太陽(yáng)能系統(tǒng)發(fā)電成本可望顯著下降。因應(yīng)全球綠色能源發(fā)展熱潮，太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備制造商與系統(tǒng)整合業(yè)者正積極運(yùn)用自動(dòng)化故障偵測(cè)、巨量資料分析及圖資管理等技術(shù)，打造能源圖資云端平臺(tái)，期進(jìn)一步推升太陽(yáng)能系統(tǒng)可靠度和發(fā)電效益。

　　在全球能源危機(jī)意識(shí)與全民對(duì)于安全、潔凈的能源需求下，不僅政府陸續(xù)推動(dòng)能源發(fā)展綱領(lǐng)、百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂?shù)认嚓P(guān)政策與計(jì)畫(huà)輔助推動(dòng)，全臺(tái)整體太陽(yáng)光電產(chǎn)業(yè)已開(kāi)始從設(shè)備端朝向制造、整合與系統(tǒng)服務(wù)方面發(fā)展，并正加速開(kāi)始銜接國(guó)際市場(chǎng)。由于建置場(chǎng)域逐漸擴(kuò)大，且太陽(yáng)光電設(shè)備大多放置于廣大地區(qū)或屋頂?shù)容^難巡檢地區(qū)，在故障發(fā)現(xiàn)與維護(hù)管理方面也造成人力與效率的缺口。

　　太陽(yáng)能發(fā)電日益重要

　　為化解國(guó)人對(duì)于核四的疑慮，行政院在103年4月28日召開(kāi)國(guó)際記者會(huì)，由院長(zhǎng)江宜樺親自說(shuō)明行政院停建核四與安檢后封存的立場(chǎng)。繼臺(tái)灣政府提出穩(wěn)健減核與核四停工封存政策后，除節(jié)約能源相關(guān)措施之外，審慎評(píng)估臺(tái)灣再生能源選項(xiàng)已成為當(dāng)務(wù)之急。從技術(shù)成熟度與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的角度來(lái)看，全球技術(shù)發(fā)展尚待時(shí)日的海洋能、天然氣水合物、燃料電池應(yīng)屬長(zhǎng)期選項(xiàng)；臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力仍待加強(qiáng)的離岸風(fēng)電、深層地?zé)?、生質(zhì)能可說(shuō)是中期可能選項(xiàng)；在陸域風(fēng)電發(fā)展空間已有限的情況下，太陽(yáng)光電可謂臺(tái)灣短期再生能源的最佳選項(xiàng)，其發(fā)展?jié)摿εc發(fā)電成本評(píng)估攸關(guān)因應(yīng)臺(tái)灣能源短缺挑戰(zhàn)甚鉅。

　　影響太陽(yáng)能發(fā)電效率三要素

　　太陽(yáng)能發(fā)電是應(yīng)用太陽(yáng)能電池又稱(chēng)為“矽晶太陽(yáng)能電池”將太陽(yáng)輻射出的光和熱轉(zhuǎn)成電能的過(guò)程。因此日照強(qiáng)度、光電轉(zhuǎn)換效率、發(fā)電系統(tǒng)的可靠度就成為影響太陽(yáng)能發(fā)電效率三個(gè)主要因素。

　　太陽(yáng)能蘊(yùn)藏量與發(fā)電效益推算

　　在太陽(yáng)能資源蘊(yùn)藏量方面，評(píng)估臺(tái)灣太陽(yáng)光電發(fā)展?jié)摿Γ瑢?shí)可分別從最大資源量、理論可開(kāi)發(fā)量、成本效益可行量等三層次逐步盤(pán)點(diǎn)。在最大資源量方面，以國(guó)土面積搭配各地因不同位置所擁有的日照時(shí)間、輻射量，即可成功推算。在理論可開(kāi)發(fā)量方面，則可分別采取由上而下扣除法，從最大資源量逐步扣除無(wú)法裝置高山或坡度過(guò)大山坡地、河流等自然條件限制地區(qū)，以及諸如國(guó)家公園、稀有動(dòng)物棲息地等法規(guī)限制地區(qū)，或采取由下而上加成法，計(jì)算房屋屋頂面積及諸如閑置工業(yè)區(qū)、水產(chǎn)養(yǎng)殖地層下陷區(qū)、長(zhǎng)期休耕土地與國(guó)道、臺(tái)鐵、高鐵等交通動(dòng)線(xiàn)可利用區(qū)域。

　　另外，成本效益可行量方面，實(shí)可就理論可開(kāi)發(fā)量為基礎(chǔ)，從經(jīng)濟(jì)效益角度，考量非南向或平面屋頂、中北部陰雨天氣與大樓遮蔭、屋頂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足等不利屋頂型系統(tǒng)安裝因素，與因并網(wǎng)距離過(guò)遠(yuǎn)造成并網(wǎng)成本、輸電損耗過(guò)高，以及因海邊鹽化侵蝕、臺(tái)風(fēng)風(fēng)力過(guò)大可能形成之成本上升風(fēng)險(xiǎn)，或由于補(bǔ)貼費(fèi)率誘因與土地機(jī)會(huì)成本考量，而對(duì)業(yè)主不太具備建置之經(jīng)濟(jì)效益。此外，由于技術(shù)差異與系統(tǒng)特性，最后估算仍應(yīng)考量矽晶、薄膜、聚光等不同類(lèi)型發(fā)電系統(tǒng)之轉(zhuǎn)換效率差異，以及系統(tǒng)發(fā)電效率可能逐年遞減至20?25年剩78?80%之現(xiàn)象。

　　矽晶太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況

　　中國(guó)大陸是全球最大的太陽(yáng)能產(chǎn)地，在產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之全球市占率皆為最高，尤其在上游矽晶圓、中游太陽(yáng)能電池及模組產(chǎn)量皆占全球六成以上，而臺(tái)灣太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)在矽晶圓及電池于全球亦有一席之地；其中太陽(yáng)能電池產(chǎn)量占全球近兩成，位居全球第二位，并達(dá)臺(tái)灣太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值七成，更顯見(jiàn)其重要性。主要廠商包括新日光、茂迪及昱晶等更名列全球十大太陽(yáng)能電池廠。

　　太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)可靠度

　　除太陽(yáng)能蘊(yùn)藏量、電池的光電轉(zhuǎn)換效率之外，影響整體發(fā)電效率的關(guān)鍵就在于系統(tǒng)的可靠度。因此，太陽(yáng)能發(fā)電所需的系統(tǒng)，尚需加強(qiáng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)診斷、效能分析、能源圖資管理，建構(gòu)能源管理系統(tǒng)以降低太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的人力維護(hù)成本，提升臺(tái)灣太陽(yáng)能發(fā)電效率。

　　近幾年全球網(wǎng)路技術(shù)領(lǐng)域高度關(guān)注的焦點(diǎn)集中于三項(xiàng)重要技術(shù)：云端平臺(tái)、巨量資料、物聯(lián)網(wǎng)。這三項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)際上是順應(yīng)大多數(shù)的應(yīng)用發(fā)展共通需求。如為了提升能源使用效率，必須藉由能源領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)，也就是智慧電網(wǎng)與智慧讀表系統(tǒng)以匯集能源資訊；為了儲(chǔ)存大量、持續(xù)增加、多樣性的能源資訊就必須建立云端能源資訊平臺(tái)；最后也是最重要的一環(huán)就是分析巨量的能源資訊，以創(chuàng)造能源資訊的應(yīng)用價(jià)值。

　　能源圖資云端平臺(tái)

　　為了提升太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的可靠度，并且降低監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、系統(tǒng)管理人力成本，必需以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)匯集發(fā)電場(chǎng)域動(dòng)態(tài)資訊，包含：設(shè)備狀態(tài)、發(fā)電資訊、氣候資訊(日照強(qiáng)度、溫度)，結(jié)合靜態(tài)資訊，如狀置容量、太陽(yáng)能板規(guī)格、使用年限、場(chǎng)域地理資訊，并且將這些不斷累積的能源資訊匯集于“云端能源資訊平臺(tái)”；最后再應(yīng)用巨量資料分析技術(shù)，發(fā)展自動(dòng)化故障偵測(cè)技術(shù)，結(jié)合能源分布與短期發(fā)電預(yù)測(cè)技術(shù)進(jìn)行設(shè)備分析比對(duì)，即時(shí)精準(zhǔn)地找出故障點(diǎn)，將現(xiàn)場(chǎng)維修時(shí)間最小化，解決傳統(tǒng)單一目標(biāo)故障源預(yù)測(cè)的技術(shù)極限。提供大量太陽(yáng)能站所需的遠(yuǎn)距即時(shí)監(jiān)控與診斷服務(wù)，將設(shè)備故障造成的沖擊降到最低，進(jìn)而提高設(shè)備妥善率，提升整體能源發(fā)電效率。

　　開(kāi)放式太陽(yáng)能發(fā)電監(jiān)測(cè)服務(wù)

　　以云端化的方式提供太陽(yáng)能監(jiān)測(cè)服務(wù)，主要是基于分享云端伺服器、分享大量能源資訊及降低維護(hù)人力成本概念出發(fā)。

　　開(kāi)放式太陽(yáng)能發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(圖1)，主要透過(guò)整合逆變器裝置或采用外掛式電表量測(cè)整體發(fā)電資訊，其中電力感測(cè)裝置應(yīng)用不僅包含小型應(yīng)用場(chǎng)域，對(duì)于大型場(chǎng)域而言，透過(guò)外掛式裝置將可以進(jìn)一步達(dá)到資訊細(xì)致于各分組串列，降低當(dāng)單一逆變器發(fā)電時(shí)須要檢驗(yàn)超過(guò)數(shù)十片太陽(yáng)能面板的人力維護(hù)，甚至用于許多應(yīng)用業(yè)者整合孤兒電廠監(jiān)測(cè)服務(wù)所面臨缺乏舊有設(shè)備規(guī)格困境。另外，系統(tǒng)亦可選配日照與溫度貼片提供額外資訊服務(wù)，而未購(gòu)買(mǎi)環(huán)感設(shè)備亦可透過(guò)公開(kāi)資訊，如氣象局地區(qū)紫外線(xiàn)與氣象，來(lái)對(duì)場(chǎng)域發(fā)電量進(jìn)行效率檢視。

　　圖1　開(kāi)放式太陽(yáng)能發(fā)電監(jiān)測(cè)服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　開(kāi)放式云端系統(tǒng)可定時(shí)透過(guò)閘道器擷取資訊并將資訊回傳至云端資訊平臺(tái)，不必像舊有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供應(yīng)商須花大錢(qián)購(gòu)置伺服器，還得擔(dān)心伺服器硬體故障與維修停產(chǎn)等狀況出現(xiàn)，甚至于資料備分與資安問(wèn)題；使用者只需單純透過(guò)網(wǎng)路瀏覽器或行動(dòng)裝置便可以檢視整體太陽(yáng)能系統(tǒng)資訊，透過(guò)整體使用量對(duì)于整體云端平臺(tái)付費(fèi)，將可有效地控制整體建置成本與對(duì)于后續(xù)整體系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充，成為一完整云端能源資訊平臺(tái)。

　　在實(shí)際推動(dòng)的過(guò)程，首先必須面臨的是各系統(tǒng)設(shè)備規(guī)格差異。例如，各發(fā)電場(chǎng)域所采用的逆變器廠牌差異，國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的廠牌，包含臺(tái)達(dá)電、友達(dá)、盈正豫順、科風(fēng)，不同廠牌的逆變器其讀取資料的通訊協(xié)議都不相同。為了提供發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置業(yè)者選用設(shè)備的彈性，監(jiān)測(cè)服務(wù)系統(tǒng)必須制定開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化介面，使廠商可以依據(jù)介面規(guī)格，將其發(fā)電場(chǎng)域所收集的能源資訊匯集于云端平臺(tái)，而云端平臺(tái)將應(yīng)用巨量的能源資料，提供精確的異常診斷服務(wù)。如太陽(yáng)能發(fā)電效率評(píng)比、氣候與發(fā)電量關(guān)聯(lián)性偏離偵測(cè)、設(shè)備老化趨勢(shì)、預(yù)估投資成本回收期。

　　整體而言，云端化太陽(yáng)能發(fā)電管理服務(wù)是藉由物聯(lián)網(wǎng)匯集各發(fā)電場(chǎng)域之能源、設(shè)施、氣候資訊，讓各發(fā)電場(chǎng)域分享云端伺服器、巨量能源資訊分析，以提升發(fā)電效率、降低維護(hù)成本的概念出發(fā)，有助促成臺(tái)灣的太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高效能、高產(chǎn)能的嶄新階段。