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PV效益報告書

太陽光電發電家用併網型系統經濟效益報告書

本文擬以目前經濟部能源局補助使用中『太陽光電發電示範系統』家用併網型系統案例(以下簡稱PV系統戶)以實際運用數據,提出經濟效益報告提供參考。

 

背景說明

 

本案例PV系統戶於民國93年提出申請系統設置,基本資料如表 1.1:

 

表 1.1 設置基本資料
申請日期93年8月模板裝設方式傳統支撐架
系統容量3.2kWp模板方位正南
裝設場所3樓平屋頂模板傾斜角22度左右

 

PV系統戶支撐架直接置於三樓平屋頂上,由於南西面有屋頂突出物(樓梯間)及水塔關係,在每年10月至次年3月間期間午後有部分遮蔭情形,因此發電量會稍受地形影響。
PV系統戶座落郊區,四處空曠通風良好,儉樸的生活方式,除熱水系統採電氣加熱外,不會過度依賴電化設備,夏天除非異常悶熱才會使用冷氣設備,屬一般標準型用電戶。

 

未裝置雙向電表前

 

PV系統於94/1/2完工後進行試運轉,由於未取得台電併聯運轉許可文件,在未裝置雙向電表前,電費計價以傳統渦流轉盤式瓩時計(電表),當白天PV系統發電量大於用戶用電量時,餘電饋入台電配電線路,造成電表逆轉,因電表內部齒輪經特別設計,正轉或逆轉皆使累積用電度數增加,所以形成電送至台電配電線路被當成在用電之不合理現象。

 

裝置雙向電表後

 

95年5月初完成併聯同意手續,並與台電簽訂『購售電契約』,將餘電以所謂迴避成本每度電1.43元出售;於95/5/18完成驗收並換裝電子式雙向電表,將用電度數與售電度數分開累計,太陽光電發電的經濟效益才真正具體實現。
近來國際能源價格持續飆漲,台電亦於95/8/18反應成本,全面提高實施新電價結構,95/9/27行文通知於95/10/1以後調整售電電價為每度電1.52元。
1.3 用電度數分析
茲將94/6/16~95/6/16以台電抄表日為基準列出用電度數、餘電度數(售出)及PV系統發電度數如下表

 

表 1.2 95/6/16~96/6/16雙向電表度數及PV系統發電度數
電費月份
抄表日期
計費期間
用電度數
餘電度數
PV系統發電度數
95/6
95/06/14
05/18~06/14
966
40
207
95/8
95/08/11
06/14~08/11
855
212
736
95/10
95/10/17
08/11~10/17
920
192
716
95/12
95/12/14
10/17~12/14
796
96
470
96/2
96/02/02
12/14~02/02
920
114
384
96/4
96/04/16
02/02~04/16
947
120
593
96/6
96/06/13
04/16~06/13
742
200
617

 


上表中95/6月份(紅字部分),因期間為95/5/18~95/6/14不足兩個月,餘電度數40度數據不完整,因此由95/8~96/6取完成月份,因此以抄表日為基準在95/06/14~96/06/13一年期間重新整理如下表

 

表 1.3 各項度數統計
計費期間
用電度數
餘電度數
PV系統發電度數
發電自用度數
實際用電度數
06/14~08/11
855
212
736
524
1379
08/11~10/17
920
192
716
524
1444
10/17~12/14
796
96
470
374
1170
12/14~02/02
920
114
384
270
1190
02/02~04/16
947
120
593
473
1420
04/16~06/13
742
200
617
417
1159
總計
5,180
934
3516
2582
7756

 


上表之發電自用度數欄為PV系統發電度數欄扣除賣電之餘電度數欄,因此實際用度數欄為用電度數欄加發電自用度數欄之和。
此期間實際用電度數7,756度,PV系統發電度數為3,516度,因此該PV系統戶之自備能源為3,516/7,756 x100%=45.3%。
 

 

發電經濟效益分析

 

事實上由台電電費單收據並非以簽訂『購售電合約』來核算電費,而採取對PV系統戶更有利的1:1可扣抵方式來核算,即實際用電度數=台電買入度數(買電)-餘電賣出度數(售電),並將餘電售出度數於當期電費單即予扣抵,這種計算方式,可完全反應PV系統發電效益並引導PV系統戶積極性節省能源觀念。
台電電價結構是依用電度數累進方式來計費,以非營業表燈電價表,如下表

 

表 1.4非營業表燈電價表(紅字部分為95/08/18開始實施)
分類
夏月(6月1日至9月30日)
非夏月(夏月以外時間)
110度以下部分每度
2.100(2.100)
2.100(2.100)
111~330度部分每度
2.730(2.730)
2.415(2.415)
331~500度部分每度
3.640(3.360)
2.900(2.730)
501度以上每度
4.740(3.465)

 


表 1.4係以每月用電為基礎,台電對非營業表燈用戶係兩個月計收一次,因此表 1.4之分類須以兩倍來計算。
下表中紅色部分為台電提供該PV系統戶95年度之售電金額,96年度為自行試算(台電尚未提供),發電自用額係依餘電售電金額比例計算出。

 

表 1.5 PV系統發電效益(未累進發電自用度數)
計費期間
用電度數
餘電度數
餘電售電金額
發電自用度數
發電自用金額
06/14~08/11
855
212
(註1)740
524
1829
08/11~10/17
920
192
(註1)664
524
1812
10/17~12/14
796
96
(註2)278
374
1083
12/14~02/02
920
114
331
270
784
02/02~04/16
947
120
348
473
1372
04/16~06/13
742
200
544
417
1134
總計
5,180
934
2905
2582
8014

 


註1:因介於舊電價與新電價期間,計算複雜,該數據由台電提供
註2: 10/17~12/14餘電售電金額=96*2.9(非夏月330~500度單價)=278
由上表中全年度餘電售電金額有2,905元,發電自用金額有8,014元,總計為10,919元,依台電計算方式,累進度數已扣除發電自用度數,電費單價較低,如考慮實際用電度數以新電價結構(95/08/18實施)重新計算如下表

 

表 1.6 PV系統發電效益(累進發電自用度數)
計費期間
實際用電度數
PV系統發電度數
PV系統發電金額
06/14~08/11
1379
736
3096
08/11~10/17
1444
716
3095
10/17~12/14
1170
470
1363
12/14~02/02
1190
384
1114
02/02~04/16
1420
593
1720
04/16~06/13
1159
617
1926
總計
7756
3516
12314

結論

 

由以上之統計與分析,在推廣家用PV系統容量以3kWp~5kWp是適合容量,在再生能源發展條例未正式實施前,依目前能源局補助辦法,該PV系統戶3.2kWp以總設置費用96萬元扣除半額補助款48萬元,自費48萬元條件下,以目前電價結構在最有利情形必須480,000/12,314=39年才能回收,這還不包括期間內設備故障維修費用,25年太陽能模板使用年限一到,39年已變得亳無意義的數字。
當再生能源發展條例一旦通過假設每度電可以10元優惠價格售給台電,以該PV系統戶之規模分別以全部發電與餘電計算全年度經濟效益如下表:

 

表 1.7 再生能源法實施後預估經濟效益
計費期間
PV系統全數售電
餘電售電
發電度數
金額
餘電度數
金額
自用度數
金額
總金額
06/14~08/11
736
7360
212
2120
524
1829
 
08/11~10/17
716
7160
192
1920
524
1812
 
10/17~12/14
470
4700
96
960
374
1083
 
12/14~02/02
384
3840
114
1140
270
784
 
02/02~04/16
593
5930
120
1200
473
1372
 
04/16~06/13
617
6170
200
2000
417
1134
 
總計
3516
35160
934
9340
2582
8014
17354

 


再計算回收期如下表:

 

表 1.8 再生能源法實施後全數與餘電售電回收期
售電方式
年度效益
回收期
PV系統全數售電
35,160
13.65年(480,000/35,160)
餘電售電
17,354
27.66年(480,000/17,354)

 


由上表以PV系統全數售電配合設置經費半額補助,13.65年回收期是一合理數,如果採餘電售電要27.66年才能回收,這對再生能源發展條例通過後擬推動『太陽光電10萬戶屋頂計劃』似乎沒有足夠誘因,除非系統容量提高到10kWp以上、或是空用電戶的PV系統,這些畸形發展,相信不是推動太陽光電發電樂於見到的後遺症。
本文在最後要鄭重提出:唯有以PV系統全數售電情形下,民眾在裝置太陽光電發電設備有合理回收期基礎下,政府才得以持續

Q:如何需要申請雜項執照?
A:既有建築物上加蓋太陽光電發電示範系統,系統設備高度在1.5公尺以下者,免申請雜項執照。至於太陽光電發電設備裝置高度超過上述規定,或擬裝置於建築技術規則建築設計施工編第九十九條規定應設置屋頂避難平台之建築物者,仍應依據建築法第七條及第二十八條規定,須申請雜項執照。至於系統結構安全部分應由依法登記開業之建築師或土木技師或結構技師簽證負責,並函送該管直轄市、縣﹙市﹚政府備查。
Q:目前對於學校團體只有半額的補助,學校經費有限下,要如何說服主管裝設?
A:舉例來說,在校園中裝設太陽能生態循環水池,不僅能讓學生了解太陽光可以發電,更可以改善生態溼地的環境,兼顧了節能、美學設計、環保觀念及能源教育,亦同時創造了學校的形象及價值。況且日後的電價不一定還是如此便宜,而教育是一項長遠的工作,為了我們的下一代,絕對是值得投資。
Q:對於太陽電池模板有興趣,哪裡可以買得到?價格大約多少?
A:一般常使用的太陽電池模板種類有單晶矽﹙Single Crystal﹚、多晶矽﹙Mutli-crystal或Poly﹚、非晶矽﹙Amorphous﹚等,一般來說單晶矽 模板轉換效率較高、價格也較貴,至於詳細的價格及供應廠家,請上網查詢或電話洽詢廠商或其代理商,較為正確。
Q:光電板是否有固定的大小體積?
A:市面上太陽光電模板大可區分為傳統不透光型太陽光電模板及透光型太陽光電模板。不透光之光電板依不同模板封裝商配合其太陽電池種類、發電效率及規格等因素,各家模板封裝廠商有其自訂之尺寸規格,一般估計以1kW之設置容量其佔地面積為10m2,推估1W約10×10㎝2,另外若選用透光型光電板除了上述原因外還需考量透光率、設計規劃等因素,無法有固定之模板尺寸,通常設計不透光之光電板時先確定光電板之供應商及規格後,再設計其支撐架與結構設計,至於透光型光電板以國外之設計經驗,皆是以設計考量來訂作,如玻璃厚度、透光率、形狀及玻璃大小等。
Q:光電版是否具可彎曲性、裁切性、外觀改變(顏色及形狀),以及評圖時所須具備之完整光電設施?
A:以太陽電池本身而言,以深藍色為主;其形狀皆以平板式圓形或方形為主,但也有其他之顏色,可依使用者之需求做選擇,甚至還有半透光太陽電池等,但因非主流產品故售價較高且需較長時間尋找供應商。因為太陽電池模板為平板式,故太陽光電模板在封裝上仍以平板式方形為主,若設計上需有其他形狀需求時,可要求廠商量身訂作。另外對於彎曲性而言,可分為兩種設計方式,第一種是選擇可繞式太陽電池,特性為可彎曲的太陽電池但其電池本身發電效率不高,銷售市場較少。另一種設計是選擇平板式方形太陽電池,然後以稍微有弧度的排列方式使其整體看似弧形(請參考國外案例-Shell Solar之照片),對其整體發電系統而言發電效率較差但可發揮設計感及美觀。由以上得知太陽光電模板之選擇性非常高,如可彎曲性、裁切性、外觀改變,若有特殊之需求時,皆可要求供應商量身訂作,故在設計上大多皆能克服;唯一考量的是,因非量產故其成本較平板式光電板成本高。
 
Q:太陽電池裝設在何處?
A:台灣地區最好的裝設角度是向正南向傾斜約23.5度(或與當地緯度接近即可),裝設角度偏離會導致全年發電量降低。實際裝設時需配合建築物或地形,裝設於制高點、日照良好、(東、南、西向天空)無遮蔭處。一般家庭以屋頂為最佳裝設點。
Q:何謂「峰瓩」?1峰瓩=幾度?
A:「峰瓩」是太陽電池於標準日照條件下發電輸出的計算單位。 (如太陽電池於25oC,AM1.5,1,000W/m2的日照下,可輸出1W時稱為一峰瓦)一度電為使用額定功率1,000W之電器1小時,所耗用之能量(1kWh)。
Q:若裝設1峰瓩(kWp)的太陽光電發電系統,一天可以發多少電?一般家庭需要裝設多少峰瓩?
A:太陽光電發電系統一天能發多少電由設置地點之平均日照時數決定。以年平均每日之日照時數約3~4小時的地區(如台灣中南部)而言,每一峰瓩的太陽光電發電系統,一天約可發3~4度電(kWh)。依據台電公司估算台灣地區每一家庭之全年用電約3,564度,即每月平均用電量為297度,每日平均用電量約為10度,但因所處地區和用電習慣而會有所不同。由上述之資料,一個家庭約裝置3~4峰瓩的太陽光電發電系統,即約可滿足每日之用電需求。如裝設之太陽光電發電系統型式為併聯型,因併聯型太陽光電發電系統是一種輔助電源,其裝置容量與住宅用戶之用電需求量並不須要完全一致,可依住宅之可利用面積及預算進行設計。至於獨立型太陽光電發電系統,則需依照規劃之負載迴路內電器之容量及使用小時數,再進行詳細之計算才能決定。
Q:裝設1峰瓩(kWp)的太陽光電發電系統所需成本是多少?可以節省多少 電費?
A:一套太陽光電發電系統,相關的設備包括︰太陽電池模板、模板支撐 架、直交流電力轉換器、直流電力匯流盤、配電盤、(蓄電池、充放電控制器)等。一般而言,每1峰瓩的設置費用成本約為新台幣30萬元左右,如裝設位置困難或偏遠地區設置,其設置成本將需再增加。由於太陽電池在有陽光的時候發電,其發電量與日照強度成正比,每日之日照時數約3~4小時的地區(如台灣中南部),每一峰瓩的太陽光電發電系統一天約可節省3~4度電之電費。裝設太陽光電發電系統,若選用單晶矽或多晶矽太陽電池,每一峰瓩約需大約10~15平方公尺(約3~4坪左右)的面積,總設置重量約為200公斤。若選用非晶矽太陽電池,每一峰瓩約需再乘以1.5~2倍的面積。Q5:若我家已裝設好3峰瓩的太陽光電發電系統,只要太陽光一照射,我家就有3瓩的電力嗎?還是要等照射多久才能有電可以使用?A:因太陽光電發電系統發電量與陽光強度成正比,因此在陽光強烈的中午時段,將會有接近3瓩的發電,但接近清晨與黃昏時段陽光強度不足,發電量也自然會降低。系統型式若為併聯型,當有足夠陽光照射後,約經5分鐘系統自我檢驗後,將會立即開始運轉發電;但若系統型式為獨立型配置有蓄電池,當蓄電池電量不足時,可能需要以太陽電池將蓄電池充電至某個程度後,才能開始對外供電。
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