太陽光電發電系統之類型

太陽光電系統主要由太陽電池組列(solar cell array，或稱太陽電池模組)、充放 電控制器、變頻器、併聯保護裝置、配線箱、蓄電池等構造所構成，如下圖33。

圖 33：太陽光電系統構件 資料來源：太陽光發電系統示範資訊網

目前有三種類型的PV System，將介紹如下：

1. 獨立型(Stand-Alone)

獨立型太陽光電系統，加裝蓄電池，使用蓄電儲存能量。主要原理是白天利用 太陽光電系統發電，提供負載與充電，晚上則由蓄電池供電，已達自給自足。當負 載使用量低，可將能量儲存至蓄電池；負載使用量高時，則由蓄電池提供不足的能 量。

太陽電池陣列 Solar array

直流到直流 轉換器 DC/DC Coverter

交流負載 AC load 直流到交流

換流器 DC/AC Inverter

與電力系統併聯型光伏能量轉換系統

電力系統

電力監控中心

圖 34：獨立型光伏能量轉換系統架構圖 資料來源：結晶矽太陽電池之介紹，楊文正

圖 35：獨立型系統示意圖 資料來源：太陽光發電系統示範資訊網

獨立型系統的設計必須考量蓄電池的容量，精算電力負載即陰天日數等安全係 數，再決定所需安置的太陽電池模組版之大小，設計複雜，故價格較昂貴，主要應 用於高山、離島等一般市電無法到達之處。

2. 市電併聯型(Grid-Connected)

市電併聯型太陽光電系統是將太陽電池與市電併聯使用，且加裝的變頻器具有 逆流發電之功能，當太陽電池的發電量大於電力負載的用電量時，系統會自動把多 餘的電力送回電力公司(即歐美日國家所採取的「電力回購模式」)，當負載用電大 於太陽電池發電量或夜晚電力不足時，就由電力公司供電。故市電併聯型可將電力 公司的市電電網視為大型儲能系統，將用不完的能量回饋回市電。因為蓄電池價格 昂貴，使用壽命約5-7 年，提高了太陽光電系統成本。

太陽電池陣列 Solar array

直流到直流 轉換器 DC/DC Coverter

蓄電池組 Battery

交流負載 AC load 直流負載

DC load

直流到交流 換流器 DC/AC Inverter

獨立型發電系統

圖 36：電力系統併聯型光伏能量轉換系統架構圖 資料來源：結晶矽太陽電池之介紹，楊文正

可由上述可知，市電併聯型之優點是系統簡單，不需要安全係數設計，維護容易，

對太陽光的發電容量利用率也較高。

圖 37：併聯型系統示意圖 資料來源：太陽光發電系統示範資訊網

3. 獨立併聯混合型

混和型太陽光電系統，則是把市電與蓄電池搭配使用，平時太陽光電系統併聯 發電，同時供應負載與蓄電池充電，夜晚則由電力公司供電，遇到特殊情況如天氣 不穩定、因故電力中斷時，會有足夠的蓄電池備援，等後市電恢復供應。因此較適 用於有防災、救難需求的公共設施。

圖 38：混合型系統示意圖 資料來源：太陽光發電系統示範資訊網

2004 年全球太陽光電的主要應用市場以市電併聯系統所佔比率最高，包括家用 與商業用途合計佔63%，獨立型(包含郊區與商業用途)則約佔了 15%，消費性電子 產品有8%，而通訊及只是用途產品也是 8%的市佔率。

表 16：太陽光電發電系統比較 封裝，並加上鋁框保護後，成為太陽光電模組或模板 (Photovoltaic Module，PV Module)。而若干太陽光電模組可裝配成更大功率的太陽光電陣列 (PV Array)， 再 接配上過充放電保護控制 (Controller)、深 (循環)放電蓄電池、或變頻器 (直/交流 換流器)、儀表和接地零件等，即合組成為太陽光電系統 (PV System)。太陽光電系 統之主要零配件包括：成本佔整個PV 系統約 66%之太陽光電模組(其中太陽電池 就佔40%~46%)、及成本佔約 12%之電力調節器 (內含濾波器、穩壓器、變頻器、

電驛等零組件)。太陽光電模組之主要構成元件為太陽電池 (Solar Cell)，而電力調 節器之關鍵零組件為變頻器 (Inverters)；有關 PV 系統之成本結構，如表 17。一般 而言，除了太陽光電模板外，其他系統零配件通稱為Balance of System（BOS）。

太陽光電系統中太陽電池與電力調節器為必備的，其他三項則視應用情況及使 用需求而定。太陽光電系統依是否與電力系統併聯而區分為獨立型與併聯型，獨立 型不與市電併聯，為求供電穩定而需加裝蓄電池，通常使發電成本增加20-30%；

而併聯型因與市電併聯，若不要求系統在斷電時繼續供應負載電源，則可不另加裝 蓄電池及充放電器，因此系統較單純，第三種則為混合型系統，其如獨立型有搭配

蓄電池外，並另以柴油發電機、或風力發電機等作為輔助電源。

表 17：太陽光電系統成本結構分析

零組件 成本結構比%

太陽電池模組PV Module 66%

電力調節器Power Conditioner 12%

變頻器Installation 14%

其他（支架/接線箱/配電盤/電錶…） 8%

資料來源：(株)日本資源總合系統資料(2002)，工研院 IEK-ITIS 計畫(2004/07），本研究整理

4.2. 太陽光電產業探討