綠能新趨勢專欄─影響太陽能模組最終輸出功率 逆變器扮關鍵角色

系統電子PV INVERTER

太陽能光電產業早在1973年發生石油危機時，世界各國就察覺到能源開發重要性，雖開始尋找替代能源，只是態度一直不夠積極，直到近年發生冰山大面積融化、臭氧層破洞、颶風強度增加...等種種天候異相日趨嚴重，讓人們重新關注再生能源議題，太陽能光電產業因此再度躍上世界舞台。

太陽能產業蓬勃發展，雖然市場商機無限，但太陽能系統目前尚未普及化，至今仍舊呈現叫好不叫座狀態，主要原因除價錢昂貴外，另一重點是太陽光能無法完全轉換成電能。目前結晶矽太陽能電池的最高光電轉換效率，以156mm × 156mm厚度200μm的太陽能電池換算，最多也只能實現19.3%轉換效率，因此太陽能逆變器(PV Inverter)成了影響太陽光電系統最後功率輸出的關鍵。

在太陽能發電系統中，堪稱系統心臟的逆變器，主要功能是將太陽能模組輸出直流電轉成交流電，同時還能做最大功率追蹤，並兼具保護系統及監控系統功能。逆變器的成本雖然只佔了太陽光電系統成本的10%~13%，但卻是連接太陽光電系統與市電的關鍵，太陽能逆變器品質好壞直接影響到系統的輸出功率，也與用戶可獲得的收購電價補助直接相關。

根據DIGITIMES Research研究報告指出，目前全球第1大德國太陽能逆變器大廠SMA(System Mess Anlagentechnik)生產的逆變器，轉換效率最高可達98.1%，但仍舊無法達到完全1：1轉換效率，而如何提高逆變器的轉換效率，已經成為逆變器製造商主要研發方向，而方法大略可分為四種。第一，內建多個最大功率追蹤技術(Maximum Power Point Tracking；MPPT)，使太陽能模組隨時保持在最大功率輸出的狀態；第二，採用無變壓器架構，也就是拿掉變壓器換成電容器；第三，降低內部元件功率的耗損，以SiC(碳化矽)取代傳統開關二極體；第四，內建冷卻機制，防止系統內部過熱導致多餘的能源散逸。現在市面上的太陽能逆變器製造廠商都是取四個方法中的1-3個進行綜合，期望有一天可達到完全的能源轉換。

然而業界對於太陽能逆變器的期望不僅是提高能源轉換功率，更希望提高其耐用性與壽命，目前太陽能逆變器壽命約為5-10年，相較於太陽能系統其他元件，逆變器的使用壽命相對較低。對此，系統電子能源暨電源事業部協理潘立元表示，目前各家廠商對逆變器研發重點仍放在提升轉換效率，至於提高壽命是否成為逆變器設計重點，系統電子持保留態度。潘立元認為站在一個製造商角度，出貨量是企業生存的重點之一，因此未來是否會研發出壽命高於10年的逆變器，主要還是必需要看各家製造商的想法。

新微型逆變器已成業者開發重點 未來商機潛力可期

太陽光電系統的架構、安裝彈性、轉換效率、可靠度還有系統成本與太陽能逆變器息息相關。近幾年，太陽光電系統安裝量大幅增加，為提升系統輸出功率、整體轉換效率及改善過往被人詬病的可靠度問題，許多創新太陽能逆變器架構相繼推出，其中因微型逆變器的系統架構可使逆變器能單獨追蹤每個模組最大輸出功率，改善遮蔽問題，並可大量簡化系統線路設計，逐漸成為製造商開發重點之一。

系統電子能源暨電源事業部副總經理劉俊鑫認為，微型逆變器的市場未來是否會成長，會取決於不同市場需求。大功率電場將使用更高效率太陽能電池和發電量更大的變頻器；一般的光伏建築BIPV(Building Integrated PV)可能使用小於10KW的光伏；以住宅為例，大多可能會使用小於1KW光伏逆變器即可，且方便維修。

雖然目前太陽能系統在一般住宅尚未普及化，微型逆變器市場仍小，但成長空間極大，預計微型逆變器市場將可能會成為極大的藍海市場。[綠能新趨勢專欄每週四刊載]