太陽能系統(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，太陽能發(fā)電設(shè)備制造商與系統(tǒng)整合業(yè)者正積極運用自動化故障偵測、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，期進(jìn)一步推升太陽能系統(tǒng)可靠度和發(fā)電效益。

　　在全球能源危機意識與全民對于安全、潔凈的能源需求下，不僅政府陸續(xù)推動能源發(fā)展綱領(lǐng)、百萬太陽能屋頂?shù)认嚓P(guān)政策與計畫輔助推動，全臺整體太陽光電產(chǎn)業(yè)已開始從設(shè)備端朝向制造、整合與系統(tǒng)服務(wù)方面發(fā)展，并正加速開始銜接國際市場。由于建置場域逐漸擴大，且太陽光電設(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。

　　太陽能發(fā)電日益重要

　　為化解國人對于核四的疑慮，行政院在103年4月28日召開國際記者會，由院長江宜樺親自說明行政院停建核四與安檢后封存的立場。繼臺灣政府提出穩(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，審慎評估臺灣再生能源選項已成為當(dāng)務(wù)之急。從技術(shù)成熟度與產(chǎn)業(yè)競爭力的角度來看，全球技術(shù)發(fā)展尚待時日的海洋能、天然氣水合物、燃料電池應(yīng)屬長期選項；臺灣產(chǎn)業(yè)競爭力仍待加強的離岸風(fēng)電、深層地?zé)帷⑸|(zhì)能可說是中期可能選項；在陸域風(fēng)電發(fā)展空間已有限的情況下，太陽光電可謂臺灣短期再生能源的最佳選項，其發(fā)展?jié)摿εc發(fā)電成本評估攸關(guān)因應(yīng)臺灣能源短缺挑戰(zhàn)甚鉅。

　　影響太陽能發(fā)電效率三要素

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

　　太陽能蘊藏量與發(fā)電效益推算

　　在太陽能資源蘊藏量方面，評估臺灣太陽光電發(fā)展?jié)摿Γ瑢嵖煞謩e從最大資源量、理論可開發(fā)量、成本效益可行量等三層次逐步盤點。在最大資源量方面，以國土面積搭配各地因不同位置所擁有的日照時間、輻射量，即可成功推算。在理論可開發(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法裝置高山或坡度過大山坡地、河流等自然條件限制地區(qū)，以及諸如國家公園、稀有動物棲息地等法規(guī)限制地區(qū)，或采取由下而上加成法，計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)、長期休耕土地與國道、臺鐵、高鐵等交通動線可利用區(qū)域。

　　另外，成本效益可行量方面，實可就理論可開發(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)強度不足等不利屋頂型系統(tǒng)安裝因素，與因并網(wǎng)距離過遠(yuǎn)造成并網(wǎng)成本、輸電損耗過高，以及因海邊鹽化侵蝕、臺風(fēng)風(fēng)力過大可能形成之成本上升風(fēng)險，或由于補貼費率誘因與土地機會成本考量，而對業(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。

　　矽晶太陽能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況

　　中國大陸是全球最大的太陽能產(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、中游太陽能電池及模組產(chǎn)量皆占全球六成以上，而臺灣太陽能產(chǎn)業(yè)在矽晶圓及電池于全球亦有一席之地；其中太陽能電池產(chǎn)量占全球近兩成，位居全球第二位，并達(dá)臺灣太陽能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值七成，更顯見其重要性。主要廠商包括新日光、茂迪及昱晶等更名列全球十大太陽能電池廠。

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)可靠度

　　除太陽能蘊藏量、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，太陽能發(fā)電所需的系統(tǒng)，尚需加強太陽能發(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)以降低太陽能發(fā)電系統(tǒng)的人力維護(hù)成本，提升臺灣太陽能發(fā)電效率。

　　近幾年全球網(wǎng)路技術(shù)領(lǐng)域高度關(guān)注的焦點集中于三項重要技術(shù)：云端平臺、巨量資料、物聯(lián)網(wǎng)。這三項技術(shù)的發(fā)展趨勢，實際上是順應(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；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)用價值。

　　能源圖資云端平臺

　　為了提升太陽能發(fā)電系統(tǒng)的可靠度，并且降低監(jiān)測管理系統(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)電場域動態(tài)資訊，包含：設(shè)備狀態(tài)、發(fā)電資訊、氣候資訊(日照強度、溫度)，結(jié)合靜態(tài)資訊，如狀置容量、太陽能板規(guī)格、使用年限、場域地理資訊，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”；最后再應(yīng)用巨量資料分析技術(shù)，發(fā)展自動化故障偵測技術(shù)，結(jié)合能源分布與短期發(fā)電預(yù)測技術(shù)進(jìn)行設(shè)備分析比對，即時精準(zhǔn)地找出故障點，將現(xiàn)場維修時間最小化，解決傳統(tǒng)單一目標(biāo)故障源預(yù)測的技術(shù)極限。提供大量太陽能站所需的遠(yuǎn)距即時監(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。

　　開放式太陽能發(fā)電監(jiān)測服務(wù)

　　以云端化的方式提供太陽能監(jiān)測服務(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)。

　　開放式太陽能發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)(圖1)，主要透過整合逆變器裝置或采用外掛式電表量測整體發(fā)電資訊，其中電力感測裝置應(yīng)用不僅包含小型應(yīng)用場域，對于大型場域而言，透過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)電時須要檢驗超過數(shù)十片太陽能面板的人力維護(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)，而未購買環(huán)感設(shè)備亦可透過公開資訊，如氣象局地區(qū)紫外線與氣象，來對場域發(fā)電量進(jìn)行效率檢視。

　　圖1　開放式太陽能發(fā)電監(jiān)測服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　開放式云端系統(tǒng)可定時透過閘道器擷取資訊并將資訊回傳至云端資訊平臺，不必像舊有監(jiān)測系統(tǒng)供應(yīng)商須花大錢購置伺服器，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題；使用者只需單純透過網(wǎng)路瀏覽器或行動裝置便可以檢視整體太陽能系統(tǒng)資訊，透過整體使用量對于整體云端平臺付費，將可有效地控制整體建置成本與對于后續(xù)整體系統(tǒng)進(jìn)行擴充，成為一完整云端能源資訊平臺。

　　在實際推動的過程，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)電場域所采用的逆變器廠牌差異，國內(nèi)常見的廠牌，包含臺達(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)測服務(wù)系統(tǒng)必須制定開放式標(biāo)準(zhǔn)化介面，使廠商可以依據(jù)介面規(guī)格，將其發(fā)電場域所收集的能源資訊匯集于云端平臺，而云端平臺將應(yīng)用巨量的能源資料，提供精確的異常診斷服務(wù)。如太陽能發(fā)電效率評比、氣候與發(fā)電量關(guān)聯(lián)性偏離偵測、設(shè)備老化趨勢、預(yù)估投資成本回收期。

　　整體而言，云端化太陽能發(fā)電管理服務(wù)是藉由物聯(lián)網(wǎng)匯集各發(fā)電場域之能源、設(shè)施、氣候資訊，讓各發(fā)電場域分享云端伺服器、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)，有助促成臺灣的太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高效能、高產(chǎn)能的嶄新階段。