中鋼集團太陽光電案場

2019-07-23
吳展維 處長
中鋼光能股份有限公司

 

 

政府基於能源自主安全、綠色經濟發展以及環境永續下,於2025年設定20%再生能源為目標,太陽光電設置量提升到20GW。太陽光電(Photovoltaic)簡稱PV、和太陽(熱)能並不相同,其發電原理是利用太陽電池吸收0.2μm~0.4μm波長的陽光,將光能直接轉變成電能輸出的方式。太陽光電發電系統應用的型式主要分為(1)獨立型系統 (Stand-Alone System)、(2)混合型系統 (Hybrid System)以及(3)併聯型系統(Grid-Connected System)。目前國內所推動的躉售制度以第(3)型為主。

中鋼為響應國家綠能政策,於105年10月成立中鋼光能,以中鋼集團80公頃的廠房屋頂、搭配中南部充足的日照,三年內完成80MW(80,000kW)以上的設置量,以每kW每日產出3.5度電力估算,總發電量可達1.02億度/年。中鋼集團所設置之80MW案場,以高雄中鋼廠區最為大宗(~55MW、勘稱全台單一廠區規模最大),接著再延伸至週圍臨海廠區的中鋁、中機,進而拓展至中部(台中中龍、彰化中鴻)及屏東等地區,多達十多家集團企業(~25MW),整體型態涵蓋屋頂型(如圖1所示)、棚架型及水面型。

圖1 全台單一廠區最大之屋頂型PV系統-中鋼廠區

 

中鋼集團廠房屋頂因不同需求,所採取的浪板設計方式及跨距皆不同,因此太陽光電模組的固定方式就必須根據不同浪板型態 (如500型、800型、950型及扣夾式等等,詳如圖3所示),進行腳座的設計&開模、螺絲強度計算與選用,才可符合整體結構強度的要求;另外在工程品質及工安的要求上,亦訂定嚴格之規範,包括(1)屋頂作業工安規定、(2)符合屋頂結構強度之模組建置施工規範以及(3)太陽光電系統內外線併網設計規範等。藉由對施工品質的強力把關,中鋼光能所建置之PV系統除了符合高耐候性、抗震耐強風外,更可達到耐用20年以上之要求,因此對於每項細節如支撐架、螺絲、扣件之材質及安裝鎖固方式等更是斤斤計較。

圖2 因應各種屋頂浪板型態所開發之模組固定腳座

 

除了屋頂型太陽光電為設置主力外,位於中鋼北站大水池 (面積約12,500m2、深度達6m,可儲水65,000公噸)之水面型太陽光電系統(約1.21MW),更為一大亮點。本體結構由模組、浮體、支架、及沉錨所組成,其中接觸水面的浮體部分,主要以食用級高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)材質所製作,符合飲用水等級之安全規範;而模組則是以鋁合金支架鎖固在主浮體上,再與步道、匯流箱浮體連結後,以沉錨固定於水面。水面型PV系統目前國內外以設置在埤塘、水庫及滯洪池居多,而此位於工業區大型儲水槽之型式,則是國內第一個應用案例,極具指標意義。


圖3 中鋼北站大水池-水面型PV系統

 

圖4 太陽光電模組以熱影像量測分析確認熱點

 

太陽光電系統與台電簽訂的躉售契約為期20年,如何確保系統穩固安裝、維持長期高效與安全之運維,則是相當重要的課題,如採用串列即時監控,隨時追蹤每串列發電狀況與效能變化,針對環境影響可能產生的熱點效應,搭配熱影像IR量測(如圖4所示),即時排除異常狀況並進行清洗,以降低可能的停機損失。中鋼集團屋頂80MW太陽光電是一最佳練兵的場所,更可藉此建立自有運維能力,期待中鋼光能在未來的綠能產業發展貢獻更多的心力。