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完整專題報導
 
 

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電力計算

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電力計算是整個太陽能發電系統中最重要的一部份,設計過多的發電量造成金錢上的浪費,不足的發電量造成使用上的困擾,甚至導致用電設備的停頓,產生巨大的損失。電力計算的最終結果必須決定出兩項要素:發電系統所需的太陽能發電量以及蓄電容量,接著才有依據去選擇適合的各種發電系統組件。

太陽能發電系統依其設立目的分為輔助電力系統及獨立電力系統兩大類,計算輔助電力系統的太陽能發電量比較容易,我們只要定出電力負載輔助量就可以決定了,例如電力負載輔助量的目標為每年省下500KWH(度)的電力,我們只要設計一個發電系統,其每年發電量超過500度 (KWH)即可;至於電力獨立系統必須在所有時間(full time)都能負擔所有用電需求,因此需要考慮的因子有兩個,包括:

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1.平均耗電量
依據使用設備耗電量(參考下圖之依照場所及面積大小概估耗電量大小參考表或常用設備及電器耗電量估算表)可計算出平均耗電量。
 
 
依照場所及面積大小概估耗電量大小參考表(以下參考資料來源:台灣電力公司及工研院能資所)
用途種別 電燈負荷 一般電力 冷暖房電力 全負荷電量
辦公事務所 37 59 37 113
工寮/宿舍 37 25 26 80
店鋪/百貨公司 62 72 43 156
學校 27 15 18 40
醫院 47 64 48 145
銀行 46 71 43 134
體育館 32 34 23 83
研究單位 60 108 53 240
倉庫 18 45 33 66
電腦計算中心 33 92 60 260
 
※以上舉例而言,如果是一個100平方米(30.9坪)的辦公室,那麼每月耗電量約為:
113W/m2×100 m2×24小時/1,000=271.2 KWH(度)
 
 
常用設備及電器耗電量估算表(以下資料參考台灣電力公司網站資料)
電器名稱 消耗功率 (W) 數量 每日使用時間估計(時) 全日用電量(WH)
春、秋天 夏天 冬天 春、秋天 夏天 冬天
個人電腦 150 1 2 2 2 300 300 300
電冰箱 120 1 24 24 24 2,880 2,880 2,880
電鍋 800 1 0.5 0.5 0.5 40 40 40
微波爐 1200 1 0.1 0.1 0.1 120 120 120
洗衣機 500 1 0.3 0.3 0.3 150 150 150
抽風機 30 1 2 2 2 60 60 60
吹風機 600 1 0.25 0 0.5 150 0 300
電視機 140 1 2 2 2 280 280 280
音響 50 1 1 1 1 50 50 50
冷氣機 900 1 1 3 0 900 2,700 0
電扇 60 2 2 4 0 240 480 0
省電燈泡 17 4 2 2 3 136 136 201
20W日光燈 25 10 3 3 4 750 750 1000
總功率 4928 總用電量 6,056 7,946 5,384
 
 
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2.尖峰耗電量
依據使用設備耗電量在各個時段使用情形可估算出尖峰耗電量。

設計的發電量必須在所有時間均能滿足以上兩種因子,所以必須了解發電系統的:

1.平均發電量
平均發電量必須大於平均耗電量。

2.季節發電量差異
冬天與夏天的日照時間與強度不同,各季節發電量必須能滿足不同季節的耗電量需求。

3.區域發電量差異
北部與南部,高山與平地的的日照情況不同,必須做出正確的估算。

4.最長不足發電時間
連續陰雨天日照量必然降低,必須定出最大連續陰雨天的天數,並備足足夠的蓄電容量備用。

以上四點均與天氣以及日照量有關,國內中央氣象局有部分的日射量及日照時數調查資料可以參考。

 
※本公司在全省各地包括高山及海上都有安裝太陽能發電系統超過50個站的經驗,也可以提供部分的數值,有興趣的朋友,可以跟我們聯絡索取。計算出發電量與耗電量(若為輔助系統則不必計算)後,剩下的步驟為選擇系統組件,幾個主要原則如下:


1.太陽能板總發電功率能滿足發電量需求。
2.充電控制器控制電流需大於充電或供電電流。
3.轉換器容量需能滿足負載需求,並具有良好的轉換效率,以避免轉換損失。
4.電瓶容量需能滿足連續低發電時段的用電需求。
5.接線依照使用手冊指示,以盡量降低線路損失。
 
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系統損耗也是在計算整個發電量中所必須注意的事情,系統損耗來自於灰塵效應、線路損失以及轉換器轉換損失等,發電量應該再大於耗電量至少15%,即安全係數(Safety Coefficient)為0.15。

有關於太陽能板數量的原則:一般而言太陽能板越大,單位發電量價格越低,例如1片80W太陽能板比2片40W太陽能板價格便宜,因此太陽能板在滿足總發電量的前提下,單片發電瓦數越高越好、數量越少越好。

蓄電池容量的大小取決於發電系統的方式,如果是輔助系統,因為還有台電電力可以切換使用,那蓄電容量只要考慮可能停電時的用電量就可以了,一般而言準備12小時的蓄電量應該已經足夠,或者根本不必設置蓄電裝置。至於沒有台電電力可用的獨立系統,需要在任何天候下都能提供足夠用電量,一般計算時需以冬天且加上連續陰天的天數的最嚴格條件來設計,通常電瓶的數量都會比較多。

 
 
 
 

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台灣地區全天空輻射量參考資料

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(以下資料參考中央氣象局網站農業氣象資料製作)
台灣地區西元年2000 -2004年日照量月平均調查表:單位:mj/m2
 
全天空輻射量換算等校日照小時公式=ESH=該月全天空輻射量÷(該月總天數X3.6)
 
台灣地區全天空輻射量參考資料
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
基隆氣象站 166 186 211 294 296 342 436 417 406 299 186 138
桃園農改場 218 198 265 277 378 423 463 473 371 354 254 216
新竹氣象站 203 244 297 359 498 545 593 555 417 427 313 207
宜蘭茶業改良場 180 211 249 268 335 412 415 388 295 283 221 177
五峰工作站 265 247 311 312 383 414 440 385 307 347 269 253
苗栗農改場 284 274 348 328 441 480 526 492 430 421 313 287
農業試驗所 265 266 319 308 385 389 400 396 353 354 270 242
台中農改場 248 252 302 301 380 402 405 385 358 321 249 239
溪頭營林區 232 251 288 256 294 311 328 294 269 240 249 255
台西水試分所 366 377 476 483 591 633 612 617 527 505 389 344
雲林分場 301 299 363 349 439 427 424 412 376 359 266 264
義竹工作站 403 404 491 488 568 589 579 541 510 477 373 346
畜產試驗所 276 285 323 348 376 382 362 370 304 321 256 240
台南氣象站 280 303 327 364 416 398 410 374 329 363 283 271
高雄氣象站 365 407 483 531 591 601 574 545 392 385 369 359
高雄農改場 262 266 332 337 345 395 364 348 307 284 244 230
東港水試分所 391 412 508 530 568 497 575 561 450 489 386 320
恆春畜試分所 416 436 541 592 584 579 620 606 529 554 437 342
蘭陽分場 216 227 315 327 394 481 622 585 403 280 178 180
花蓮農改場 215 212 277 313 353 475 590 565 398 330 244 220
花蓮氣象站 207 229 260 335 423 505 565 522 323 289 283 279
台東斑鳩分場 174 164 188 211 247 326 397 371 273 264 201 165
台東大武氣象站 266 296 373 441 495 552 583 573 470 438 333 289
 
 
 
 
 
 
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