太陽能逆變器全球麵麵觀
發布時間:2010-10-14 來源:台灣區電機電子工業同業公會電子報
太陽能逆變器的市場機遇和挑戰:
- 先進國家促進太陽光電係統發展
- 發電效率低,逆變器守住電能損耗
- 逆變器成長強,各國發展各有差異
- 環境模擬成太陽能發電幕後功臣
- 係統整合趨勢已然
太陽能逆變器的市場數據:
- 目前結晶矽發電效率仍低於20%
- 低功率逆變器年複合成長率高達50%
tai陽neng產業suonenghan蓋de範圍xiang當廣fan,從shangyoude發電ji術daoxiayoudexi統zhenghefu務,douyou許duozhide討論dedifang,raner,bu論shi結jingxihuoshixi薄膜技術等,各類發電技術都不斷在成本與發電效率上希望有更進一步的突破,但後續的係統效能、管理與監控等,卻也是整體係統中不可忽視的部份,此次專題,將從政策麵、太陽能逆變器、MPPT(Maximum Point Power Tracking;最大功率追蹤技術)與半導體產業現況等,作一概括式的探討。
風力、潮chao汐xi或huo是shi太tai陽陽能neng等deng再zai生sheng能neng源yuan,全quan球qiu各ge國國政zheng府fu皆jie依yi其qi自zi有you的de天tian然ran資資源yuan現現況況,各ge自zi提ti出chu相xiang關關政zheng策ce,最zui主zhu要yao的de原yuan因yin,仍reng然ran在zai於yu使shi用yong石shi油you後hou的de產產物wu如ru濃濃煙煙、油汙等對於環境的嚴重破壞,再者,石油存量畢竟有限,必須盡快找出替代方案以解決未來石油不足之問題。
亦yi有you相xiang關關人ren士shi認認為為,核he能neng發發電電不bu僅僅建jian置zhi成cheng本ben高gao,幅fu射she線線亦yi對對人ren體體有you害hai,雖雖然ran有you完wan善shan的de保bao護護措cuo施shi,若ruo一yi旦dan發發生sheng公gong安an問問題題,對對於yu周zhou圍圍生sheng態態將將會會造zao成cheng重zhong大da傷傷害hai。考kao量liang到dao諸諸多duo因yin素su之zhi下xia,再zai生sheng能neng源yuan的de發發展zhan便bian成cheng為為時時下xia相xiang當當熱熱門門的de話話題題。
先進國家政策帶頭 太陽光電係統比例漸增
在半導體技術領先的國家或是區域,太陽能發電在眾多再生能源中,成為產官學研努力的首要目標,像是德國、西(xi)班(ban)牙(ya)與(與)日(ri)本(ben)等(deng)國(國)家(jia)都(dou)對(對)於(yu)太(tai)陽(陽)能(neng)發(發)電(電)都(dou)投(tou)入(ru)相(xiang)當(當)多(duo)的(de)資(資)源(yuan),美(mei)國(國)在(zai)歐(歐)巴(ba)馬(馬)上(shang)任(ren)後(hou),亦(yi)有(you)擬(擬)定(ding)太(tai)陽(陽)能(neng)等(deng)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)相(xiang)關(關)政(zheng)策(ce),希(xi)望(wang)帶(帶)動(動)國(國)內(內)產(產)業(業)與(與)經(經)濟(濟)復(復)甦(甦)。
國際研究暨顧問機構Gartner與太陽能電力協會(Solar Electric Power Association,SEPA)合作的調查報告指出,在美國公共事業單位中,已有44%的比例開始使用太陽光電資源,另外則有33%則考慮未來五年內會開始採用太陽光電發電係統。在德國方麵,75%受訪的公共事業單位目前已在能源組合中納入太陽光電係統。另外也有15%的比例,表示考慮在未來五年內採用太陽光電係統。這情況大致反映了德國政府過去10年來支持可再生能源所做的努力。由此可見,目前各國政府仍然是扮演再生能源產業發展的重要推手。
發電效率仍有瓶頸 逆變器守住電能損耗
不bu過過,在zai各ge國國政zheng府fu的de推tui波bo助zhu瀾瀾下xia,太tai陽陽能neng產產業業雖雖然ran呈cheng現現一yi片pian欣xin欣xin向xiang榮榮的de麵mian貌mao,但dan問問題題在zai於yu,即ji便bian是shi目mu前qian最zui為為普pu遍bian的de結結晶jing矽xi發發電電技ji術術,其qi發發電電效xiao率lv仍reng低di於yu20%,雖然各技術陣營不斷尋求技術突破,但畢竟需要龐大資金與時間來換取,不僅曠日廢時,在資金的投入上也相當驚人。
就太陽能整體係統的角度來思考,扣除發電係統不談,後續的逆變器係統,佔整體發電成本約10至15%的成本左右,雖然比例不高,但在整體係統中亦是相當重要的一環。(圖1)便指出,各國政府採取補貼政策,連帶使太陽能逆變器的需求大增,不過,由於各類發電技術的轉換效率都不到20%,yincihou續deni變qixi統de轉換xiaolvdebiao現jiuxiang當zhongyao,ruheyouxiaobaozhu發電xi統de電neng,並jiayi轉換,jiushini變qixi統xiang當zhongyaode課題。

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逆變器成長強 各國發展各有差異
高(gao)鴻(鴻)翔(xiang)進(進)一(yi)步(bu)談(談)到(dao),逆(ni)變(變)器(qi)係(xi)統(統)的(de)發(發)展(zhan)狀(狀)況(況)大(da)致(zhi)上(shang)與(與)全(quan)球(qiu)太(tai)陽(陽)能(neng)光(guang)電(電)市(shi)場(場)發(發)展(zhan)同(tong)步(bu),在(zai)地(di)域(yu)性(xing)上(shang),仍(reng)以(yi)歐(歐)洲(zhou)地(di)區(區)為(為)主(zhu),若(ruo)以(yi)全(quan)球(qiu)各(ge)大(da)逆(ni)變(變)器(qi)廠(廠)商(shang)的(de)產(產)能(neng)規(規)模(mo)表(biao)現(現)來(來)看(kan),目(mu)前(qian)排(pai)名(ming)前(qian)五(wu)名(ming)的(de)業(業)者(zhe)皆(jie)為(為)歐(歐)洲(zhou)業(業)者(zhe),其(qi)中(zhong)德(de)國(國)業(業)者(zhe)亦(yi)佔(佔)了(le)三(san)個(個)名(ming)額(額),這(這)也(ye)大(da)略(lve)也(ye)說(說)明(ming)了(le)歐(歐)洲(zhou)地(di)區(區)對(對)於(yu)太(tai)陽(陽)能(neng)發(發)電(電)產(產)業(業)的(de)重(zhong)視(視)程(cheng)度(du)遠(遠)高(gao)於(yu)其(qi)他(ta)地(di)區(區)(表一)。

若以發電功率而言,高鴻翔也表示,低功率逆變器在未來五年的年複合成長率高達50%,至於在中功率方麵,也就是一般住家或是企業屋頂的發電用的逆變器係統,則約為30%,在大功率方麵,也就是發電廠等級所使用的逆變器,則有20%的表現。
施耐德電機市場行銷部產品經理龔柏丞(圖2)談談到dao,若ruo以yi一yi般ban住zhu家jia與與電電廠廠兩兩種種等deng級級的de逆ni變變器qi發發展zhan來來看kan,雖雖然ran功gong率lv等deng級級不bu同tong,但dan由you於yu各ge國國政zheng府fu依yi其qi各ge自zi的de國國情qing皆jie有you不bu同tong的de補補助zhu政zheng策ce,諸諸如ru賣賣電電交jiao易yi或huo是shi其qi他ta補補助zhu等deng,因yin此ci整zheng體體來來看kan,一yi般ban住zhu宅zhai或huo是shi電電廠廠等deng級級的de逆ni變變器qi係xi統統皆jie有you相xiang當當明ming顯顯的de成cheng長長,隻zhi是shi因yin政zheng策ce不bu同tong的de緣緣故gu,各ge國國逆ni變變器qi係xi統統的de成cheng長長狀狀況況也ye會會有you所suo差cha異異。
龔龔柏bai丞cheng強強調調,一yi般ban樓樓宇yu的de發發電電係xi統統,由you於yu建jian置zhi麵mian積積不bu大da的de緣緣故gu,若ruo要yao讓讓政zheng府fu進進行xing回hui購購,是shi相xiang對對不bu符fu成cheng本ben效xiao益yi的de,以yi美mei國國的de發發展zhan現現況況而er言yan,時時常chang可ke見見到dao建jian置zhi規規模mo與與麵mian積積相xiang當當龐龐大da的de太tai陽陽能neng發發電電係xi統統的de實實際際案an例li,其qi最zui終終目mu的de,仍reng然ran是shi要yao降jiang低di發發電電的de單單位wei成cheng本ben,以yi符fu合he實實際際營營運運需xu求qiu。廣廣泛fan而er言yan,目mu前qian太tai陽陽能neng發發電電的de應應用yong領領域yu上shang,仍reng然ran是shi以yi電電廠廠居ju多duo,故gu較較不bu考kao慮慮儲儲能neng應應用yong,至zhi於yu在zai偏pian遠遠地di區區,大da部bu份fen由you於yu距ju離離較較遠遠,用yong電電有you限xian的de情qing況況下xia,儲儲能neng係xi統統才cai會會有you比bi較較大da的de發發揮揮空kong間間。
就歐美的法規麵來說,由於美國法令強製將變壓器導入在逆變器係統中,因此在轉換效率較歐規係統為低,普遍在95%左zuo右you,不bu過過此ci一yi規規定ding可ke以yi在zai係xi統統運運作zuo時時,避bi免mian係xi統統因yin過過大da的de電電壓壓而er受shou到dao影ying響響,對對於yu逆ni變變器qi而er言yan,有you保bao護護的de功gong能neng性xing存cun在zai。但dan從從係xi統統效xiao率lv來來看kan,95%可說是基本的門檻,一般逆變器的業者皆有能力可以達到此一水準。
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環境模擬成太陽能發電幕後功臣
美國國家儀器行銷業務暨綠能專案工程師林廣哲(圖3)指(zhi)出(chu),太(tai)陽(陽)能(neng)發(發)電(電)係(xi)統(統)自(zi)上(shang)遊(you)發(發)電(電)技(ji)術(術)到(dao)整(zheng)體(體)係(xi)統(統)的(de)整(zheng)合(he),其(qi)過(過)程(cheng)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)到(dao)很(hen)多(duo)的(de)環(環)節(節),就(jiu)量(liang)測(測)業(業)者(zhe)的(de)角(jiao)度(du)來(來)看(kan),不(bu)論(論)是(shi)從(從)結(結)晶(jing)矽(xi)或(huo)是(shi)薄(bo)膜(mo)等(deng)發(發)電(電)技(ji)術(術)來(來)看(kan),雖(雖)然(ran)發(發)電(電)效(xiao)率(lv)與(與)技(ji)術(術)成(cheng)本(ben)不(bu)同(tong),係(xi)統(統)業(業)者(zhe)在(zai)技(ji)術(術)選(選)擇(擇)上(shang),仍(reng)需(xu)視(視)當(當)地(di)環(環)境(jing)狀(狀)況(況),選(選)擇(擇)最(zui)為(為)適(適)宜(yi)的(de)解(jie)決(決)方(fang)案(an)為(為)優(優)先(xian)。

就現行的太陽能發電的各類技術而言,不論是結晶矽、薄(bo)膜(mo)或(huo)是(shi)砷(shen)化(hua)鎵(鎵)等(deng)技(ji)術(術),在(zai)整(zheng)體(體)係(xi)統(統)完(wan)成(cheng)建(jian)置(zhi)後(hou),係(xi)統(統)仍(reng)須(須)針(針)對(對)實(實)際(際)環(環)境(jing)作(zuo)出(chu)有(you)效(xiao)偵(偵)測(測),以(yi)讓(讓)發(發)電(電)係(xi)統(統)隨(隨)時(時)處(處)於(yu)發(發)電(電)效(xiao)率(lv)的(de)最(zui)高(gao)峰(feng),來(來)降(jiang)低(di)發(發)電(電)成(cheng)本(ben)。
以yi聚ju光guang型xing太tai陽陽能neng電電池chi來來說說,雖雖然ran其qi發發電電技ji術術採採用yong砷shen化hua鎵鎵來來發發電電,但dan由you於yu採採用yong追zhui日ri係xi統統,整zheng體體係xi統統便bian可ke時時時時處處在zai轉轉換換效xiao率lv的de高gao峰feng。在zai係xi統統設設計計上shang,就jiu必bi須須針針對對當當地di環環境jing的de氣氣候hou資資料liao,如ru溫溫度du、溼度、日照強度、日射角度等,作有效的收集,以讓係統進行有效的環境模擬,同時觀察發電係統的I/V曲線(電流/電壓)的變化並加以記錄。因此,不同的環境因素,對於太陽能發電係統來說,就成為最為重要的關鍵。
係統整合趨勢已然 台灣業者亦有一席之地
綜觀整個太陽能產業,從最上遊的原料提煉、發(發)電(電)技(ji)術(術)的(de)突(tu)破(po)到(dao)最(zui)下(xia)遊(you)的(de)係(xi)統(統)服(fu)務(務),幾(幾)乎(hu)台(tai)灣(灣)業(業)者(zhe)皆(jie)有(you)參(參)與(與)其(qi)中(zhong)。高(gao)鴻(鴻)翔(xiang)便(bian)提(ti)到(dao),台(tai)灣(灣)逆(ni)變(變)器(qi)業(業)者(zhe)在(zai)資(資)訊(訊)產(產)業(業)發(發)展(zhan)的(de)基(ji)礎(礎)上(shang),從(從)桌(zhuo)上(shang)型(xing)、筆記型逆變器與UPS,隨著全球太陽光電市場成長而跨入太陽能逆變器領域。
雖雖然ran在zai製製造zao與與係xi統統整zheng合he上shang的de難難度du不bu高gao,台tai灣灣亦yi有you業業者zhe扮ban演yan代dai工gong角jiao色se,但dan不bu管guan為為何he,由you於yu各ge國國法fa令ling不bu一yi而er足zu,如ru何he了le解jie各ge國國當當地di法fa令ling限xian製zhi並並進進一yi步bu提ti供gong合he適適係xi統統與與服fu務務,像xiang是shi提ti供gong25年左右的保固期,取得認證等便成為台灣業者需要麵臨的課題。
龔baichengzhichu,tai灣業zhede業務xing態yixiang絕daduo數jieyiwai銷為zhuyao,youyu發電mo組佔zheng體xi統chengbendebili較gao,tai灣yiyou許duo發電mo組業zheyiyu與ni變qi業zhehezuo,zhenghechengwanzhengde發電xi統(圖4),xiang國wai銷shou,yinci,shinaide電機yeyou與yixietai灣業zhedehezuo計畫zai執xing,對shinaide電機來說,ruozhiyidailishang與tai灣業zhehezuo,tai灣fangmianbu僅zaixiang關ji術dezhengheshangxiang對費時,對yu國wai狀況dezhangwoyexiang對buyi,zhijiezaitai灣設lifengongsi,與tai灣業zhezuo進yibude討論,fanershiyouxiaolvdefangshi。tong時,shinaide電機ye會tigongzaiquanqiudefu務經驗gongtai灣業zhe參kao。

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