第二章 文獻探討
第二節 日照強度與日照量
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(3) 市電併聯型太陽能發電系統
此類型的發電系統特色是，透過換流器將發電系統輸出的直流電轉為 交流電，並與市電系統互接使用，太陽能充足時使用太陽能發電系統 輸出的電力供應，在太陽能電力不足時，瞬間改由市電供應，因此不 會影響一般電器的正常使用，並可達到節約用市電的目的，見圖2-8。
圖2-8 市電併聯型太陽能發電系統 資料來源：工研院太陽光電資訊網
第二節 日照強度與日照量
Beyer & Schumacher(1996)指出，日照強度指的是單位面積上，太陽輻射的瞬時 強度，以功率/單位面積為單位，而日照量(或日射量)則計算為單位時間內，單 位面積上所接收之累積太陽能輻射量，以能量/單位面積為單位，太陽輻射 (Solar radiation)係指太陽進行核融合反應所產生的能量，經由電磁波傳遞到地 球，而地表所接受的太陽輻射可分為直達輻射(Direct radiation)、漫射輻射 (Diffuse radiation)與反射輻射(Reflected radiation)。
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而本研究所使用的日照量為水平輻射總量(Total horizontal radiation)，係指 水平面上接受各類型輻射之累積總合，故又稱「地表日照量」。能源部門管理 援助規劃 Energy Sector Management Assistance Program (ESMAP)又將「地表日 照量」稱為「水平地表太陽輻射量(Global horizontal insolation, GHI)，而將其運 算式列為：
GHI = DNI × 𝑐𝑜𝑠𝜃 + DHI (2– 1) 其中，DNI 為「直接日照( Direct normal insolation, DNI)」或可稱直達輻 射；θ 為日照角度；DHI 為「水平太陽漫射量(Diffuse horizontal insolation, DHI)」或可稱為漫射輻射。蔡進譯(2005)也指出，在一般的情況，直接日照 (DNI)約佔太陽電池入射光的 80%。
根據中央氣象局，評估「地表日照量」主要以「日照時數(Duration of Sunshine)」為標準，日照時數定義為觀測地點日照強度≥120w/𝑚2的日照時間。
故在評估「地表日照量」除了日照時間外，日照強度的改變因子也是其考量範 圍。
2009年SolFocus公司McDonald，發表於24th European Photovoltaic Solar Energy Conference。太陽光電源由於特定的現場日照改變而受衝擊，部份由於
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「儒略日」為目前天文學中最重要的時間基準。Joseph Justus
Scaliger(1540~1609)是一位法國學者，在當時每個國家或是民族都各自擁有 自己的曆法規則，沒有統一的紀年制度，因此Joseph Justus Scaliger 自己研 究歷史並發明一套記日法，並將這套記日法用來紀念他的父親(Julius Caesar Scaliger)而取名為儒略日(Julian Date)又稱Julian Day。在Joseph Justus
Scaliger 研究歷史過程，發現最早的日曆出現在西元前4713年，因此他將西 元前4713年一月一日世界時中午12點整，訂定為時間基準，這天稱為儒略
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C = Int[365.25 × (y′+ 4713)] (2– 6) D = Int[30.6001 × (m′+ 1) (2– 7)
以下以一個實例來說明上述方程式內的符號y'和m'的計算方法，例如公 曆(又稱西元) y年m月d日想換算成儒略日，計算方式如下。若m為1月或是2 月時，則代號y'和m'方程式如下，
y′ = y − 1 (2– 8) m′ = m + 12 (2– 9)
其餘月份，代號y'和m'方程式如下，
y′ = y (2– .10) m′= m (2– 11)
儒略日( JD )轉換為時間( JD1)之方程式如下，
JD1 = JD − J 2000 (2– 12) 其中
J 2000：西元2000年1月1日世界時零時儒略日 相對儒略世紀(Julian Century， JC )的計算如下，
JC = JD1
36525 (2– 13) 其中
36525：一個儒略世紀的天數
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二、日照角度
根據中央氣象局所述，地球繞日運轉，因地軸傾斜，黃道與赤道相交大約 23.4度，故每當春分秋分時，太陽經過黃道赤道交點；夏至冬至，黃道與 赤道則成23.4度角，如圖2-9所示。也因此，季節的不同，各地的日照角度 也會不相同，圖2-10依北緯25度畫出太陽出沒，仰角及方位圖。當太陽由 地平升起後，太陽的方位角與仰角隨時間而改變。
圖2-9 四季地球日照圖 資料來源：中央氣象局(2015)
圖2-10 台灣四季的日照角度圖 資料來源：中央氣象局(2015)
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而日照的角度對太陽日照強度的影響，除了上述ESMAP所提及的水平 地表太陽輻射量(GHI)外，「太陽照射進地球的角度」亦為探討之重點。
1. 太陽照射進地球的角度
太陽光到達地表前，會經過大氣層的吸收與散射，故太陽光的照度和量 測的位置與太陽相對於地表的角度有關，一般以空氣質量(air mass，AM) 來表示。而空氣質量定義為光入射路徑與地球大氣層垂直方向所夾角度 的餘弦值倒數，即 air mass(1/cosθ)。光譜照度與量測位置與入射和地表 的夾角有關，這是因為太陽抵逹地面之前，會經過大氣層的吸收與散 射。而位置與角度的這二項因素，亦是以大氣質量(air mass，AM)來表 示。例如：AM 1 代表著在地表上，太陽正射的情況，及太陽垂直入射到 地表上，而 AM 1.5 則代表在地表上，太陽以 42.8 度角入射的情況，而 AM 1.5 一般被用來代表地表上太陽的平均照度(蔡進譯，2005)。
最後，依台灣電力公司即多方研究證實，日照直射在物體上的強度會 比斜射來的高，且斜射角度越高，日照強度越低。由圖2-11更可說明，太陽 能板在照射太陽光時所收集到的能量，會依斜射角度越大其收集到的能量 越低。故日照之角度對於太陽能裝置是有十分顯著的影響的。
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圖2-11 集熱器傾斜角對全年收集熱量之影響 資料來源：台灣電力公司(1998)
三、太陽能模板被遮蔽率
太陽能模板被遮蔽有多種因素，而McDonald(2009)在其論述中以「陰影遮 蔽」與「粉塵遮蔽」兩大因素為主要考量。其中「陰影遮蔽」在現今社會 以「周圍建築遮蔽」為主要因素。
1. 周圍建築遮蔽
根據錢家宏(2009)之研究數據顯示，當建築物與太陽能模組之間距離與 建築物高度不同時，各自對太陽能模組發電量與發電價值的影響，結果 如圖 2-12、2-13 所示。
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圖2-12 建築物高度與全年發電量關係圖 資料來源：錢家宏(2009)
圖2-13 建築物與模組之間距與全年發電量關係 資料來源：錢家宏(2009)
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粒(Suspended particulates, PM10)與細 懸 浮 微粒(Suspended particulates；PM2.5)為兩個標準最為常見。
A. 懸浮微粒(Suspended particulates, PM10)
根據行政院環保署(2014)之定義，PM10係指微粒氣動粒徑小於等 於10微米的懸浮微粒，單位以微克／立方公尺表示之。
B. 細懸浮微粒(Suspended particulates, PM2.5)
根據行政院環保署(2014)之定義，PM2.5係指微粒氣動粒徑小於2.5 微米，單位以微克／立方公尺表示之，由於PM2.5較PM10更容易深
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質監測站、工業空氣品質監測站、國家公園空氣品質監測站及背 景空氣品質監測站等五種類型。(行政院環保署，2014)
此劃分是為了瞭解台灣不同環境狀況的空氣品質。
B. 空氣品質區
因為空氣污染的流通具有流域性質，會跨越縣市界，因此環保署 將台灣地區依地形、氣候、風向及污染擴散情形劃分為七大「空 氣品質區」(以下簡稱空品區)，分別為北部、竹苗、中部、雲嘉 南、高屏、宜蘭、花東。(行政院環保署，2014)
C. 行政區
以各縣市為劃分，因劃分較為細部，可以知道各地區的空氣狀 況，及汙染的可能擴散方向，但因空氣污染具流通性，無法以此 數據作為汙染源依據。(行政院環保署，2014)
行政院每年會依據此3個區分類型作為統計報告主軸，且會依各 類型的準確性，增設監測站，以強化每筆數據的真實度。
因本研究以 H 產險公司為例，其預投資之太陽能之公司大多集中在 台灣中南部的太陽能發電廠，雖然集中卻還是跨了 3 個空氣品質區；且 粉塵遮蔽大多因粒徑越大而影響越大，故本研究在分析時以懸浮微粒 (PM10)作為粉塵量的使用標準；而以行政區作為粉塵量的區域劃分。