2016-08-26 | 编辑:rheatsao 2058 浏览人次

超精准追日,iPV Tracker太阳能电站效益提升最佳解

太阳能的需求日益成长,每度电成本也逐渐降低;一旦太阳能发电达到市电同价,就能成为能源市场上最具竞争力的选项之一,市场也能跟着再扩大,进而发挥太阳能的环保效益。

在“市电同价”的大目标下,太阳能产业链自上而下都以“高效率、低成本”为发展目标。多晶硅厂致力于优化结晶品质,硅片厂积极改良长晶与切片流程,电池厂更是透过PERC、黑硅、HJT、N型电池等多样化的新技术来提高转换效率。而在组件与系统端,不同的封装方式搭配不同的支架设计,也能有效降低CTM Loss、提高发电功效。

近年来,国际市场上吹起一股改良系统支架设计的风潮。为提高太阳能组件接收阳光的时间,支架会根据所在地的纬度差别而以特定角度倾斜。但若组件本身能变换角度,能直接接收日光的时间就会更长──追日系统因而兴起,并在日本、中国、美国等主要市场获得极大重视。

系统端的提效方案:追日功能

追日系统与固定式系统的差异之处,在于追日系统可随着时间改变太阳能板的角度,使面板直接接收日光的时间增加,进而提高系统的整体发电量。台湾追日系统业者太阳光电集团(BIG SUN Group)所采集的实际案例数据显示,采用追日功能的太阳能系统,年度整体发电量最多可较固定式系统高出60%之多。

追日系统分成两大类别:单轴与双轴。常见分类与主要特色如下:

具体而言,单轴追日系统为水平翻面,而双轴追日系统则具旋转功能,考量四季的日照角度变化,双轴系统的年发电量会较单轴系统高。但由于单轴追日系统的结构较为简单,成本较低,驱动系统运作所需耗能较少,且较不易毁损,目前仍是追日系统市场的主流。

对此,太阳光电集团董事长罗家庆表示:“双轴追日系统的技术难度较高,但发电量也较多。相较之下,单轴系统其实是过渡性的产品,泛用性与效果并不如双轴系统来得好。”太阳光电集团也有单轴追日系统的相关专利,但因单轴系统的市场竞争激烈,又是技术较低的过渡性产品,太阳光电集团决定“一次到位”,致力于研发完美的双轴系统。

罗家庆也看好双轴追日系统的市场趋势。他表示,单轴系统的市占率越来越高,双轴的技术也会愈加成熟,因此会有更多业者考虑采用双轴系统。

日本实绩,iPV Tracker妥善率达99.94%

追日系统长久以来有三大问题为人所诟病:第一,容易毁损、维护不易。第二,追日精准度不佳。第三,价格昂贵,双轴系统尤甚。这也是追日系统打入市场所遇到的最大困难。

太阳光电集团的双轴追日系统── iPV Tracker,在机械结构稳定度与追日精准度两个面向,都有独到的先进技术。罗家庆介绍,iPV Tracker以转动角度大的十字轴设计为基础,并以钢索搭配滚轮来牵引组件,改良传统双轴只有一个支点的缺点。iPV Tracker的结构如同降落伞或跷跷板,精简又稳固,且转动角度可达360度;这个结构也使系统在运作时所需的功(Work)很小,耗能仅有传统双轴设计的10%。

iPV Tracker 的双轴支撑点结构。(来源:Big Sun Group)
滚轮设计,耗能低、转动角度完整。(来源:Big Sun Group)

在稳定性方面,iPV Tracker采用全球首创的弹簧避震器,可有效抵御风压及运作时所产生的震荡碰撞,降低驱动系统的损坏率。根据太阳光电集团在日本超过6MW案场的实际统计,iPV Tracker的运作妥善率高达99.94%。这样的成绩也说服了更多日本客户,iPV Tracker在日本已成功攻下10MW的案场量,并成为日本市占率最高的双轴追日系统商。

弹簧结构,抗风效果佳。(来源:Big Sun Group)

误差角度0.5度以内,超精准追日功能

追日系统的运作方式主要分成三类,其特色如下:

iPV Tracker的机械构造使其可360度转动,倾斜角度也不受齿轮间距所限制。同时,iPV Tracker内建万年日晷,采共时运作模式,智慧运算出阳光一年四季、时时刻刻的轨迹方向,并推动系统每5分钟运转一次,主动对应阳光的角度,角度误差更可控制在0.5度以内。加上极高的妥善率,可说是目前市面上定位功效最好、运作也最为可靠的追日系统。

iPV Tracker 接受中国特变电工的邀请,参加新疆的太阳能发电系统测试。从该案场的测试结果来看,有以下几项重要结果:

  • 与固定式系统相比:单日发电量最多可多90%,全年发电量平均可多50~60%
  • 与平单轴追日系统相比:夏季发电量可增加约22%,全年发电量可增加约34%
  • 与他厂双轴追日系统相比:全年发电量可增加约11%

罗家庆解释,iPV Tracker胜出的关键有二:(1) 超稳定运作与0.5度误差以内的超精准追日功能。(2) 倾斜角度最大,在高纬度地区的优势更加显著。如此优异的“提效”功能使iPV Tracker获得更多国际厂商肯定,目前已接洽的案场量超过了1GW。

扩大规模,降低成本,打开市场

技术困难度较高的双轴追日系统,需要更优异的功能来提高发电量,以降低单位发电成本。iPV Tracker采用简洁可靠的机械结构,成本较低,加上多年来透过细部改良所提升的可靠度,目前在美国市场与单轴系统相比,已有相当不错的性价比。

对于未来的市场趋势,罗家庆认为,追日系统可使太阳能组件从日出一路发电到日落,发电曲线因而可与日间电力需求互相搭配;加上够稳定的追日系统能明显提高发电量,未来会越来越受到重视。尤其对于规模较大的大型电站而言,追日系统可以说是提高系统发电量最为立竿见影的方案。

“量的增加”是降低成本的重要方法之一。太阳光电集团一方面打算在24-panel的iPV Tracker产品之后,再行研发48-panel的产品,提高单一装置的规模;另一方面,罗家庆也看好追日系统会获得更多太阳能发电厂采用,整体的量也会增加。上述两个面向都将有效降低追日系统的成本。

优良的发电功效,将带来更高的市场需求;而更高的市场需求,也将推动发电成本的降低。从上游的原料到下游的系统端皆是如此。在供需两端持续推动“提效、降本”所带动的市场扩大趋势将形成良性循环,太阳能市电同价也指日可待。

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