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研究生:劉富元
研究生(外文):Fuyuan Liu
論文名稱:住宅用太陽光電發電系統發電效益與電能管理分析
論文名稱(外文):Performance Analysis and Power Management for the Residential Photovoltaic System
指導教授:艾和昌艾和昌引用關係
指導教授(外文):Herchang Ay
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:應用工程科學研究所
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:101
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:119
中文關鍵詞:市電併聯型二氧化碳年發電量降雨量前瞻性
外文關鍵詞:Radiation, Electricity Efficiency,Cost-effectivenesspayback periodElectrical Energy ManagementAND
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全球原油價格不斷攀昇,進而危及經濟復甦。我國油電費雙漲,人民負擔更加沉重,發展綠能產業在全球各地正如火如荼進行。目前我國台電為防止夏季瞬間用電超過負荷,祭出超約罰鍰、節電優惠等措施。而太陽光電在日照數長的台灣特別適合使用,尤其是在夏季時可以減緩台電用電負荷。
本研究以高應大再生能源館空中花園之8.16kWp太陽光電系統(簡稱本系統)為主要研究對象,就近五年量測資料探討分析再生能源館太陽能發電遮蔽前與遮蔽後之發電效率。遮蔽後較遮蔽前發電量減少43.6%,從中瞭解氣象變化(降雨量、日照時數)、設備運轉穩定性會影響太陽能發電,一般而言夏季比冬季發電量佳。並與臨近科工館作比較:本系統為8.16kWp,使用4組太陽能電池模組以高透光布紋白玻璃(有角度)封裝,搭配3台電力轉換器。而國立高雄科學工藝博物館設置10.26kWp市電併聯型系統,為仰角固定式系統。5並27串太陽能電池模組陣列之10kWp太陽能光電發電系統。並以1組具有最大功率追蹤(MPPT)15kWA直交流轉換器變流器。2009年平均發電量比高雄科工館太陽能發電系統年平均發電量多7.2%。從而瞭解太陽能模組、群組排列、建築物朝向、配合太陽作息,可以提高最大年發電量。另就發電成本、回收時程與二氧化碳減量一併討論之。本系統於2009年前,以當時我國太陽光電發電補助政策(半額補助)其1kWH之發電成本為11.96元。系統設置成本的回收時程須13.4年方可回收。目前2011年平均造價1kW約9萬元,因再生能源發展條例的實施,躉購以1度電約10.3185元賣回台電,則回收時程約19.7年。本系統對二氧化碳(CO2)減量的貢獻:遮蔽前每年可達5956 kg,遮蔽後受系統影響則降至每年3366kg,無論如何太陽能發電對城市二氧化碳減量有正面意義。太陽能發電應用在照明做遮蔽前、後的比較分析,遮蔽前太陽能供應三樓室內照明及一、二樓公共照明設備。平均可使用8.5H,遮蔽後平均可使用6.4H。由此可知太陽能發電應用在照明,做部份供電效果較佳。
未來的新能源須有前瞻性,在技術上創新。對社會價值,環境因素做改變。而且對電力供應的安全、電力的充足,電力品質及成本將以展新的觀念來檢驗;而系統的能源效率也將更被重視。所以面對世界能源與資源逐漸匱乏,扭轉未來能源危機須從開源節流去努力。
關鍵詞:日射量、發電效率、成本效益、電能管理、回收時程
Abstract
So far, the crude oil price has been incessantly on the increase, hitting an all-time high. Such surging oil price is expected to pose a threat to the economic recovery. Both the prices of petroleum and electricity are hiking up, which heavily burdens the people. Provided that the global economy cannot get better off, we have to bear the worsening inflation. Every time when the energy price fluctuates, it usually goes with a wave of promoting green energy industries. Therefore, the new energy development in the world is now being intensively oriented toward reaching a common perspective of low pollution and carbon reduction. Presently, in order to refrain from an instant electric overload in summertime and to reduce electric quantity during the load peak in summer, Taiwan Power Company enacts several regulations, like fining those who overusing electricity and offering a preference to those who save energy. Since the solar panels are capable of continually generating energy under a clear and fair sky, solar power can be used to alleviate overuse of electricity from Taiwan Power Company in summertime.
This research paper is aiming at the photovoltaic (PV) system in the renewable building of National Kaohsiung University of Applied Science as the primary subject to investigate and to analyze the electricity efficiency before and after the solar panels in the renewable building are shaded. The generator capacity after the solar panels are shaded in 2010 versus that before they are shaded in 2009 would cause a decrease of 340KWH, which is 43.6%. From this survey, the amount of rainfall and the operation of the equipment would influence the solar power generation. The most important are seasonal changes. In particular, the changes of the generator capacity in summer are more obvious than those in winter. As to the comparative analysis of the solar power generation applied to the lighting before and after the solar panels in the building are shaded, the solar power can be supplied to the indoor lighting on the third floor and the public lighting on the first and the second floor before they are shaded. There is 8.5H for average use before they are shaded; 6.4H after they are shaded. Judging from this, it is much better that the solar power generation is applied to the lighting, partially providing power. Before the solar power generating system of the renewable building is shaded, the cost of generating electricity for 1KWH is NT$11.96; after the deduction of 50% of the government subsidies, the payback period setting up its cost needs 49.8 years. The solar power generating system of the renewable building includes 50% of the government subsidies and 50% of the deductibles; the building cost for 1KWp is around NT$343,137. The average building cost for 1KW in 2008 is about NT$300,000. Despite its high price, the generator capacity of the solar power generating power system of the renewable building (8.16KWP) elaborately constructed by Solar Power Team versus that (10.26KWP) of National Science and Technology Museum consumes more 56.25KWH, which is 7.2%. From this, the solar power modules, the modular arrangement, the building orientation, and the laws of the sun can increase the maximum of the generator capacity yearly. At present, the building cost for 1KW in 2012 is NT$90,000 or so. With constant improvement in technology, the building cost is getting much lower than ever. What is more, presently electricity sold to Taiwan Power Company for 1KWH is about NT$9.5, which is able to shorten the payback period. With regard to the contribution of the solar power generating system of the renewable building to CO2 reduction, before the building is shaded, the result of 2009 is the greatest and most obvious, for it reaches 5956 KG/CO2 yearly. The least one is that of 2010 after they are shaded, coming to 3366KG/CO2 yearly. These indicate that solar power generation has great potential for CO2 reduction in a city.
There is a must to have future energy effectively reacted not only upon technical, social, and environmental advances but also upon changes in electricity markets. Based on different reasons, such impacts electricity has brought forth as safety, sufficiency, quality, costs, and surroundings will be examined with novel concepts; also, systematic energy efficiency will be anticipated to capture more people’s close attention than ever.




Key words: Radiation, Electricity Efficiency, Cost-effectiveness, Electrical Energy Management.
目 錄
摘 要 I
Abstract II
誌 謝 IV
目 錄 V
圖目錄 VII
表目錄 IX
符號說明 X
第一章、緒論 1
1.1前言 1
1.2 研究背景 1
1.3 研究動機與目的 2
1.3.1 研究動機 2
1.3.2 研究目的 3
1.4 文獻回顧 4
1.5 研究方法與流程 6
1.6 論文架構 8
第二章 太陽能介紹 9
2.1 太陽能概說 9
2.2太陽能電池的原理 9
2.3 太陽能電池的種類 12
2.4 太陽能電池的特性 13
2.4.1 日射量 15
第三章 太陽能發電 20
3.1 太陽熱能發電 20
3.2 太陽光電發電 24
3.2 .1 III-V族太陽電池 25
3.2 .2高聚光伏系統 (High Concentration PV, HCPV) 25
3.3 太陽能發電系統的種類 26
3.4 太陽能電池發展過程與應用 29
3.4.1太陽光電發電科技之重要歷史: 30
3.4.2太陽能電池之應用: 30
3.5 儲能裝置分析 31
3.5.1 儲能系統簡介 32
3.5.2 蓄電池資料蒐集與比較 34
3.6 太陽能光電補助政策 35
3.7 台灣地區能源政策 40
第四章 再生能源館PV設備介紹與資料比較分析 42
4.1 再生能源館介紹 42
4.1.1 再生能源館具以下特色 42
4.2 太陽電池模組 43
4.3 直交流電力轉換器 50
4.4 日射儀 52
4.5 再生能源館遮蔽前、後發電量比較分析 55
4.6再生能源館與高雄科工館發電量比較分析 67
4.7 再生能源館發電成本、回收時程與二氧化碳減量成果 73
第五章 再生能源館電能管理 77
5.1 再生能源館用電負載表 77
5.2 太陽能發電應用在照明-遮蔽前 80
5.3 太陽能發電應用在照明_遮蔽後 84
5.4 再生能源館之節能對策 89
第六章 結論與未來研究 91
6.1 研究成果與結論 91
6.2 後續研究建議 93
參考文獻 95
附 錄 98
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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