衝刺 2025 年太陽能 20GW 目標,SolarEdge 以地面型解決方案迎戰

作者 | 發布日期 2022 年 03 月 01 日 8:00 | 分類 太陽能 , 能源科技 line share follow us in feedly line share
衝刺 2025 年太陽能 20GW 目標,SolarEdge 以地面型解決方案迎戰


台灣去年(2021)太陽能累計裝置量約落在 7.2GW,若要實現 2025 年 20GW 目標,接下來每年還需要有 3GW 以上成長,勢將帶動地面型太陽能拓展。對此,太陽能變流器廠商 SolarEdge 推出地面型太陽能解決方案,除提升發電量外,更要透過創造「世界第八大奇蹟─複利」,提供投資方最好選擇。

妥善的配置與評估,讓太陽能變成一門好生意

SolarEdge 的地面型解決方案包括功率最高可達 120kW 的協同技術三相變流器,具備最高 150% 直流超配比,以及每兩片模組一組的直流功率優化器,透過即時及高效能功率追蹤技術,優化器能有效調整電流與電壓,最大化每片太陽能板的發電量,進而提高投資報酬率(RoI)。120kW 三相變流器協同技術整合創新預先調試功能,讓安裝商在併網前透過智慧型手機自動及全面性驗證系統元件,大幅減少安裝時間及成本。

地面型解決方案還內建電位誘發衰減(Potential Induced Degradation,PID)整流器,提供日間防護及夜間修護來防止太陽能板發電退化,在維運方面也為業主省下許多功夫。方案直接包括模組等級監控系統、資料收集器與環境感測器等後續維運系統,也代表著一旦設置太陽能系統之後,就不用再購買第三方優化器與監控系統,除可有效降低遮陰及模組失配風險外,還可直接進行遠程排除故障與精準的系統警示,能省下不少檢測步驟與現場巡查時間、降低維運成本。

其中 SolarEdge 組串式變流器一串最多可以裝設 60 片模組,透過「虛擬集中式」配置,可以協助系統商降低時間、人力、金錢等成本支出;而 SolarEdge 太陽能變流器可支援較長及長度不均的組串設計,在單一串列中,模組可以使用不同方向及角度來安裝,其彈性設計可減少直流饋線、匯流箱、連接器等硬體配置,最高可以減少 50% 太陽能模組外的資金支出(Balance of System,BOS 成本),另也提供業界最長 12~20 年的設備保固,不會產生額外費用。

對於業主來說,大型地面型太陽能系統可謂長期投資,除了節省成本,是否有「獲利空間」也是投資者注重的部分。

以最常被用來評估太陽能、風力發電和其他能源獲益的方法「均化成本(levelized cost of energy,LCOE)」為例,SolarEdge 模擬了 10MW 太陽能案場採用不同方案的均化成本,發現雖然初期需要用到較多的太陽能變流器,SolarEdge 太陽能系統因具備較長的保固、內建片片監控免除第三方監控費用及維運成本,再加上功率優化器提高發電量,能提升太陽能系統投資報酬率。

組串式?集中式?地面型案場適用哪種變流器

太陽能系統裝設模組、併網後,挑戰才真正開始,除了太陽能模組本身每年 0.5% 的效率損失,還有不平坦地面或是塵埃髒污、鳥屎樹蔭等要面對,這些狀況都會造成太陽能系統出現模組失配問題,尤其台灣大型地面型案場多設置在地層下陷區、鹽灘地,太陽能板將受到更嚴酷的環境考驗。

每片太陽能板的衰退率不同,若是使用傳統的集中式太陽能變流器,只要一顆鳥屎、一層沙塵、一片遮蔭,或是單片太陽能板衰退,發電量最差的模組就會牽連到其他片太陽能板的發電量,最終衝擊到整體案場發電表現,因此 SolarEdge 提供的直流功率優化器,能優化每片模組發電量,降低模組失配(Module Mismatch)造成的功率損失。

太陽能變流器分為集中式與組串式,顧名思義,集中式太陽能變流器為一個案場裝置大型變流器,統一將直流電轉換成交流電,目前世界上太陽能系統多因為建置速度快、單價成本考量,有 90% 案場多採用集中式太陽能變流器。

不過談到組裝成本,還是模組化的組串式變流器占優勢。集中式變流器為大型機櫃、機組式設備,需要透過機械搬運才可以抵達案場,組裝成本較高,就組裝部分來說,相較於傳統大型機櫃集中式變流器,SolarEdge 變流器一台僅 30 多公斤,以模組化設計概念不需要昂貴機械搬運成本,因此組裝成本可以省下 60%。

傳統組串式架構變流器多組最大功率點追蹤(MPPT),發電量也優於集中式變流器 2.1%,SolarEdge 兩片模組即裝設一台功率優化器,因此發電量更比一般串列式變流器多 5~8%。

案場若採用傳統的集中式太陽能變流器,故障後也得在上萬片太陽能板中尋找千分之一的故障點,尤其地面型太陽能案場動輒 100MW 以上,再度延長大量維修時間,因此近年來組串型變流器得益於故障排除速度快、維修速度快等因素,有效減少停運造成的損失,有後來居上之勢。

隨著太陽能產業愈加成熟,更容易估算太陽能初始投資成本(CapEX)、營業費用(OPEX)對太陽能生命週期價值與收益的影響,意即,初始投資成本增加有助降低整體營業費用,進而提高太陽能系統的均化成本(LCOE)。

目前太陽能維運方式多以無人機搭配紅外線檢測為主,利用空拍紅外線熱顯像儀,現場檢查太陽能板模組是否有出現溫度異常來推估模組是否「健康」。不過操作無人機,時間與人力成本高,對此 SolarEdge 提供的的監控系統,能透過後台顯示每片太陽能模組的狀況,可直接進行遠端檢測,省下人工現場查修時間與成本。

除此之外,相較於一般集中型變流器只有 5 年保固,SolarEdge 保固長達 20 年,因此雖然前期投入成本較高,但 20 年攤提下來,業主不僅免去變流器更換成本,再加上 SolarEdge 允許不同功率及新舊款式的模組安裝,不用準備模組備品。在太陽能案場的 20 年壽命中,創造出錢滾錢的正向循環。

安全性絕不妥協的電弧偵測

另一方面,地面型太陽能案場的安全機制也不容妥協。通常地面型案場設置規模往往會比屋頂型案場還要高、電壓可高達 1,500V,因此相對更需要嚴謹的電弧檢測與安全措施,其中 SolarEdge 直流功率優化器內建電弧偵測功能,以電路偵測有效防止任何故障、短路損失與風險,尤其台灣的地層下陷區地面型案場若遇颱風可能會有淹水問題,更需要防範漏電問題。

而 SolarEdge 的太陽能變流器一旦檢測到串列切斷與變流器的連接、變流器關閉、維運或緊急狀態、交流連接切斷,以及功率優化器的熱感測器檢測到溫度超過 85˚C 時,便會進入安全模式,在短短 30 秒內自動停止輸出電流,每片模組輸出電壓也會自動調降到 1V 人體可觸碰的安全範圍。在最新的協同技術中還有另增防護功能,在 DC 與 AC 接線端子還有裝置熱感測器以及突波保護器,可大幅降低 EPC 組裝時不良所產生事故問題。

地面型案場翻新,迎接新市場

近年來台灣太陽能蓬勃發展,在太陽能變流器 5 年保固背景下,也有許多案場正面對「舊翻新」需求。雲林 1,525 kWp 芋園農光共生案先前就因為變流器過保,故障事故頻傳,每月需要更換 15 台變流器,再加上模組出現老化速度不均問題,造成每年 20~30 萬電費收益損失。

在這次整改翻新後,農光共生案成功改頭換面,夏季時平均每天發電超過 6 度,解決案場長期以來的發電效益及維運困擾。SolarEdge 資深技術經理蘇益立博士認為,隨著模組、變流器技術更迭,舊電廠整改將是另一個新市場,台灣應有 250MW 整改市場可開發。

2021 年 SolarEdge 獲得兩大地面型案場訂單,分別是在台南七股 77MW 以及於屏東枋寮 32MW,而 SolarEdge 解決方案於水面型太陽能案場也極具優勢。台灣區總經理蔡尚霖表示,SolarEdge 明年訂單能見度高,地面型太陽能裝置量將占很大一部分。

SolarEdge 會持續投入台灣地面型太陽能,未來將結合其 MLPE 解決方案的優勢推出適用於 1500V 的第一型電業大型地面型案場的太陽能變流器,與台灣合作夥伴們一同邁向台灣達到 2025 年 20GW 太陽能設置目標。

(圖片來源:SolarEdge)