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太陽能發電系統整合

一、整合架構類型

1. 純併網系統(Grid-Tied)

  • 無儲能,太陽能僅在有日照時供電,並多餘電力併入電網。

  • 使用逆變器(PV Inverter)併網。

  • 適合申請「躉購」或「餘電上網」方案。

2. 併網含儲能系統(Grid-Tied with Storage)

  • 太陽能白天供電 + 儲存多餘電力,夜間或尖峰使用。

  • 提供備援功能與削峰填谷。

  • 結合 EMS 智慧調度。

3. 離網系統(Off-Grid)

  • 不接電網,完全由太陽能 + 電池供電。

  • 適用於偏鄉、島嶼、山區。

  • 需妥善設計電池容量與天數備援(Autonomy Days)。

4. 混合型系統(Hybrid System)

  • 可併網、可離網運行,自由切換。

  • 強調彈性與備援,常用於重要設備供電(如資料中心、醫院)。


二、主要組成設備

元件 功能說明
太陽能板(PV模組) 將日照轉換為直流電
逆變器(Inverter) 將直流電轉為交流電,供應負載或併網
電池儲能系統(ESS) 儲存多餘電力,備用或削峰使用
BMS(電池管理系統) 監控電池狀態(SOC/SOH)、保護與通訊
EMS(能源管理系統) 整合PV、儲能、負載與電網,智能調度
配電盤/開關盤 電力輸配與保護
電錶與通訊設備 電力監控、併網申報、遠端管理

三、設計整合重點

1. 系統容量配置

  • 太陽能裝置容量:依照屋頂面積與用電需求決定。

  • 儲能容量:常見配置為 1~4 小時(例:50kW 太陽能 + 100kWh 電池)。

2. 用電與發電匹配分析

  • 分析日照分佈、用電尖離峰、備援時間。

  • 可透過 PVsyst、HOMER Pro 等軟體模擬系統效益。

3. 逆變器與併網介面

  • 須符合台電併網規範(如 IEEE 1547、台電併網技術手冊)。

  • 可使用「多合一型逆變器」(Hybrid Inverter)或分離式(PV + PCS + EMS)。

4. 控制策略整合

  • 太陽能優先供應自用 → 多餘電儲存 → 再併網或售電。

  • EMS 排程:依用電尖峰、自訂邏輯自動切換充放電/併網狀態。

  • 若有需量契約,透過 ESS 避免超約罰金。


四、系統拓樸範例圖(簡化版)


 
rust
太陽能板 --> PV逆變器 --> 配電盤 --> 負載/併網 ↘ 儲能系統(ESS) ↑ EMS 控制器

五、安全與法規注意事項(台灣適用)

  • 建築結構:屋頂結構須評估 PV 模組與鋁架承重。

  • 消防要求:太陽能板與電池設置須符合《建築技術規則》與《消防設備標準》。

  • 併網核准:須向台電申請併聯作業(臨時併聯、正式併聯),並完成測試。

  • 能源局登錄:系統裝置容量超過 500kW 須報備備案。


六、整合應用案例(實際情境)

類型 太陽能容量 儲能容量 效益說明
工廠自用 + 餘電上網 300kW 白天自用、餘電售回,節省電費
校園節能 + UPS備援 100kW 200kWh 節能 + 備援斷電時不影響教學
離網農場 30kW 100kWh 提供全天候用電,脫離台電電網
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