應 用 考 慮

1) 獨 立 光 伏 系 統 的 大 小 選 擇

以 下 為 一 些 簡 化 了 的 步 驟 ( 依 據 德 國 太 陽 能 協 會 2005 年 出 版 的 《 光 伏 系 統 的 規 劃 與 安 裝 》 ) 。

(a) 計 算 用 電 需 求
  • 在 這 個 步 驟 中 , 我 們 可 以 獲 得 日 均 用 電 需 求 Ec , 單 位 為 千 瓦 時 / 天 。
   
(b) 計 算 所 需 的 光 伏 組 件 數 量
  • 獲 取 光 伏 組 件 最 大 輸 出 功 率 , P
  • 獲 取 " 日 均 水 平 太 陽 輻 照 " 的 每 月 資 料 , 單 位 為 千 瓦 時 / 平 方 米 / 天 。 ( 此 類 資 料 在 太 陽 能 光 伏 - 資 源 潛 力 部 分 可 以 找 到 。 ﹞ 我 們 稱 之 為 系 數 A 。 系 數 A 的 數 值 , 可 以 理 解 為 以 1000 瓦 / 平 方 米 的 輻 照 強 度 照 射 A 小 時 。 因 此 在 下 述 的 公 式 中 , 系 數 A 的 單 位 為 小 時 。
  • 獲 取 " 傾 斜 角 度 校 正 系 數 " 的 每 月 資 料 。 我 們 稱 之 為 系 數 B 。 在 不 同 的 月 份 中 , 系 數 B 的 數 值 可 以 大 於 1 也 可 以 小 於 1 。 
  • 光 伏 組 件 在 理 想 狀 況 下 的 日 均 產 電 量 Ei ( 單 位 為 瓦 時 / 天 ) 可 以 根 據 以 下 公 式 計 算 : Ei = P x A x B
  • 下 一 步 我 們 再 乘 以 一 個 系 數 以 照 顧 到 電 線 中 的 能 量 損 失 、 轉 換 損 失 、 匹 配 偏 差 損 失 、 和 電 池 溫 度 與 標 準 溫 度 的 偏 差 ﹝ 實 際 上 溫 度 偏 差 按 月 有 所 不 同 ﹞  。 綜 合  這 幾 種 損  失 , 可 以 得 到 一 個 整 體 能 量 損 失 及 修 正 系 數  Lf 。 日 均 產 電 量 Eg 等 於 Ei x Lf 。
  • 選 擇 一 個 合 適 的 光 伏 組 件 數 目 , 以 便 於 一 年 之 中 的 每 一 個 月 , 光 伏 系 統 總 Eg 都 可 以 超 過 Ec , 並 且 有 相 當 的 餘 額 。
   
(c) 計 算 蓄 電 池 組 容 量 需 求
  • 如 果 我 們 允 許 持 續 陰 天 數 目 為 D 天 , 那 麼 對 於 一 個 M 伏 蓄 電 池 組 來 說 , 它 需 要 的 安 培 時 容 量 為 D x Ec ( 單 位 為 瓦 時 ) / M , 再 加 上 一 定 的 餘 額 。  
   
(d) 根 據 電 器 設 計 慣 例 選 擇 合 適 的 電 線 和 充 電 控 制 器 。

2) 風 能 / 光 伏 混 合 發 電 獨 立 系 統 的 大 小 選 擇

在 風 力 資 源 充 足 的 地 區 , 比 如 偏 遠 地 區 , 風 能 / 光 伏 混 合 發 電 系 統 與 單 一 光 伏 發 電 系 統 相 比 可 以 節 約 電 池 的 數 量 。 在 長 時 間 持 連 續 陰 天 的 情 況 下 , 通 常 都 會 有 風 , 因 此 小 型 風 力 發 電 機 可 以 產 生 電 力 為 蓄 電 池 組 充 電 。 這 樣 就 可 以 選 用 較 小 的 蓄 電 池 組 。 ( 在 太 陽 能 光 伏 -- 文 獻 部 分 有 一 篇 Yang, Lu 和 Burnett 的 論 文 討 論 這 個 主 題 。 )

關 於 安 裝 小 型 風 力 發 電 機 的 應 用 考 慮 問 題 , 可 以 參 照 本 網 站 的 小 型 風 力 發 電 機 部 分 。  

3) 接 入 電 網 的 光 伏 發 電 系 統 的 規 劃 與 設 計

與 電 網 接 駁 的 光 伏 系 統 無 需 蓄 電 池 組 。 此 外 , 電 力 負 荷 會 由 電 網 和 光 伏 系 統 同 時 供 電 , 因 此 無 需 把 光 伏 系 統 發 電 能 力 和 負 荷 匹 配 。 通 常 情 況 下 , 主 要 的 限 制 因 素 是 安 裝 光 伏 板 所 需 的 空 間 。  

匹 配 的 光 伏 系 統 的 大 小 可 以 從 幾 千 瓦 到 幾 百 千 瓦 。 以 下 是 此 類 光 伏 系 統 的 規 劃 與 設 計 中 的 一 些 關 鍵 步 驟 。

  • 選 擇 安 裝 光 伏 板 或 光 伏 玻 璃 單 元 ( 用 於 建 築 物 附 設 光 伏 系 統 ) 的 合 適 位 置 。 檢 查 附 近 建 築 物 的 遮 蔭 效 應 。 檢 查 安 裝 地 點 的 建 築 結 構 要 求 。
     
  • 如 果 光 伏 板 傾 斜 安 裝 , 兩 行 光 伏 板 之 間 ( 通 常 朝 南 ) 需 要 隔 開 一 定 的 距 離 , 以 避 免 相 互 之 間 的 遮 蔭 效 應 。
     
  • 先 進 行 一 個 光 伏 系 統 的 初 步 設 計 。 對 於 輸 出 功 率 只 有 幾 千 瓦 的 光 伏 系 統 , 逆 變 器 可 以 裝 在 防 風 雨 的 箱 子 裏 面 。 而 對 於 一 些 比 較 大 型 的 光 伏 系 統 , 則 需 要 安 放 於 一 個 設 備 室 裡 。 同 時 , 還 要 選 定 場 地 中 的 一 個 配 電 箱 , 以 連 接 逆 變 器 的 交 流 輸 出 到 配 電 系 統 。 至 於 與 電 網 接 駁 的 主 要 設 計 考 慮 ( 例 如 安 全 、 設 備 保 護 、 可 靠 性 、 供 電 質 量 等 等 ) , 可 以 參 考 《 小 型 可 再 生 能 源 發 電 系 統 與 電 網 接 駁 技 術 指 引 》  。
     
  • 向 電 力 公 司 提 出 與 電 網 接 駁 的 申 請 。 電 力 公 司 將 提 出 他 們 的 技 術 要 求 ( 如 保 護 設 備 設 定 值 等 ) 。
     
  • 進 行 光 伏 系 統 的 詳 細 設 計 。
     
  • 安 裝 和 驗 收 光 伏 發 電 系 統 。
     
  • 由 電 力 公 司 進 行 檢 查 以 確 認 系 統 符 合 他 們 的 要 求 。
     

一 些 建 議 :

  • 光 伏 板 按 照 接 近 當 地 緯 度 的 角 度 傾 斜 安 裝 。 這 樣 可 以 得 到 以 全 年 計 最 大 的 產 電 量 , 而 且 會 有 助 於 雨 水 沖 刷 掉 積 累 的 灰 塵 。
     
  • 選 擇 高 效 率 的 光 伏 板 。 ( 由 於 香 港 地 區 可 用 空 間 有 限 , 需 要 從 有 限 空 間 盡 量 獲 取 最 大 的 產 電 量 。 )
     
  • 使 用 國 際 電 工 標 準 或 者 與 其 相 等 的 標 準 認 證 的 光 伏 板 。
     
  • 選 擇 高 可 靠 性 ( 如 平 均 故 障 間 隔 時 間 較 長 ) 、 高 效 率 、 有 可 觀 的 實 際 運 行 記 錄 ( 可 向 供 應 商 索 取 當 地 或 海 外 的 應 用 項 目 清 單 作 參 考 之 用 ) 的 逆 變 器 。
     
  • 設 計 控 制 線 路 , 在 晚 間 把  逆 變 器 關 掉 , 以 減 少 逆 變 器 備 用 狀 態 的 損 耗 。
     
  • 要 求 供 應 商 推 薦 需 要 的 備 用 部 件 。
     
  • 要 求 供 應 商 提 供 逆 變 器 的 維 修 保 養 指 引 和 故 障 排 解 指 引 。
     
  • 運 行 期 間 須 定 期 檢 查 系 統 。 由 於 與 電 網 接 駁 , 在 逆 變 器 故 障 的 情 況 下 也 不 易 察 覺 ( 如 照 明 不 會 熄 滅 ) 。 只 有 通 過 定 期 檢 查 才 能 找 出 光 伏 系 統 輸 出 故 障 。
     

機 電 工 程 署 已 經 對 灣 仔 大 樓 的 試 驗 性 的 建 築 物 附 設 光 伏 系 統 ( 由 三 個 子 系 統 組 成 ) 的 性 能 進 行 了 一 年 的 監 測 。 為 期 12 個 月 的 性 能 監 測 工 作 於 2004 年 3 月 份 完 成 。 有 關 的 總 結 報 告 中 有 對 於 香 港 地 區 典 型 商 業 大 廈 不 同 種 類 的 建 築 物 附 設 光 伏 系 統 性 能 方 面 的 資 料 。

4) 遮 蔭 分 析

在 需 要 評 估 附 近 較 高 建 築 物 或 物 體 的 遮 蔭 效 應 的 時 候 , 必 須 進 行 遮 蔭 分 析 。 在 光 伏 方 陣  中 選 擇 某 一 點 , 然 後 獲 取 對 於 該 點 產 生 遮 蔭 的 各 建 築 物 或 物 體 的 仰 角 角 度 和 方 位 角 度 。 再 利 用 太 陽 行 程 圖 ( 或 者 使 用 電 腦 軟 件 ) 就 可 以 分 析 特 定 月 份 的 遮 蔭 程 度 了 。

遮 蔭 程 度 會 影 響 光 伏 方 陣 的 配 置 ( 方 陣 的 光 伏 串 數 目 , 以 及 每 串 中 的 組 件 數 目 等 ) 。

5) 光 伏 系 統 設 計 輔 助 軟 件

獨 立 的 或 者 與 電 網 接 駁 的 光 伏 系 統 的 分 析 和 設 計 , 可 以 用 電 腦 軟 件 輔 助 完 成 。

此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。RETScreen 國 際 清 潔 能 源 項 目 分 析 軟 件 是 一 個 由 加 拿 大 政 府 、 業 界 和 學 術 界 各 方 專 家 協 助 開 發 的 決 策 支 援 軟 件 工 具 。 這 個 免 費 軟 件 可 以 應 用 於 分 析 全 球 各 地 區 不 同 的 節 能 及 可 再 生 能 源 技 術 (RETs) 的 能 源 產 量 或 節 約 量 、 壽 命 週 期 成 本 、 排 放 減 少 量 、 財 務 分 析 和 風 險 分 析 等 等 。 此 軟 件 還 包 括 產 品 、 成 本 和 氣 候 等 資 料 庫 , 以 及 一 個 詳 細 的 線 上 用 戶 手 冊 。

此 外 還 有 一 些 利 用 時 步 模 擬 技 術 的 商 業 光 伏 系 統 設 計 工 具 , 可 作 系 統 模 擬 及 產 電 量 計 算 之 用 , 這 些 工 具 都 有 遮 蔭 分 析 等 功 能 。 例 子 有 熱 內 瓦 大 學 開 發 的 此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。PVSYST 軟 件 , 和 此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。Solar Studio Suite 。 除 此 之 外 , 還 有 很 多 其 他 的 商 業 軟 件 。 用 戶 須 要 瞭 解 不 同 軟 件 的 功 能 才 能 決 定 這 些 軟 件 是 否 能 夠 滿 足 其 需 要 。

 

   
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