太陽能的需求日益成長,每度電成本也逐漸降低;一旦太陽能發(fā)電達到市電同價,就能成為能源市場上最具競爭力的選項之一,市場也能跟著再擴大,進而發(fā)揮太陽能的環(huán)保效益。
在“市電同價”的大目標下,太陽能產業(yè)鏈自上而下都以“高效率、低成本”為發(fā)展目標。多晶硅廠致力于優(yōu)化結晶品質,矽晶圓廠積極改良長晶與切片流程,電池廠更是透過 PERC、黑硅、HJT、N 型電池等多樣化的新技術來提高轉換效率。而在模組與系統(tǒng)端,不同的封裝方式搭配不同的支架設計,也能有效降低 CTM Loss、提高發(fā)電功效。
近年來,國際市場上吹起一股改良系統(tǒng)支架設計的風潮。為提高太陽能模組接收陽光的時間,支架會根據(jù)所本地的緯度差別而以特定角度傾斜。但若模組本身能變換角度,能直接接收日光的時間就會更長──追日系統(tǒng)因而興起,并在日本、中國大陸、美國等主要市場獲得極大重視。
系統(tǒng)端的提效方案:追日功能
追日系統(tǒng)與固定式系統(tǒng)的差異之處,在于追日系統(tǒng)可隨著時間改變太陽能板的角度,使面板直接接收日光的時間增加,進而提高系統(tǒng)的整體發(fā)電量。中國臺灣地區(qū)的追日系統(tǒng)業(yè)者太陽光電集團(BIG SUN Group)所采集的實際案例數(shù)據(jù)顯示,采用追日功能的太陽能系統(tǒng),年度整體發(fā)電量最多可較固定式系統(tǒng)高出 60% 之多。
追日系統(tǒng)分成兩大類別:單軸與雙軸。常見分類與主要特色如下:
具體而言,單軸追日系統(tǒng)為水平翻面,而雙軸追日系統(tǒng)則具旋轉功能,考量四季的日照角度變化,雙軸系統(tǒng)的年發(fā)電量會較單軸系統(tǒng)高。但由于單軸追日系統(tǒng)的結構較為簡單,成本較低,驅動系統(tǒng)運作所需耗能較少,且較不易毀損,目前仍是追日系統(tǒng)市場的主流。
對此,太陽光電集團董事長羅家慶表示:“雙軸追日系統(tǒng)的技術難度較高,但發(fā)電量也較多。相較之下,單軸系統(tǒng)其實是過渡性的產品,泛用性與效果并不如雙軸系統(tǒng)來得好?!碧柟怆娂瘓F也有單軸追日系統(tǒng)的相關專利,但因單軸系統(tǒng)的市場競爭激烈,又是技術較低的過渡性產品,太陽光電集團決定“一次到位”,致力于研發(fā)完美的雙軸系統(tǒng)。
羅家慶也看好雙軸追日系統(tǒng)的市場趨勢。他表示,單軸系統(tǒng)的市占率越來越高,雙軸的技術也會愈加成熟,因此會有更多業(yè)者考慮采用雙軸系統(tǒng)。
日本實績,iPV Tracker 妥善率達 99.94%
追日系統(tǒng)長久以來有三大問題為人所詬病:第一,容易毀損、維護不易。第二,追日精準度不佳。第三,價格昂貴,雙軸系統(tǒng)尤甚。這也是追日系統(tǒng)打入市場所遇到的最大困難。
太陽光電集團的雙軸追日系統(tǒng)──iPV Tracker,在機械結構穩(wěn)定度與追日精準度兩個面向,都有獨到的先進技術。羅家慶介紹,iPV Tracker 以轉動角度大的十字軸設計為基礎,并以鋼索搭配滾輪來牽引模組,改良傳統(tǒng)雙軸只有一個支點的缺點。iPV Tracker 的結構如同降落傘或蹺蹺板,精簡又穩(wěn)固,且轉動角度可達 360 度;這個結構也使系統(tǒng)在運作時所需的功(Work)很小,耗能僅有傳統(tǒng)雙軸設計的 10%。
▲ iPV Tracker 的雙軸支撐點結構。(Source:Big Sun Group)
▲ 滾輪設計,耗能低、轉動角度完整。(Source:Big Sun Group)
誤差角度 0.5 度以內,超精準追日功能在穩(wěn)定性方面,iPV Tracker 采用全球首創(chuàng)的彈簧避震器,可有效抵御風壓及運作時所產生的震蕩碰撞,降低驅動系統(tǒng)的損壞率。根據(jù)太陽光電集團在日本超過 6MW 案場的實際統(tǒng)計,iPV Tracker 的運作妥善率高達 99.94%。這樣的成績也說服了更多日本客戶,iPV Tracker 在日本已成功攻下 10MW 的案場量,并成為日本市占率最高的雙軸追日系統(tǒng)商。
▲ 彈簧結構,抗風效果佳。(Source:Big Sun Group)
iPV Tracker 的機械構造使其可 360 度轉動,傾斜角度也不受齒輪間距所限制。同時,iPV Tracker 內建萬年日晷,采共時運作模式,智能運算出陽光一年四季、時時刻刻的軌跡方向,并推動系統(tǒng)每 5 分鐘運轉一次,主動對應陽光的角度,角度誤差更可控制在 0.5 度以內。加上極高的妥善率,可說是目前市面上定位功效最好、運作也最為可靠的追日系統(tǒng)。追日系統(tǒng)的運作方式主要分成 3 類,其特色如下:
iPV Tracker 接受中國特變電工的邀請,參加新疆的太陽能發(fā)電系統(tǒng)測試。從該案場的測試結果來看,有以下幾項重要結果:
與固定式系統(tǒng)相比:單日發(fā)電量最多可多 90%,全年發(fā)電量平均可多 50~60%
與平單軸追日系統(tǒng)相比:夏季發(fā)電量可增加約 22%,全年發(fā)電量可增加約 34%
與他廠雙軸追日系統(tǒng)相比:全年發(fā)電量可增加約 11%
羅家慶解釋,iPV Tracker 勝出的關鍵有二:1. 超穩(wěn)定運作與 0.5 度誤差以內的超精準追日功能。2. 傾斜角度最大,在高緯度地區(qū)的優(yōu)勢更加顯著。如此優(yōu)異的“提效”功能使 iPV Tracker 獲得更多國際廠商肯定,目前已接洽的案場量超過了 1GW。
擴大規(guī)模,降低成本,打開市場
技術困難度較高的雙軸追日系統(tǒng),需要更優(yōu)異的功能來提高發(fā)電量,以降低單位發(fā)電成本。iPV Tracker 采用簡潔可靠的機械結構,成本較低,加上多年來透過細部改良所提升的可靠度,目前在美國市場與單軸系統(tǒng)相比,已有相當不錯的性價比。
對于未來的市場趨勢,羅家慶認為,追日系統(tǒng)可使太陽能模組從日出一路發(fā)電到日落,發(fā)電曲線因而可與日間電力需求互相搭配;加上夠穩(wěn)定的追日系統(tǒng)能明顯提高發(fā)電量,未來會越來越受到重視。尤其對于規(guī)模較大的大型電站而言,追日系統(tǒng)可以說是提高系統(tǒng)發(fā)電量最為立竿見影的方案。
“量的增加”是降低成本的重要方法之一。太陽光電集團一方面打算在 24-panel 的 iPV Tracker 產品之后,再行研發(fā) 48-panel 的產品,提高單一設備的規(guī)模;另一方面,羅家慶也看好追日系統(tǒng)會獲得更多太陽能發(fā)電廠采用,整體的量也會增加。上述兩個面向都將有效降低追日系統(tǒng)的成本。
優(yōu)良的發(fā)電功效,將帶來更高的市場需求;而更高的市場需求,也將推動發(fā)電成本的降低。從上游的原料到下游的系統(tǒng)端皆是如此。在供需兩端持續(xù)推動“提效、降本”所帶動的市場擴大趨勢將形成良性循環(huán),太陽能市電同價也指日可待。