金渡過此一低迷景氣。相形之下，由于中國大陸的太陽能業(yè)者僅少數(shù)幾間企業(yè)受到政府全力挹助，而絕大多數(shù)是規(guī)模小、產(chǎn)能較低的廠商，在全球市況不穩(wěn)與市場價格競爭激烈等雙重沖擊下，中國的二線太陽能業(yè)者已開始面臨一波波席卷而來的倒閉潮。
另一方面，根據(jù)研究機構(gòu)EuPD Research研究報告顯示，雖然2011年歐洲市場占整體太陽能設(shè)備出貨量約80%以上，但2012年因受歐債因素影響將萎縮40%的占比，反觀如中國大陸、印度等亞洲新興市場與北美市場的全球太陽能出貨量占比，則可望從原本的20%提升至35%，顯見北美、亞洲市場的市場需求轉(zhuǎn)強，讓此兩個市場的太陽能出貨量已可逐漸追上歐洲市場。面對新的市場商機崛起，太陽能業(yè)者如何藉由更先進(jìn)的太陽能發(fā)電技術(shù)提升轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而強化產(chǎn)品競爭力以拓展亞洲、北美等市場遂至關(guān)重要。
因此，已有業(yè)者積極發(fā)展以砷化鎵作為太陽能電池原料的HCPV發(fā)電系統(tǒng)，透過聚光技術(shù)、追日系統(tǒng)，以及將電池微型化等方式，達(dá)到低成本、高轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)勢，期在大型發(fā)電應(yīng)用中取代核能發(fā)電。
取代核電廠有望 HCPV發(fā)電系統(tǒng)受矚目
圖3 億芳能源科技總經(jīng)理陳以禮指出，未來全球都將會實施碳稅的征收，屆時可望促進(jìn)更多CPV的建置，市場發(fā)展也將更趨蓬勃。
億芳能源科技總經(jīng)理陳以禮(圖3)表示，在全球環(huán)保意識高漲下，除產(chǎn)品本身的發(fā)電成本外，未來還必須考量產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的碳稅成本?，F(xiàn)行的燃煤、核能、地?zé)岬劝l(fā)電技術(shù)，不僅對環(huán)境破壞較大，且加入碳稅評估后，每度發(fā)電成本皆大幅提升，然而若用排碳量較低的風(fēng)力、水力與太陽能等再生能源發(fā)電，卻又往往有發(fā)電效率不足以及無法在用電尖峰提供穩(wěn)定供電等缺陷。為因應(yīng)此一問題，HCPV發(fā)電系統(tǒng)藉由高轉(zhuǎn)換效率與低碳排放量等優(yōu)勢，可真正實現(xiàn)再生能源應(yīng)用于大型發(fā)電廠中的愿景。
陳以禮進(jìn)一步指出，由于聚光型太陽能(CPV)發(fā)電系統(tǒng)使用如砷化鎵、鍺和磷鎵等III-V族太陽能電池，可運用其多接面電池能吸收不同光譜太陽光的特性，吸收到更多的能量，進(jìn)而大幅提高電池的轉(zhuǎn)換效率。而CPV發(fā)電系統(tǒng)中又以HCPV的發(fā)電效率最佳，其利用較大面積的透鏡或反射鏡使陽光聚焦在極小面積的太陽能電池上，減少昂貴的太陽能電池使用面積并增加其效率。此外，還采用單軸或雙軸的追日系統(tǒng)追蹤太陽的方向提高效能，最后再搭配有效的散熱設(shè)備，避免太陽能電池因溫度升高導(dǎo)致轉(zhuǎn)換率下降，完善整個HCPV發(fā)電系統(tǒng)。
事實上，若能大量興建HCPV電廠，除可減少臺灣對核能發(fā)電的過度依賴，讓非核家園早日實現(xiàn)外，更重要的是，對臺灣電子與其他工業(yè)產(chǎn)品而言，由于“碳足跡”的減量，在未來被歐盟與其他國家課的碳關(guān)稅也會相對較低，進(jìn)而使臺灣的加工出口業(yè)更具競爭力。
為了積極應(yīng)用于大型電廠中，目前億芳的排灣II(Paiwan II)高聚光太陽能模組電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到32.02%，比單、多矽晶太陽模組約15%的發(fā)電效率高上許多；盡管目前此發(fā)電系統(tǒng)的每瓦建置成本仍高，但每度發(fā)電成本卻是所有太陽能系統(tǒng)中最低，因此，透過大規(guī)模的布建后可望再降低成本。而HCPV太陽能模組目前主要的應(yīng)用于中、大型的發(fā)電廠，或是須要供給穩(wěn)定及發(fā)電量需求大的地區(qū)使用，并且已經(jīng)通過IEC 62108與UL 8703兩項安全與性能的測試認(rèn)證項目。
據(jù)了解，億芳在國內(nèi)外的電廠建置市場皆相當(dāng)活躍。國內(nèi)方面，該公司曾參與建置臺灣第一座太陽能示范電廠“路竹1MW高聚光型太陽能電廠”建設(shè)案，在高雄縣路竹鄉(xiāng)竹滬村架設(shè)一百四十一座太陽能聚光板架，且都設(shè)有全天候的追日系統(tǒng)，可迎向陽光，每座板架設(shè)置六十組、四十組壓克力凸透鏡聚光模組，總發(fā)電量約為100萬瓦(1MW)，預(yù)計每年可減少660～670噸二氧化碳排放；國外部分，億芳在阿布達(dá)比綠能城(Masdar City)獲得電廠建置的標(biāo)案，預(yù)定2011年底完工。
另一方面，透過加裝功率優(yōu)化器也可大幅提升轉(zhuǎn)換效率，并將逆變器(Inverter)功能化繁為簡降低成本。裝置功率優(yōu)化器可確實讓每一個太陽能電池發(fā)揮最佳效能，并隨時監(jiān)控電池耗損狀態(tài)，實現(xiàn)真正的智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
提升太陽能系統(tǒng)效率 功率優(yōu)化器露鋒芒
圖4 意法半導(dǎo)體電源管理專案經(jīng)理王建田表示，加裝功率優(yōu)化器后，可強化最佳功率追蹤的運算功能，進(jìn)而提高太陽能光電轉(zhuǎn)換效率。
意法半導(dǎo)體(ST)電源管理專案經(jīng)理王建田(圖4)表示，過往太陽能逆變器是連接太陽能發(fā)電系統(tǒng)與市電的關(guān)鍵元件，并透過逆變器對太陽能電池作出最佳功率點追蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT)以提高光電轉(zhuǎn)換效率。然而，由于傳統(tǒng)集中式逆變器的最佳功率點追蹤功能是一次控制數(shù)十個以上的太陽能電池作出反應(yīng)，往往無法確實做到最佳功率點追蹤，進(jìn)而使轉(zhuǎn)換效率低落，且無法即時得知電池耗損狀況，而上述這些問題，現(xiàn)今只要加裝功率優(yōu)化器即可迎刃而解。
王建田進(jìn)一步表示，功率優(yōu)化器是介于發(fā)電系統(tǒng)與逆變器之間的裝置，主要任務(wù)是替代逆變器原本的最佳功率點追蹤功能。功率優(yōu)化器藉由將線路簡化以及單一太陽能電池即對應(yīng)一個功率優(yōu)化器等方式，以類比式進(jìn)行極為快速的最佳功率點追蹤掃描，進(jìn)而讓每一個太陽能電池皆可確實達(dá)到最佳功率點追蹤，除此之外，還能藉置入通訊晶片隨時隨地監(jiān)控電池狀態(tài)，即時回報問題，讓相關(guān)人員盡速維修。
據(jù)了解，ST為掌握此一市場商機，已推出一款功率優(yōu)化器--SPV1020。該功率優(yōu)化器經(jīng)測試后，在一般正常日照情況下，可較無優(yōu)化器的太陽能電池多出12%的轉(zhuǎn)換效率；若是在有陰影遮蔽的日照情況下，則發(fā)電效率比沒有安裝功率優(yōu)化器多出38%。由此數(shù)據(jù)顯見，有無裝置功率優(yōu)化器對轉(zhuǎn)換效率的影響極大，而轉(zhuǎn)換效率差異如此懸殊的關(guān)鍵因素，則在于功率優(yōu)化器在最佳功率點追蹤運算功能方面能較逆變器發(fā)揮得更好、更穩(wěn)定，因此無論是在日照或陰影遮蔽下，皆可讓太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)。
事實上，ST與臺達(dá)電早在2010年6月即開始針對SPV1020功率優(yōu)化器進(jìn)行合作計劃，在經(jīng)過產(chǎn)品測試、驗證后，臺達(dá)電已正式向ST采購該功率優(yōu)化器的晶片，目前臺達(dá)電已做出相關(guān)原型機供其客戶測試，預(yù)計2013年此系列產(chǎn)品將開始量產(chǎn)，未來主要將應(yīng)用在大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
為了使功率點追蹤設(shè)計具有最高效能，可使用太陽能陣列模擬器(Solar Array)模擬各種光源環(huán)境，藉此擷取逆變器功率點追蹤的效能，提供原始設(shè)備制造商(OEM)更多設(shè)計時的參考數(shù)據(jù)，進(jìn)而增加客戶的產(chǎn)品競爭力。
擷取最佳功率點 太陽能模擬器角色吃重
圖5 安捷倫電子量測事業(yè)群應(yīng)用工程部資深專案經(jīng)理祁子年強調(diào)，太陽能陣列模擬器可為逆變器于不同光照環(huán)境中，測得最佳功率追蹤點。
安捷倫(Agilent)電子量測事業(yè)群應(yīng)用工程部資深專案經(jīng)理祁子年(圖5)表示，由于逆變器是直接影響太陽能模組直流對交流(DC-AC)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵零組件之一，因此如何為逆變器的最佳功率點追蹤效能進(jìn)行精準(zhǔn)且有效率的測試，對于太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的提升至關(guān)重要。
祁子年進(jìn)一步指出，為滿足逆變器制造業(yè)者的量測需求，許多儀器廠商紛紛推出太陽能陣列模擬器。藉由太陽能陣列模擬器可精確的模擬如日蝕、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)動、年限和溫度等不同光照環(huán)境的條件下電流與電壓(I-V)曲線的變化。從而讓客戶透過輸入不同的光源條件參數(shù)，測得逆變器在各種光源環(huán)境下呈現(xiàn)的最佳功率點追蹤效能，藉此去修正逆變器的整體電路設(shè)計以提升最佳功率點追蹤的效能。
事實上，安捷倫已推出一款模組式太陽能陣列模擬器--E4360，可以讓研發(fā)工程師、制造工程師和系統(tǒng)整合業(yè)者準(zhǔn)確模擬包含陰影在內(nèi)的各種光照環(huán)境條件下I-V曲線的變化，進(jìn)而測試并且擷取逆變器的最佳功率點追蹤效能，提供客戶當(dāng)作產(chǎn)品設(shè)計時的參考資料。該量測儀器提供了兩組電源輸出，每組輸出最高可以提供600瓦(W)，并且提供第二代通用序列匯流排(USB 2.0)、區(qū)域網(wǎng)路(LAN)和通用介面匯流排(GPIB)等介面，作為標(biāo)準(zhǔn)配備的太陽能陣列模擬器，這使其能以較為低廉的成本以及個人電腦(PC)進(jìn)行連接。使用者可以利用任何一種網(wǎng)頁瀏覽器，透過內(nèi)建的網(wǎng)頁伺服器和圖形使用者介面遠(yuǎn)端操作及監(jiān)控該儀器。
盡管太陽能產(chǎn)業(yè)目前的景氣正處于供需尚待平衡的階段，但是已經(jīng)有許多的廠商開始瞄準(zhǔn)逆變器這塊市場的龐大商機。祁子年認(rèn)為，由于現(xiàn)今太陽能產(chǎn)業(yè)無論是上游材料的矽晶圓或者中游的太陽能電池、模組皆已呈現(xiàn)供過于求的窘境，加上太陽能面板至少都保固20年以上，反觀逆變器卻每3～5年就必須得更換一次，而且對于太陽能市電轉(zhuǎn)換效率的影響甚鉅，其市場的需求量自然相對較高，因此，包含臺達(dá)電、茂迪等臺灣廠商也皆已開始跨足此一新商機，進(jìn)而為逆變器相關(guān)產(chǎn)品的測試需求帶來成長的動能。
為爭食亞洲新興市場與北美市場的市占率，全球太陽能廠商朝向更高轉(zhuǎn)換效率的發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)已是必然的趨勢。而為盡早達(dá)成“市電同價”的目標(biāo)，由具備高轉(zhuǎn)換效率的高聚光型太陽能(High Concentrated Photovoltaic, HCPV)技術(shù)與可優(yōu)化發(fā)電效率的功率優(yōu)化器(Optimizer)所實現(xiàn)的智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，遂成為各家廠商研發(fā)的焦點，期盼透過智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步強化產(chǎn)品競爭力，以擴大市場版圖。
然而，根據(jù)太陽能產(chǎn)業(yè)研究機構(gòu)EuPD Research預(yù)估，全球太陽能設(shè)備整體裝機數(shù)量受到歐債風(fēng)暴的波及，將可能從2011年的22GW驟降為17GW，市場需求若再持續(xù)疲軟，恐怕將進(jìn)一步壓縮二線太陽能電池廠商生存的空間(圖1)。
圖1 2007～2013年全球太陽能設(shè)備整體裝機量分析 資料來源：EuPD Research
太陽能景氣回暖趨緩 二線廠營運岌岌可危
圖2 EuPD Research臺灣區(qū)總監(jiān)林輝昛表示，歐洲市場需求減弱，擠壓二線的太陽能電池廠生存空間，市場汰弱留強的局勢日趨顯著。
EuPD Research臺灣區(qū)總監(jiān)林輝(圖2)表示，以歐洲為主要出貨市場的太陽能產(chǎn)業(yè)，受到歐債問題持續(xù)擴大以及德國政府將設(shè)太陽能設(shè)備安裝上限等因素，2012年整體出貨量將向下滑落。而太陽能市場受經(jīng)濟問題與政策因素影響，需求開始緊縮，導(dǎo)致僅僅一線太陽能電池廠的產(chǎn)能，就出現(xiàn)供過于求的狀況，更遑論二線太陽能電池廠，市場淘汰的陰影已開始加速籠罩太陽能產(chǎn)業(yè)。
林輝進(jìn)一步指出，面臨歐洲市場需求不振的窘境，太陽能業(yè)者除減產(chǎn)因應(yīng)外，積壓許久的庫存也必須消耗殆盡，因此，為紓解庫存壓力，各大廠商紛紛將電池與模組降價求售。然而，在眾多廠商激烈競爭的同時，也造成價格戰(zhàn)的紅海漩渦越卷越大，若二線太陽能電池廠沒有強而有力的財團在背后撐腰，在市場長期削價競爭的壓力下，資金周轉(zhuǎn)恐將日趨艱困，最終使公司營運狀況不佳，導(dǎo)致整并潮可能于2012年大量涌現(xiàn)。
據(jù)了解，目前臺灣太陽能業(yè)者從上游的矽晶圓廠包括中美晶、綠能以及中游太陽能電池廠如茂迪、益通、升陽科等公司，背后皆有“富爸爸”相挺，可望藉由充沛的資金渡過此一低迷景氣。相形之下，由于中國大陸的太陽能業(yè)者僅少數(shù)幾間企業(yè)受到政府全力挹助，而絕大多數(shù)是規(guī)模小、產(chǎn)能較低的廠商，在全球市況不穩(wěn)與市場價格競爭激烈等雙重沖擊下，中國的二線太陽能業(yè)者已開始面臨一波波席卷而來的倒閉潮。
另一方面，根據(jù)研究機構(gòu)EuPD Research研究報告顯示，雖然2011年歐洲市場占整體太陽能設(shè)備出貨量約80%以上，但2012年因受歐債因素影響將萎縮40%的占比，反觀如中國大陸、印度等亞洲新興市場與北美市場的全球太陽能出貨量占比，則可望從原本的20%提升至35%，顯見北美、亞洲市場的市場需求轉(zhuǎn)強，讓此兩個市場的太陽能出貨量已可逐漸追上歐洲市場。面對新的市場商機崛起，太陽能業(yè)者如何藉由更先進(jìn)的太陽能發(fā)電技術(shù)提升轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而強化產(chǎn)品競爭力以拓展亞洲、北美等市場遂至關(guān)重要。
因此，已有業(yè)者積極發(fā)展以砷化鎵作為太陽能電池原料的HCPV發(fā)電系統(tǒng)，透過聚光技術(shù)、追日系統(tǒng)，以及將電池微型化等方式，達(dá)到低成本、高轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)勢，期在大型發(fā)電應(yīng)用中取代核能發(fā)電。
取代核電廠有望 HCPV發(fā)電系統(tǒng)受矚目
圖3 億芳能源科技總經(jīng)理陳以禮指出，未來全球都將會實施碳稅的征收，屆時可望促進(jìn)更多CPV的建置，市場發(fā)展也將更趨蓬勃。
億芳能源科技總經(jīng)理陳以禮(圖3)表示，在全球環(huán)保意識高漲下，除產(chǎn)品本身的發(fā)電成本外，未來還必須考量產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的碳稅成本?，F(xiàn)行的燃煤、核能、地?zé)岬劝l(fā)電技術(shù)，不僅對環(huán)境破壞較大，且加入碳稅評估后，每度發(fā)電成本皆大幅提升，然而若用排碳量較低的風(fēng)力、水力與太陽能等再生能源發(fā)電，卻又往往有發(fā)電效率不足以及無法在用電尖峰提供穩(wěn)定供電等缺陷。為因應(yīng)此一問題，HCPV發(fā)電系統(tǒng)藉由高轉(zhuǎn)換效率與低碳排放量等優(yōu)勢，可真正實現(xiàn)再生能源應(yīng)用于大型發(fā)電廠中的愿景。
陳以禮進(jìn)一步指出，由于聚光型太陽能(CPV)發(fā)電系統(tǒng)使用如砷化鎵、鍺和磷鎵等III-V族太陽能電池，可運用其多接面電池能吸收不同光譜太陽光的特性，吸收到更多的能量，進(jìn)而大幅提高電池的轉(zhuǎn)換效率。而CPV發(fā)電系統(tǒng)中又以HCPV的發(fā)電效率最佳，其利用較大面積的透鏡或反射鏡使陽光聚焦在極小面積的太陽能電池上，減少昂貴的太陽能電池使用面積并增加其效率。此外，還采用單軸或雙軸的追日系統(tǒng)追蹤太陽的方向提高效能，最后再搭配有效的散熱設(shè)備，避免太陽能電池因溫度升高導(dǎo)致轉(zhuǎn)換率下降，完善整個HCPV發(fā)電系統(tǒng)。
事實上，若能大量興建HCPV電廠，除可減少臺灣對核能發(fā)電的過度依賴，讓非核家園早日實現(xiàn)外，更重要的是，對臺灣電子與其他工業(yè)產(chǎn)品而言，由于“碳足跡”的減量，在未來被歐盟與其他國家課的碳關(guān)稅也會相對較低，進(jìn)而使臺灣的加工出口業(yè)更具競爭力。
為了積極應(yīng)用于大型電廠中，目前億芳的排灣II(Paiwan II)高聚光太陽能模組電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到32.02%，比單、多矽晶太陽模組約15%的發(fā)電效率高上許多；盡管目前此發(fā)電系統(tǒng)的每瓦建置成本仍高，但每度發(fā)電成本卻是所有太陽能系統(tǒng)中最低，因此，透過大規(guī)模的布建后可望再降低成本。而HCPV太陽能模組目前主要的應(yīng)用于中、大型的發(fā)電廠，或是須要供給穩(wěn)定及發(fā)電量需求大的地區(qū)使用，并且已經(jīng)通過IEC 62108與UL 8703兩項安全與性能的測試認(rèn)證項目。
據(jù)了解，億芳在國內(nèi)外的電廠建置市場皆相當(dāng)活躍。國內(nèi)方面，該公司曾參與建置臺灣第一座太陽能示范電廠“路竹1MW高聚光型太陽能電廠”建設(shè)案，在高雄縣路竹鄉(xiāng)竹滬村架設(shè)一百四十一座太陽能聚光板架，且都設(shè)有全天候的追日系統(tǒng)，可迎向陽光，每座板架設(shè)置六十組、四十組壓克力凸透鏡聚光模組，總發(fā)電量約為100萬瓦(1MW)，預(yù)計每年可減少660～670噸二氧化碳排放；國外部分，億芳在阿布達(dá)比綠能城(Masdar City)獲得電廠建置的標(biāo)案，預(yù)定2011年底完工。
另一方面，透過加裝功率優(yōu)化器也可大幅提升轉(zhuǎn)換效率，并將逆變器(Inverter)功能化繁為簡降低成本。裝置功率優(yōu)化器可確實讓每一個太陽能電池發(fā)揮最佳效能，并隨時監(jiān)控電池耗損狀態(tài)，實現(xiàn)真正的智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
提升太陽能系統(tǒng)效率 功率優(yōu)化器露鋒芒
圖4 意法半導(dǎo)體電源管理專案經(jīng)理王建田表示，加裝功率優(yōu)化器后，可強化最佳功率追蹤的運算功能，進(jìn)而提高太陽能光電轉(zhuǎn)換效率。
意法半導(dǎo)體(ST)電源管理專案經(jīng)理王建田(圖4)表示，過往太陽能逆變器是連接太陽能發(fā)電系統(tǒng)與市電的關(guān)鍵元件，并透過逆變器對太陽能電池作出最佳功率點追蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT)以提高光電轉(zhuǎn)換效率。然而，由于傳統(tǒng)集中式逆變器的最佳功率點追蹤功能是一次控制數(shù)十個以上的太陽能電池作出反應(yīng)，往往無法確實做到最佳功率點追蹤，進(jìn)而使轉(zhuǎn)換效率低落，且無法即時得知電池耗損狀況，而上述這些問題，現(xiàn)今只要加裝功率優(yōu)化器即可迎刃而解。
王建田進(jìn)一步表示，功率優(yōu)化器是介于發(fā)電系統(tǒng)與逆變器之間的裝置，主要任務(wù)是替代逆變器原本的最佳功率點追蹤功能。功率優(yōu)化器藉由將線路簡化以及單一太陽能電池即對應(yīng)一個功率優(yōu)化器等方式，以類比式進(jìn)行極為快速的最佳功率點追蹤掃描，進(jìn)而讓每一個太陽能電池皆可確實達(dá)到最佳功率點追蹤，除此之外，還能藉置入通訊晶片隨時隨地監(jiān)控電池狀態(tài)，即時回報問題，讓相關(guān)人員盡速維修。
據(jù)了解，ST為掌握此一市場商機，已推出一款功率優(yōu)化器--SPV1020。該功率優(yōu)化器經(jīng)測試后，在一般正常日照情況下，可較無優(yōu)化器的太陽能電池多出12%的轉(zhuǎn)換效率；若是在有陰影遮蔽的日照情況下，則發(fā)電效率比沒有安裝功率優(yōu)化器多出38%。由此數(shù)據(jù)顯見，有無裝置功率優(yōu)化器對轉(zhuǎn)換效率的影響極大，而轉(zhuǎn)換效率差異如此懸殊的關(guān)鍵因素，則在于功率優(yōu)化器在最佳功率點追蹤運算功能方面能較逆變器發(fā)揮得更好、更穩(wěn)定，因此無論是在日照或陰影遮蔽下，皆可讓太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)。
事實上，ST與臺達(dá)電早在2010年6月即開始針對SPV1020功率優(yōu)化器進(jìn)行合作計劃，在經(jīng)過產(chǎn)品測試、驗證后，臺達(dá)電已正式向ST采購該功率優(yōu)化器的晶片，目前臺達(dá)電已做出相關(guān)原型機供其客戶測試，預(yù)計2013年此系列產(chǎn)品將開始量產(chǎn)，未來主要將應(yīng)用在大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
為了使功率點追蹤設(shè)計具有最高效能，可使用太陽能陣列模擬器(Solar Array)模擬各種光源環(huán)境，藉此擷取逆變器功率點追蹤的效能，提供原始設(shè)備制造商(OEM)更多設(shè)計時的參考數(shù)據(jù)，進(jìn)而增加客戶的產(chǎn)品競爭力。
擷取最佳功率點 太陽能模擬器角色吃重
圖5 安捷倫電子量測事業(yè)群應(yīng)用工程部資深專案經(jīng)理祁子年強調(diào)，太陽能陣列模擬器可為逆變器于不同光照環(huán)境中，測得最佳功率追蹤點。
安捷倫(Agilent)電子量測事業(yè)群應(yīng)用工程部資深專案經(jīng)理祁子年(圖5)表示，由于逆變器是直接影響太陽能模組直流對交流(DC-AC)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵零組件之一，因此如何為逆變器的最佳功率點追蹤效能進(jìn)行精準(zhǔn)且有效率的測試，對于太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的提升至關(guān)重要。
祁子年進(jìn)一步指出，為滿足逆變器制造業(yè)者的量測需求，許多儀器廠商紛紛推出太陽能陣列模擬器。藉由太陽能陣列模擬器可精確的模擬如日蝕、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)動、年限和溫度等不同光照環(huán)境的條件下電流與電壓(I-V)曲線的變化。從而讓客戶透過輸入不同的光源條件參數(shù)，測得逆變器在各種光源環(huán)境下呈現(xiàn)的最佳功率點追蹤效能，藉此去修正逆變器的整體電路設(shè)計以提升最佳功率點追蹤的效能。
事實上，安捷倫已推出一款模組式太陽能陣列模擬器--E4360，可以讓研發(fā)工程師、制造工程師和系統(tǒng)整合業(yè)者準(zhǔn)確模擬包含陰影在內(nèi)的各種光照環(huán)境條件下I-V曲線的變化，進(jìn)而測試并且擷取逆變器的最佳功率點追蹤效能，提供客戶當(dāng)作產(chǎn)品設(shè)計時的參考資料。該量測儀器提供了兩組電源輸出，每組輸出最高可以提供600瓦(W)，并且提供第二代通用序列匯流排(USB 2.0)、區(qū)域網(wǎng)路(LAN)和通用介面匯流排(GPIB)等介面，作為標(biāo)準(zhǔn)配備的太陽能陣列模擬器，這使其能以較為低廉的成本以及個人電腦(PC)進(jìn)行連接。使用者可以利用任何一種網(wǎng)頁瀏覽器，透過內(nèi)建的網(wǎng)頁伺服器和圖形使用者介面遠(yuǎn)端操作及監(jiān)控該儀器。
盡管太陽能產(chǎn)業(yè)目前的景氣正處于供需尚待平衡的階段，但是已經(jīng)有許多的廠商開始瞄準(zhǔn)逆變器這塊市場的龐大商機。祁子年認(rèn)為，由于現(xiàn)今太陽能產(chǎn)業(yè)無論是上游材料的矽晶圓或者中游的太陽能電池、模組皆已呈現(xiàn)供過于求的窘境，加上太陽能面板至少都保固20年以上，反觀逆變器卻每3～5年就必須得更換一次，而且對于太陽能市電轉(zhuǎn)換效率的影響甚鉅，其市場的需求量自然相對較高，因此，包含臺達(dá)電、茂迪等臺灣廠商也皆已開始跨足此一新商機，進(jìn)而為逆變器相關(guān)產(chǎn)品的測試需求帶來成長的動能。
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