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iPV Tracker 太阳能电站效益提升最佳解,可以超精准追日

2017-04-27
关键词: 太阳能 再生能源

  太阳能的需求日益成长,每度电成本也逐渐降低;一旦太阳能发电达到市电同价,就能成为能源市场上最具竞争力的选项之一,市场也能跟着再扩大,进而发挥太阳能的环保效益。

  在“市电同价”的大目标下,太阳能产业链自上而下都以“高效率、低成本”为发展目标。多晶硅厂致力于优化结晶品质,矽晶圆厂积极改良长晶与切片流程,电池厂更是透过 PERC、黑硅、HJT、N 型电池等多样化的新技术来提高转换效率。而在模组与系统端,不同的封装方式搭配不同的支架设计,也能有效降低 CTM Loss、提高发电功效。

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  近年来,国际市场上吹起一股改良系统支架设计的风潮。为提高太阳能模组接收阳光的时间,支架会根据所本地的纬度差别而以特定角度倾斜。但若模组本身能变换角度,能直接接收日光的时间就会更长──追日系统因而兴起,并在日本、中国大陆、美国等主要市场获得极大重视。

  系统端的提效方案:追日功能

  追日系统与固定式系统的差异之处,在于追日系统可随着时间改变太阳能板的角度,使面板直接接收日光的时间增加,进而提高系统的整体发电量。中国台湾地区的追日系统业者太阳光电集团(BIG SUN Group)所采集的实际案例数据显示,采用追日功能的太阳能系统,年度整体发电量最多可较固定式系统高出 60% 之多。

  追日系统分成两大类别:单轴与双轴。常见分类与主要特色如下:

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  具体而言,单轴追日系统为水平翻面,而双轴追日系统则具旋转功能,考量四季的日照角度变化,双轴系统的年发电量会较单轴系统高。但由于单轴追日系统的结构较为简单,成本较低,驱动系统运作所需耗能较少,且较不易毁损,目前仍是追日系统市场的主流。

  对此,太阳光电集团董事长罗家庆表示:“双轴追日系统的技术难度较高,但发电量也较多。相较之下,单轴系统其实是过渡性的产品,泛用性与效果并不如双轴系统来得好。”太阳光电集团也有单轴追日系统的相关专利,但因单轴系统的市场竞争激烈,又是技术较低的过渡性产品,太阳光电集团决定“一次到位”,致力于研发完美的双轴系统。

  罗家庆也看好双轴追日系统的市场趋势。他表示,单轴系统的市占率越来越高,双轴的技术也会愈加成熟,因此会有更多业者考虑采用双轴系统。

  日本实绩,iPV Tracker 妥善率达 99.94%

  追日系统长久以来有三大问题为人所诟病:第一,容易毁损、维护不易。第二,追日精准度不佳。第三,价格昂贵,双轴系统尤甚。这也是追日系统打入市场所遇到的最大困难。

  太阳光电集团的双轴追日系统──iPV Tracker,在机械结构稳定度与追日精准度两个面向,都有独到的先进技术。罗家庆介绍,iPV Tracker 以转动角度大的十字轴设计为基础,并以钢索搭配滚轮来牵引模组,改良传统双轴只有一个支点的缺点。iPV Tracker 的结构如同降落伞或跷跷板,精简又稳固,且转动角度可达 360 度;这个结构也使系统在运作时所需的功(Work)很小,耗能仅有传统双轴设计的 10%。

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  ▲ iPV Tracker 的双轴支撑点结构。(Source:Big Sun Group)

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  ▲ 滚轮设计,耗能低、转动角度完整。(Source:Big Sun Group)

  误差角度 0.5 度以内,超精准追日功能在稳定性方面,iPV Tracker 采用全球首创的弹簧避震器,可有效抵御风压及运作时所产生的震荡碰撞,降低驱动系统的损坏率。根据太阳光电集团在日本超过 6MW 案场的实际统计,iPV Tracker 的运作妥善率高达 99.94%。这样的成绩也说服了更多日本客户,iPV Tracker 在日本已成功攻下 10MW 的案场量,并成为日本市占率最高的双轴追日系统商。

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  ▲ 弹簧结构,抗风效果佳。(Source:Big Sun Group)

  iPV Tracker 的机械构造使其可 360 度转动,倾斜角度也不受齿轮间距所限制。同时,iPV Tracker 内建万年日晷,采共时运作模式,智能运算出阳光一年四季、时时刻刻的轨迹方向,并推动系统每 5 分钟运转一次,主动对应阳光的角度,角度误差更可控制在 0.5 度以内。加上极高的妥善率,可说是目前市面上定位功效最好、运作也最为可靠的追日系统。追日系统的运作方式主要分成 3 类,其特色如下:

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  iPV Tracker 接受中国特变电工的邀请,参加新疆的太阳能发电系统测试。从该案场的测试结果来看,有以下几项重要结果:

  与固定式系统相比:单日发电量最多可多 90%,全年发电量平均可多 50~60%

  与平单轴追日系统相比:夏季发电量可增加约 22%,全年发电量可增加约 34%

  与他厂双轴追日系统相比:全年发电量可增加约 11%

  罗家庆解释,iPV Tracker 胜出的关键有二:1. 超稳定运作与 0.5 度误差以内的超精准追日功能。2. 倾斜角度最大,在高纬度地区的优势更加显著。如此优异的“提效”功能使 iPV Tracker 获得更多国际厂商肯定,目前已接洽的案场量超过了 1GW。

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  扩大规模,降低成本,打开市场

  技术困难度较高的双轴追日系统,需要更优异的功能来提高发电量,以降低单位发电成本。iPV Tracker 采用简洁可靠的机械结构,成本较低,加上多年来透过细部改良所提升的可靠度,目前在美国市场与单轴系统相比,已有相当不错的性价比。

  对于未来的市场趋势,罗家庆认为,追日系统可使太阳能模组从日出一路发电到日落,发电曲线因而可与日间电力需求互相搭配;加上够稳定的追日系统能明显提高发电量,未来会越来越受到重视。尤其对于规模较大的大型电站而言,追日系统可以说是提高系统发电量最为立竿见影的方案。

  “量的增加”是降低成本的重要方法之一。太阳光电集团一方面打算在 24-panel 的 iPV Tracker 产品之后,再行研发 48-panel 的产品,提高单一设备的规模;另一方面,罗家庆也看好追日系统会获得更多太阳能发电厂采用,整体的量也会增加。上述两个面向都将有效降低追日系统的成本。

  优良的发电功效,将带来更高的市场需求;而更高的市场需求,也将推动发电成本的降低。从上游的原料到下游的系统端皆是如此。在供需两端持续推动“提效、降本”所带动的市场扩大趋势将形成良性循环,太阳能市电同价也指日可待。


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