太阳能光电发电系统规划设计-台北市殡葬管理处.ppt

1、太陽能光伏發電系統建置及維護 研習講義,報告人：張瑞豐工學博士國立臺北科技大學 兼任助理教授桃園創新技術學院 兼任助理教授綠科國際股份有限公司 總經理日期：2014.3.13,臺北市士林區芝山國民小學,1,單元一:太陽能光伏發電系統 規劃、設計、建置及工程管理簡介,2,一、大 綱,(一)名詞說明(二)太陽能光伏發電系統發電原理及組成(三)學校太陽能光伏發電系統在規劃、設計 及建置階段，常面臨的問題及解決之道(四)規劃設計建置流程及系統組件參數計算(五)工程管理,3,(一)名詞說明,4,1.1.1 名詞說明,太陽能光伏發電系統(Solar Photovoltaic System)：以太陽能 電池

2、陣列(Solar PV Array)為主之再生能源發電系統。太陽能電池模組(module)：以多數的太陽能電池單元(Solar Cell)經由串聯、併聯接線及封裝而製成之光伏發電器件。 太陽能電池組列(Solar PV Array)：以太陽能電池模組經排 列安裝定位及串聯、併聯配線組成之光伏發電系統組件。 大氣光程（Air Mass, AM）:太陽光束通過地球大氣層之長 h ，與太陽在正上方時太陽光束通過大氣層到海平面上 一點之長h0的相比值( AM1.5 )。最大輸出功率(Maximum power, Pmax)：太陽能電池模組或 組列於標準測試條件之下最大輸出功率。 標準測試條件（Stan

3、dard Test Conditions , STC）: 在太陽 電池模組測試時所使用之考值，即電池溫為25度C、 平面（in-plane）日照強為1000W/m2、及太陽考光譜 （空氣大氣光程AM）為1.5。,5,6,最大輸出功率電壓(Maximum power voltage, Vmax)：太陽電池模板或組列於最大輸出功率時之電壓值。仟峰瓦(kWp)：以仟瓦為單位之太陽電池組列最大輸出功率。開路電壓(Open circuit voltage, Voc)：太陽電池模板或組列於標準測試條件之下開路電壓值(電流為零)。短路電流(Short circuit current, Isc)：太陽電池模板

4、或組列於標準測試條件之下短路電流值(電壓為零)。最大功率追蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT )：直/交流轉換器以不斷調整輸入電壓或電流之方式，使太陽電池組列可隨時保持在最大功率輸出之功能。,1.1.2 名詞說明,1.1.3 太陽光譜,7,1.1.4 大氣光程 AM（Air Mass）,8,(二)太陽能光伏發電系統發電原理及組成,9,1.2.1 太陽能光伏發電系統總覽,10,11,1.2.2 太陽電池種類,資料來源：綠色能源產業資訊網,1.2.3 太陽能光伏發電系統定義,將許多太陽能電池單元（Solar Cell）以串聯及並聯接線及組裝後，成為太陽能電池模

5、組（Module）；由數個太陽能電池模組，組合後而形成太陽能電池陣列（Array）建構成為太陽能光電轉換裝置，加上儲電能裝置、直流-交流電能轉換器及監控系統等相關器件、裝置及設備之硬體、 軟體及韌體，共同匹配組成一個發電系統，一般稱為太陽能光伏發電系統(Solar Photovoltaic System)，又稱為PV發電系統，在台灣地區稱為太陽光電發電系統。,單元（Solar Cell）,模組（Module）,陣列（Array）,12,1.2.4 太陽能光伏基本發電原,用太陽能電池單元(Solar Cell)的光生伏打發電效應，將由日照輸入的太陽光能(Light Energy)強度直接轉換成電

6、能(Electric Energy)輸出，稱為太陽能光電發電。又稱為太陽能光伏發電系統（Photovoltaic Power Generating System簡稱PV系統） 太陽能電池單元是由PN半導體元件組成，將數片太陽能電池單元相互連接在一起，就可組成單片式之小型、中型或大型的太陽能電池模組(Solar Module)或模板(Solar Panel)，其發電功率輸出可由數瓦(Watt)到數百瓦。 將許多片太陽能電池模組或模板以串聯及並聯相互連接在一起，就可組成群組式之小型、中型或大型的太陽能電池模組或模板陣列(Array)，其發電功率輸出可由數百峰千瓦(kWp)到數兆峰瓦(MWp)。,1

7、3,利用太陽能電池模組或陣列，將太陽光能直接轉換成直流電能輸出，此直流電能再經由電能穩壓器及電能轉換器，轉換成穩定的直流或交流電力，以供應外部負載用電。 為了使變流器達到較高的轉換效率及增加太陽能電池的使用效率，一般使用昇降壓型的直流-直流轉換器(DC-DC Converter) ，隨時對太陽能電池模組或陣列做最大功率點追蹤(MPPT)及自動控制調整，以提升太陽能電池的光電能轉換效率；經由直流-直流轉換器昇降穩定直流電壓後，提供直流用電，或再透過直流對交流轉換器（變流器, Inverter）轉換為交流電力，提供給外部負載端之交流用電。,1.2.5 太陽能光伏發電系統功能,14,1.2.6 小型

8、家用發電系統,15,上圖所示為小型家用發電系統(Small Home System, SHS)由太陽能光電板產生電，其所產生之直電，透過電轉換器充入電池，然後將直電轉換成交電，即可提供負載之電器使用；架構包含有太陽能光電板、電池、電轉換器。本產品為一個多功能的電轉換器，有別於傳統轉換器，將MPPT 充電器及直交轉換器集於一機，提供DC12V、DC、AC110V 多選擇負載用電，應用範圍包括電腦、通訊、家庭娛、營、緊急用電等等應用。,電力轉換器(電力調節器)(Inverter、PowerConditioner),蓄電池組列(Batteries),1.2.7 太陽能光伏發電系統主要元件器件 (1

9、kWp),太陽光伏發電系統,太陽電池單元 (Solar Cell ),太陽電池模板(PV Module),太陽電池組列(PV Array),16,17,1.2.8 直流配電箱接線圖,18,1.2.9 直流配電箱內部元件配置,阻絕二極體,突波吸收器,1.2.10 住宅併聯型光伏發電系統組件配置示意圖,住宅用市電併聯型太陽能光伏發電系統，是經由系統的規劃設計，透過功率調節器(包括逆變器及市電並聯保護裝置等功能)，結合太陽電池模組陣列，經由現場架設管線、交直流接線箱、配電箱及電表等元件、器件和機電工程施工技術，相互整合建置的一體化系統。,19,1.2.11 光伏發電系統規劃設計及工程建置,主要元件器

10、件規劃設計及工程建置項目,20,電池串聯,模組,0.5V0.6V,1.2.12 太陽能電池單元（Solar Cell ）,Front side is negative.,21,1.2.13 太陽能電池陣列電路接線示意圖,防止逆流元件,避雷元件,開關單元,太陽能電池陣列,太陽能電池陣列,22,1.2.14 太陽能光電轉換器-太陽能電池 V- I 特性曲線,23,1.2.15 最大功率點追蹤(MPPT)技術,24,太陽能電池陣列的輸出隨著太陽輻射照度和太陽能電池陣列的表面溫度而變動，因此需要跟蹤太陽能電池陣列的工作點並進行控制，使陣列始終處於最大輸出，以獲取最大的功率輸出。,1.2.16 並聯型

11、PV DC-AC轉換器架構圖,25,典型的太陽能光伏發電系統組件及各部份組成功能功能描述如下：,(一)太陽能電池模組/陣列(Solar Cell Module),單片太陽能電池模組性能規格,太陽能電池功率-電壓特性曲線,1.2.17 太陽能光伏發電系統組件及功能描述(1/3),26,(二)直流-直流轉換器(DC-DC Converter) 為使太陽能電池模組/陣列達到最大的光電能轉換最佳化，提供穩定的直流電壓輸出，以供後級的直流-交流變流器轉換為穩定的交流電壓輸出。(三)最大功率點追蹤(MPPT) 由於太陽能電池的功率輸出大小會受到日照強度、電池溫度及負載等因素影響而產生變化，因此需要準確及快

12、速地最大功率點追蹤功能來配合調節。常用的最大功率點追蹤控制法可分為擾動觀察法及增量電導法兩種。(四)變流器(Inverter) 以單相全橋式的直流/交流變流器為例，變流器的切換係採用正弦脈波寬度調變（SPWM）技術，操作於單極性電壓切換，用以有效抑制輸出電壓的諧波成份。,1.2.17 太陽能光伏發電系統組件及功能描述(2/3),27,(五)隔離保護裝置(Isolated Protection Device) 1.保護裝置能及時切離系統與外部市電端的併聯功能 2.提供適當的安全隔離，以保護工作人員的作業安全 3.變流器輸出低電壓與過電壓保護 4.變流器輸出過電流保護 5.短路及超溫保護(六)同步

13、並聯供電 當市電電源故障後再回復供電時，首先太陽能光伏 發電系統經由同步程序與市電網路併聯，然後再依據當 時日照量下之發電量決定台電與太陽能光伏發電系統之 供電分配。在光伏發電系統的發電量大時，調節由市電 網路提供負載之功率降低，並對儲能系統之蓄電池組進 行充電；在光伏發電系統的發電量小時，大部份電力由 市電網路提供並同時由市電對蓄電池組充電。,1.2.17 太陽能光伏發電系統組件及功能描述(3/3),28,典型的太陽能光伏發電系統基本組成架構，包括太陽能電池模組/陣列、模組/陣列支撐架與安裝基礎、直接線箱(包含保護元件、部件及器件)、最大功率點追蹤(MPPT)、直流/直流轉換器、充放電控制器

14、、蓄電池組、變流器(直流/交流轉換器) 、交配電盤(包含保護元件與器件、隔離保護裝置、保護電驛及同步並聯控制等) 、變壓器、電腦網路監控系統及配管與配線等所構成，如下圖所示。,1.2.18 太陽能光伏發電系統組成架構,29,1.2.19 太陽能光伏發電系統架構分類(1/5),PV發電系統的種類是根據系統的元件器件組成與負載的型式來區分首先，依據用電方式需求，選定合適功能的系統元件器件組成，主要是分為獨立型、倂聯型、防災型和混合型等四種系統架構其次 ，再依據負載型式(交流或直流)及有無蓄電池需求來進行分類。 最後，在細部規劃及設計時，應根據使用者的用途需求，務必選定可匹配的元件器件相互連結組成。

15、,30,1. 獨型系統(Stand-Alone System) 太陽能光電發電系統運行，獨於外部的發電系統或/及配電網系統之外，以自給自足的模式供應負載端用電所需的電力。,1.2.19 太陽能光伏發電系統架構分類(2/5),31,2. 併型系統(Grid-Connected, Interactive ) 太陽能光電發電系統運行與外部的發電或/及配電網系統相互併接供電，既可對外傳送電給外部的發電及配電網，又可從外部的發電或/及配電網供給電到太陽能光電發電系統，供應負載端所需的電力。,32,1.2.19 太陽能光伏發電系統架構分類(3/5),3. 防災型系統 緊急防災型系統是以整合併型及獨型兩種功

16、能於一體。其運行模式是當外部的發電或/及配電網系統正常時，太陽能光電發電系統的輸出電可直接饋入外部的發電或/及配電網系統，並對其系統內部的蓄電池組件充電儲能；當外部的發電或/及配電網系統常時，其太陽能電池模組/陣之輸出電可對其系統內部的蓄電池組件充電儲能並提供緊急負載端用電所需的電力。,1.2.19 太陽能光伏發電系統架構分類(4/5),33,4. 混合型系統(Hybrid System) 混合型系統是由多種電源所組成之發電系統。這些電源包含太陽能光電、風發電、水發電、引擎驅動發電及其他電源，但包括外部的發電或/及配電網電源。其儲能子系統，如蓄電池組，構成本定義所指之電源。,1.2.19 太陽

17、能光伏發電系統架構分類(5/5),34,(三)學校太陽能光伏發電系統規劃設計及建置階段所面臨的問題及解決之道,35,1.3.1 學校將會面臨的問題點,(1)如何選定專業及公正的規劃、設計及建造單位?(2)如何避免包商的施工能力不足而影響系統質量?(3)如何確保系統驗收後可持續高效率運行?(4)如何確保系統驗收後其運行的可靠度高?(5)如何確保系統的維護費低及故障發生後復原快?(6)如何確保系統運行中其相關發電數據及資訊，可 有效地結合在綠能的教學上?(7)如何確保系統可為校內節省電費支出，發揮其最 大效益?,36,1.3.2 相關問題點的解決之道,(1)校方成立一個臨時性任務的太陽光伏發電 系

18、統建置專案技術委員會平台，以便協助 校方支援相關工程專業知識及技術諮詢。(2)由專案技術委員會平台，協助校方評估慎 選專業及公正的規劃設計及建造單位。(3)由專案技術委員會平台，協助校方慎選合 適的承包商，確保系統工程質量。,37,(四)系統規劃設計建置階段工作流程及相關組件參數計算,38,1.4.1太陽能光伏發電系統建置重要條件,依據台灣地區光伏發電系統運行資料統計顯示，全的日平均發電約為34 kWh/kWp，平均發電約為1,0001,500 kWh/kWp。台灣地區的太陽能光電發電系統建置重要條件考量如下:1.日照充足：太陽能電池模組/陣列的設置方式應避免圍建築 物遮蔭，必須無光障害，太陽

19、能電池模組/陣列的架設必須 面向南方，傾斜角為2225 10(台灣地區通常採用23.5 )。2.週邊環境：應考建築物空間、鹽害、害、風況、天候、 溫、防潮、排水及地盤結構況等重要因素。3.建築結構：樑、柱等位置應考載重設計，如需架設於外牆 ，則需考其強設計。4.電氣設備：解電氣設備現況，確保電氣設備的安全性，以 掌握建置時電氣配線與施工徑。5.監控系統: 監控系統軟體架構與規範必須明確，以智慧型控 制策略及管理，結合HMI+PLC+網頁型功能是必須的。,39,1.4.2 典型的太陽能光伏發電系統建置流程,40,1.4.3 PV發電系統規劃設計之重要因素,太陽電池一年能發多少電？太陽光發電的成本

20、？(簡易估算)太陽光發電需要多少土地？,41,42,1.4.4 太陽能光伏發電量概算,年發電量（EP）PAS HA K 365(天)PAS：太陽能電池組列容量 HA：設置場所及設置條件的累計日射量（kWh/m2 x 日） K：總設計係數（0.650.80.6 ） 以系統利用率來概算 年發電量太陽電池陣列模板的發電量 x 系統利用率 x 8760（小時）系統利用率0.10.150.1 一年總時數24（小時）x 365（天）8760小時,1.4.5 太陽電池一年能發多少電？,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,1.0 kW/m2,0.5 kW/m2,日照強度,等效

21、日照時數(Sun Hour),組列單日發電量 = 組列額定輸出功率 等效日照時數 預估1 kWp 組列單日發電量 = 1 (kW) x 4 h (Sun Hour)= 4 kWh組列年發電量 = 組列額定輸出功率 年平均日照時數 365 預估 1 kWp 組列年發電量 = 1 4 h 365 = 1,460 kWh,時間,43,1.4.6 太陽光能的發電成本簡易估算,1. 假設目前太陽光發電系統設置成本約為 NT$ 140,000 / kWp 2. 假設年平均每日日照時數約為 2.5 Sun Hour (台灣中南部地區) 1 kWp 組列單日發電量= 1 (kW) 2.5 (Hour)= 2.

22、5 kWh 1 kWp 組列年發電量= 2.5 365 = 913 kWh (度)3. 假設太陽光發電系統使用壽命為 20 年 1 kWp 太陽光發電系統總共可發電 20 913 = 18,260 度4. 生產每度電之成本約為 140,000 / 18,260 NT$ 7.75. 未來發展趨勢： 太陽光發電系統設置成本將逐年降低 市電電費將會升高(國內目前電費約 NT$ 3 /度),44,1.4.7 建置太陽能光伏發電系統需要多少土地？,效率% = (輸出功率W) / (組列面積 m2 x 日照強度 W/m2 ) 100%組列面積 m2 = 輸出功率W / (效率 % x日照強度W/m2 )

23、100 % 假設使用效率13.6% 模板，於1,000 W/m2 (AM1.5)日照強度下 10 kWp 模板組列面積 (m2) = 10,000 / (0.136 1,000) = 73.5 m2 10 kWp PV系統土地面積需求約 73.5 m2 1.5 1.1 121m2 (36坪) (包括陰影面積及維修空間) 假設使用效率10% 模板 則模板面積約 100 m2 土地面積需求約 165m2 (50坪),45,1.4.8 太陽能發電系統的規劃與設計,光伏發電系統的規劃與設計分為軟體設計和硬體設計兩部分，以軟體設計在先，而硬體設計在後。光伏發電系統設計的總原則是在保證滿足負載供電需要的前

24、提下，確定使用最少的太陽能電池組件功率和蓄電池容量，以盡量減少初期投資。,46,1.4.9 光伏發電系統規劃及設計概述(1/5),根據國際能源機構(IEA)的分類如下: 1. 小規模: 100 KWp以下。 2. 中規模: 100 KWp - 1 MWp 。 3. 大規模: 1 MWp - 10 MWp 。 4. 超大規模: 10 MWp以上。,47,A. 光伏發電站的規模等級劃分標準,B. 根據電網接入電壓確定光伏發電站等級 1. 小規模: 接入0.4KV電網，裝機容量不得 大於100 KWp 。 2. 中規模:接入10 - 35KV級電網。 3. 大規模:接入66 KV級以上電網。,1.4

25、.9 光伏發電系統規劃及設計概述(2/5),C. 大規模光伏發電站（LS-PV）技術特點1. 在發電側並網，沒有儲能系統。2. 併入高壓公共電網（22 kV 161 kV) 。3. 少量自用電力從公共電網提供（小於1%）。4. 發電功率大。5. 自動控制，無人看守。6. 靠近負荷中心。7. 大部分使用荒地建廠。8. 配備自動追日系統或聚光型光伏電池，提升效率。9. 配置氣象及運行資料自動監測和遠端資料傳輸系統。,48,1.4.9 光伏發電系統規劃及設計概述(3/5),D. 應考量的問題及解決策略1. 總體模組化設計。2. 大型光伏發電站與高壓電網並網和保護裝置。3. 抗風沙、抗紫外、抗老化、耐

26、高低溫的光伏組件。4. 三相並網變流器的電壓不平衡問題及解決策略。5. 多機並聯實現大型光伏並網系統的控制調度策略、MPPT尋優演算法。6. 電網閃變及波動對並網變流器的影響和解決策略。7. 多台變流器同時並網的互相影響及解決策略。8. 光伏發電站參數監測計量及智慧型監控系統功能。9. 多台並網變流器同時運行下的反孤島效應問題，並研究可靠的控制策略防止孤島效應。10. 單雙軸追日系統。11. 成本分析。,49,1.4.9 光伏發電系統規劃及設計概述(4/5),E. 規劃及設計規劃設計的定義: 對工程的實施在技術上和經濟上所進行的全面而詳盡的安排，是整個工程成敗的決定性環節。規劃設計的範圍： 工

27、程總承包的規劃設計（含基本設計、詳細設計、竣工圖設計）及相關的專業技術服務。初步設計: 根據批准的可行性研究報告和設計基礎資料，對設計物件進行通盤研究，闡明在制定的地點、時間和投資控制數內，擬建工程在技術上的可行性經濟上的合理性。通過對設計物件作出的基本技術規定，制定專案的總概算。 施工圖設計:根據批准的初步設計的內容和要求，對建設項目的所有主輔生產廠房、附屬設施及其主要關鍵設備的土建和安裝繪製出正確完整和盡可能詳盡的圖紙，應能滿足預算及施工組織設計的編制。,50,1.4.9 光伏發電系統規劃及設計概述(5/5),F. 規劃設計優化原則1. 研究建置條件，採多方案比較，確定合理可行的方案。2.

28、 場址分析及選定。3. 合理配置系統組件及太陽能光伏電池陣列。4. 組件模組化安裝便捷，以減少工時、材料及連線。5. 電纜佈線最優化，降低線路損失。6. 高效率變流器是系統穩定運行的保證，變壓器的選擇是 最後的效率節點。7. 分散式佈置集中監控，快速掌握資訊，預防發生故障。8. 工程規範明確及造價核算確實。9. 對電力品質的影響: 當出力變化時電壓波動直流逆變 過程產生諧波，對電能品質造成嚴重影響。,51,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(1/17),典型的太陽能光伏發電系統建置程序，如下圖所示。,52,系統建置優化之七個階段,1. 初步規劃階段、2. 基本規劃設計階段、3. 細部設計

29、階段、4. 工程發包及施工階段、5. 施工監造及工程管理階段、6. 工程竣工及驗收階段7. 工程保固及維護階段簡要說明如後：,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(2/17),53,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(3/17),54,七個階段之系統建置流程,執行細部項目,1. 初步規劃階段,關於系統建置之初步規劃階段，擬建議由業主委託的專業服務工作至少必須包括下列諸項:(1)協助使用單位完成對系統建置之初步構想及需求(2)選定確實有能力執行規劃設計之專業技師或人員 太陽能光伏發電系統是一種跨領域的專業技術整合成果表現，大多數專業人員有其實務技術整合知識之盲點，無法完全落實其相關之專

30、業技術整合及匹配的規劃設計工作，造成許多系統運行後產生效率不彰等問題。,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(4/17),55,1. 初步規劃階段-法規依據,一、電力相關法規太陽光電發電系統非屬電業法第九十七條 規定之自用發電設備，無須向電業主管機關申 請自用發電設備登記台灣電力公司再生能源發電系統併聯技術要點 再生能源電力收購 100kWp以上而未滿500kWp之太陽光電發電系 統併接處理原則 太陽光電發電系統總裝置容量100kWp(含)以下 併接於低壓者之作業程序及流程其他相關法規,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(5/17),56,二、建築相關法規建築技術規則建築設計施工編

31、屋頂需設置避難平台建築物整理 建築物設置太陽光電發電設備高度在二公尺以 下者免申請雜項執照 設置於地面上之太陽光電發電設備，應申請雜 項執照 建築物或雜項工作物得免由建築師設計、監造 或營造業承造之範圍請依各縣市政府建築 管理自治條例規定辦理,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(6/17),57,1. 初步規劃階段-法規依據,1. 初步規劃階段-系統組件之軟硬體設計原則,系統組成架構及發電輸出電能規格太陽能電池模組/陣列架台配置直接線箱（Array Junction Box）直-直轉換器, MPPT充放電控制器與蓄電池組變器(Inverter)交配電箱（AC Switchboard）變壓

32、器(Transformer)智慧型監控系統(HMI + PLC + Web-Based Info.)配管配線電氣安全警語標示,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(7/17),58,1. 初步規劃階段-設置場址選擇與系統規劃,場址勘查。場址應用規劃之資收集。場址勘查需使用的工具。光伏電池陣場址的勘查方式。場址資整與系統發電容預估。平面配置圖。系統性能驗收需求(例如:系統直發電比 RA：在300W/m2 日照強以上，驗收之系統性 能標準直發電比 RA80% )。 RA= (組輸出功 PA 1000W/m2) / (組額定 功 P 現場模組表面之日照強 GI),1.4.10 系統規劃設計及建置

33、優化流程(8/17),59,1. 初步規劃階段-太陽光電組間隔設計範,組設置太密集，前排組的影子可能會形成後排組的遮蔭。組影子的長會因設置地點之緯、季節、時刻而，冬至之太陽仰角為最小，此時會造成最大的蔭影情形，在設計組間隔時乃考慮冬至大致9:0015:00 這段時間組被遮蔭為原則。,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(9/17),60,規劃設計之初，用電腦模擬軟體如PVSYST繪製太陽軌跡狀況，光伏發電系統周遭遮蔭況，適時進遮蔭電腦模擬分析並預估發電，及早由模擬結果進調整設計，以獲得最好的系統設計。,太陽軌跡模擬圖,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(10/17),61,1. 初步

34、規劃階段-電腦模擬軟體規劃及設計,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(11/17),2. 基本規劃設計階段由業主委託的專業服務工作至少必須包括下列諸項:1. 工程初步規劃設計圖說與規範2. 系統性能評估計算與模擬3. 蒐集系統之元件與器件規範功能描述及使用準則4. 蒐集各子系統及全系統規範功能描述及使用準則5. 協助業主系統建立招標作業準則6. 招標前置作業確認事項前述各項細節必須明訂，避免承包商殺價搶標而造成工程品質嚴重缺失。,62,3.細部規劃設計階段,由業主委託的專業服務工作至少必須包括下列諸項:現場施工參考用細部設計圖說採購用工程材料細部規範系統建置經費編列原則現場施工參考用細部

35、規範前述各項細節必須明訂，避免承包商殺價搶標而造成工程品質嚴重缺失。,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(12/17),63,由業主委託的專業服務工作至少必須包括下列諸項:(1)設備整合及匹配之技術規範須明確及量化(2) 工程細部設計圖說(3) 工程採購規範(4) 材料明細表(5) 系統工程發包及施工準則(6) 相關設備與技術文件簽認計畫書(7) 施工圖說與技術規範簽認(8) 現場施工規劃及相關配合工作計畫書前述各項細節必須明訂，避免承包商殺價搶標而造成工程品質嚴重缺失。,4.工程發包及施工階段,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(13/17),64,太陽能光伏發電系統的電氣及儀控

36、工程施工方式係與太陽電池模組的設置並，如下圖所示。從太陽能電池模組的配線開始，依中繼接線端子箱、交直轉換器等器件、設備等設置及相互接續依序進。,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(14/17),65,4.工程發包及施工階段現場建置流程,5.施工監造及工程管理階段,由業主委託的專業服務工作至少必須包括下列諸項:(1) 工程合約執行細節內容及分工(2) 合約進度控制與管理(3) 工程監造及品管標準(4) 品管計畫書(5) 落實監造工作品質(6) 施工圖、相關設備提供與技術文件的一 致性前述各項細節必須明訂，避免承包商殺價搶標而造成工程品質嚴重缺失。,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(

37、15/17),66,6.工程竣工及驗收階段,專業服務工作至少必須包括下列諸項:(1)監造工作品質查核之相關表單紀錄(2) 工程材料各項目檢驗及驗收標準(3) 各子系統完工驗收流程及驗收標準(3.1) 驗收重點項目與要求(3.2) 系統設備安裝檢查表(3.3) 系統竣工自主檢查表(4) 操作與維護教育訓練(5) 全系統工程驗收流程及驗收標準(6) 系統工程性能指標及評估量表準則(7) 完工圖、相關設備提供與技術文件的一致性前述各項細節必須明訂，避免承包商殺價搶標而造成工程品質嚴重缺失。,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(16/17),67,7.工程保固及維護階段,由業主委託的專業服務工作

38、至少必須包括下列諸項:(1) 承包商相關設備與技術文件更新(2) 承包商售後服務內容及執行狀況(3) 系統運行時間及其發電量紀錄表單(4) 系統發電量與連接外部負載等使用狀況(5) 系統保固保用判定準則(6) 系統日常操作準則(7) 系統檢查與維護準則(8) 系統日常及定期保養準則前述各項細節必須明訂，避免承包商殺價搶標而造成工程品質嚴重缺失。,1.4.10 系統規劃設計及建置優化流程(17/ 17),68,1.4.11 光伏發電系統組件參數計算(1/4),69,1.4.11 光伏發電系統組件參數計算(2/4),70,1.4.11 光伏發電系統組件參數計算(3/4),71,1.4.11 光伏發

39、電系統組件參數計算(4/4),72,(五)系統規劃設計簡例,73,1.5.1 系統規劃設計簡例 (1/4),客戶輸入的資訊獨立型光伏發電系統全年總用電量：500MWh在6.6千伏端，峰值功率為150KW每日24小時耗電量假設連續 3個晴天和連續 2個陰雨天50100個用戶，包括辦公樓，派出所，電信局，餐廳，商店，家庭等分佈在面積為 5平方公里;當地氣候數據： 1. 環境溫度31左右 2. 相對濕度95 3. 每天日照5小時,74,1.5.1 系統規劃設計簡例(2/4),光伏發電系統示意圖集中發電與分佈式用電6.6千伏，60赫茲交流電源傳輸,75,1.5.1 系統規劃設計簡例(3/4),76,光

40、伏發電系統智慧型監控架構,HMI + SCADA + Communication,1.5.1 系統規劃設計簡例(4/4),智慧型電網(Smart Grid)技術應用智慧型電網為整合發電、輸電、配電及用戶的先進電網系統，其兼具自動化及資訊化的優勢，具備自我檢視、診斷及修復等功能，提供具高可靠度、高品質、高效率及潔淨之電力，可滿足世界各國能源政策發展方向與因應社會對供電可靠度與供電品質提高的要求。另一方面，可以導入大量再生能源併網發電、結合智慧型電表進行需求面管理，減少二氧化碳排放、抑制尖峰負載及節約能源。 建置智慧型電網的關鍵技術包括：(1) 跨網路的整合通訊技術(2) 先進的控制方式(3) 感

41、測、讀錶及量測(4) 先進的電力設備及電網元件(5) 決策支援及人機介面。,77,78,1.5.2 太陽能光伏發電系統單線圖,範係5kWp 以下系統,79,1.5.3 太陽能電池組平面配置圖（範1）,80,1.5.3 太陽能電池組平面配置圖（範2）,81,1.5.4 太陽能電池組間隔設計範,82,1.5.5 太陽能電池組設置原則,架設角度台灣位於北回歸線上，而北回歸線緯度為北緯23.5度，所以將板面仰角設定為23.5度朝南可得到最大日照效益裝置場所以裝置地點環視太陽軌跡半圓，軌跡路徑在下列四個節氣是否有遮蔽物阻擋太陽直射光？環境地點避免高樓、樹林或其他有可能遮蔽太陽光照射太陽光電板的高物遮蔽物

42、。,83,1.5.6 太陽能電池組設置場所選擇,平屋頂 平屋頂是最容易安裝之場所，支撐架模板面傾斜角可採固定角度(23.5度)或隨季節可調整，角度調整範圍為047度，須注意結構安全及抗風壓強度。斜屋頂 南北座向，取全年度直射光佔比較多，南向會有較高效益。東西座向，兩面斜屋頂皆可利用，唯運用效益會較差些。,84,1.5.7 太陽能電池組受遮蔽的影響,遮蔽的產生女兒牆及造型牆所造成。附近高樓及水塔(水塔若可更改為臥式，即解決問題)所造成。無線電天線及避雷針(若可移位可以增加安裝面積)所造成。欄杆陰影所造成。東西南向其它建築物的遮蔭所造成。遮蔭對太陽能電池組的影響發電功率會因遮陰而減少。長期的不良遮

43、蔭，會減短太陽能電池模組 壽命，被遮蔭的太陽能晶片會變成負載。,85,1.5.8 太陽能電池組裝設方式,傾斜屋頂,平面屋頂,折板屋頂,地面設置,壁面設置, Double（雙面發電）,86,1.5.9 太陽能電池組配線方式,較差的配線方式：同一配線同時朝向兩面(東與南),較好的配線方式：同一個配線朝向一面。,配線,(六)工程管理,87,1.6.1 系統規劃設計時易疏忽的重點(1/3),(1) 系統維護時的安全考量，闢如方便檢測、器材組件容易購得更換、發熱源安裝在室內外通風處（可對流空氣）、屋外箱體是否設有隔熱層板、各器具設備尖銳角是否設有防撞擊設施、低傷害預防性製作要求等等。(2)監控系統軟體規

44、範是否為市面上較流通性套裝監控軟體產品，具備標準化格式之資料庫、報表、趨勢圖 、動態畫面、回授訊號、遙控監控等使用者可程式化建立功能。監控系統的驗收工作必須包括下列:現場與監控電腦銀幕顯示器，數據是否相符?日照計 掃描顯示時間與 資料庫每15分鐘紀錄一筆資料，判讀參考時是否可符合現況。任何一片太陽電池模組異常，是否在監控電腦銀幕/顯示器上，可迅速判斷並找出該模組（ 如顯示出廠序號、行列編號 ）之相關資訊。,88,1.6.1 系統規劃設計時易疏忽的重點(2/3),是否有獨立編號及平面配置動態圖，當太陽電池模組異常時，可自動顯示並指出該處（全區圖、設定尺寸範圍之放大圖 ）。在光電發電場所四周及in

45、verter、箱體、出入口、樓梯等區域，設置連續、斷續功能之”高解晰網路全天候攝影機CCTV及DVR數位錄放影機”供安全、管理參考用。避雷、電力及儀控等系統個別單獨接地 ，是否有參照 相關規定埋設紅銅板接地極（1200 x 600 x 3t mm）及輔助極，並以火泥鑄焊方式以零電阻方式熔接。是否分別設有防水、全不銹鋼接地端子箱（G.TB13）？箱體間距是否足夠？板厚2.0 mm以上。設突波吸收器、突波計數器，將資料傳訊至監控電腦。接地端子在太陽電池模組、支架螺絲鎖定處應細述+圖說安裝方式，防銹、防蝕、模組絕緣等如何施作？如何測試？設計圖 自主檢討/查表。規範描述應避免字意矛盾、漏列、重複、籠統

46、字意。,89,1.6.1 系統規劃設計時易疏忽的重點(3/3),(3)監控系統應用軟體規範是否有要求廠商需提供”完整規劃程式撰寫工具”? 工程驗收後，是否可能會變為獨家/單一人方可增刪修改程式?或是須另購軟硬體界面或輸出、輸入裝置設備才可以達成原先系統規劃設計功能。(4)監控系統之操作方式、出圖、列表內容、格式、複製資料、電子檔、網路傳輸、畫面、表格、數據等功能需求，在發包前寫入規範內方便/可要求廠商施作。(5)環境溫度感測器應足量安裝，將正確數據傳訊至監控電腦/IPC，確保相關器材設備可在正常溫度下安全運行。(6) UPS不斷電裝置有其必要性，至少連續額定3 kW 110V 30 Min.以

47、上，配備外接式長效型身循環蓄電池。,90,(七)施工管理,91,1.7.1 施工前管理(1/3),(1)器材型錄需附表確認。(2)設計監造與施工廠商的往來、認可文件需附表確認。(3)採用市售三大廠牌網路版監控軟體(如Citect等)(4)避免買到一般自寫、低可靠度的套裝監控軟體？(5)避免買到一般獨家”半封閉型”監控軟體？(6)主要器材文件需附表確認 -每片模組之電壓-電流-功率監測 / 網路數位轉換器支架 （熱浸鍍鋅、不銹鋼 ）避免鋁合金材質，若須採用， 則應要求至整組塗料塗裝完成後，在現場不得再 鑽孔、切割、改裝。 -斷路器（無熔線/直流-交流、漏電、） -分電箱/附外隔熱板、鍍鋅烤漆線槽/塗料:耐候型、膜 厚100以上（鈑金廠注意膜厚間隙) -變頻器 -突波吸收器,