太阳能发电系统

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1、中華水電冷凍空調設備資訊網http://www.tpetube.com.tw太陽能發電系統PhotovoltaicPowerGeneratingSystem黃柏翔Bo-XiangHuang劉怡成I-ChangLiu明志科技大學電機工程系台灣台北縣DepartmentofElectricalEngineeringMingChiUniversityofTechnologyTaipei,TAIWAN.＊bar4927@hotmail.com摘要本文介紹太陽能發電系統，太陽能發電系統基本可由三個部分組成：太

2、陽電池發電部分、儲能部分、及應用部分。應用部分又有兩種主要的架構：獨立型及並聯型。一般獨立型具有太陽電池發電部分、儲能部分、及應用部分等三個部分。並聯型只有太陽電池發電部分及應用部分等兩個部分。文中將介紹太陽能電池的種類及其特性、市電併聯型之架構及其控制、獨立型發電之架構及其控制、及儲能部份的蓄電池及其性能比較。關鍵詞：太陽能電池、並聯型太陽能系統、獨立型太陽能系統、蓄電池Ⅰ.前言二十世紀以來，能源危機日益嚴重，為了讓人賴減少依賴石油、煤與天然氣等的傳統天然能源，世界各國極力堆動再生能源的研發。而再

3、生能源必須具有取之不盡、用之不竭，且不會有污染環境等特性，目前開發的再生能源主要以太陽能、風力、水力、生質、及地熱等天然資源作為發電的來源，而能滿足上述條件的再生能源以太陽能發電最具有開發潛力[1]。太陽能發電系統的供電方式可分為並聯式供電與獨立式供電。所謂獨立（stand-aloneinverters）系統是指將太陽光電能轉換為電能，獨立輸出供給負載或對蓄電池充電。其好處是在無市電的地方亦能供電給負載，但其缺點是需儲能設備且供電可靠度較差。併聯供電是將太陽能發電系統併入市電系統中，供電可靠度大幅提

4、升，亦無須儲能設備，付出的代價是控制較複雜且發生故障時問題較大較難處理。在獨立型發電系統中儲能設備是很重要的課題，亦是運轉成本中很重的一部分。主要的儲能設備是蓄電池。在文獻[2-5]裡陳述蓄電池的充電特性及探討充電的方法。充電的性能主要項目有充電時間、充電容量、充電效率、溫升、及循環使用壽命衡量。充電的方法：定電流法、定電壓法、三階段充電法，脈衝充電法、及ReflexTM充電法等五種。其中脈衝與ReflexTM充電法能提高充電峰值電流值及提供充足的休息時間，有助於電池緩和化學反應，不但可減短充電時間

5、，並且能提高電池使用壽命。對於鉛酸電池的脈衝放電特性探討主要出現於文獻[6，7]中。本論文將介紹整個太陽能發電系統，從太陽能電池的種類及特性、發電系統的架構及控制，到儲能。中華水電冷凍空調月刊-98年11月1中華水電冷凍空調設備資訊網http://www.tpetube.com.twⅡ.太陽能發電系統概論太陽能發電系統（簡稱P.V.System）的主要功能是透過太陽能電池直接將光能轉換成直流電，直流電再透過穩壓電路以及轉換電路轉換成一般大眾使用的交流電。而太陽能電池是一種光電半導體，它一照到光即可瞬

6、間輸出電壓與電流，產出電能，至於產出能量的大小要取決於它的面積、轉換效率、照射光之強度與溫度，其原理系利用PN半導體結合面之電子電洞位移而產生的電子流。太陽能電池的輸出為直流電，其輸出功率受到日照度、周圍溫度、及負載的影響而不同。為了達到轉換為市電所需之直流電壓及增加太陽能電池的使用率，一般會使用昇壓型的直流對直流轉換器對太陽電池做最大功率之追蹤控制。升壓後的直流電經直流對交流轉換器（換流器）轉換為交流提供給負載。於並聯型之系統，太陽能發電系統以市電的電壓為參考，透過控制注入市電系統的電流大小來達到

7、整系統的能量平衡。至於獨立型之系統，太陽能發電系統輸出定電壓定頻率之電源，輸出的電流由負載決定。一般為增加供電之可靠度會增設儲能設備，藉著儲能設備之充放電控制來達到整系統的能量平衡。圖1太陽能板型號KC50Ⅲ.太陽能電池太陽能發電系統中，太陽能電池的成本佔極重的分量，其性能更是決定了整個系統之大部分性能。本節首先敘述太陽能電池的種類、轉換效率、及成本，後再敘述太陽能電池的基本性能及規格。⒈͉วਕ࿪Ѱ۞჌ᙷăᖼೱड़தă̈́јώ太陽能電池可分成堆積型和薄膜型。堆積型太陽能電池又可分成單晶矽太陽光電池、多晶

8、矽太陽光電池、及III-V族化合物半導體太陽光電池。薄膜型太陽光電池可分為非晶矽太陽光電池、晒化銅銦太陽光電池、及鍗化鎘太陽光電池。單晶矽太陽電池的特徵為製造技術純熟、材料輕、原料矽之藏量豐富、轉換效率高、發電特性安定…等特點，目前單晶矽太陽光電池的轉換效率約為17.2%。但缺點為價格昂貴，所以市場上普及率不高。中華水電冷凍空調月刊-98年11月2中華水電冷凍空調設備資訊網http://www.tpetube.com.tw而多晶矽太陽光電池則是以降低成本為優先考量，其