太阳光电系统水面型锚定设计.pdf

太陽光電系統水面型錨定設計 黃朝揚/ 工研院綠能所太陽光電技術組, 資深工程師 水面型太陽光電系統是未來推動水域空間設置太陽光電主要的型式，透過浮台為 基礎，以錨定(anchor)方式將浮台固定於水域空間，達到設置太陽光電系統之目的。 對於每年都有颱風侵襲的臺灣地區，錨定設計影響整體系統長期運轉的安全性，應特 別注意錨定的固定與定期維運檢查，避免因颱風造成系統結構破壞與財物損失，本研 究提供國外水面型系統錨定設計(anchoring design)方法及國內錨定設計流程建議，可 協助國內廠商推動水面型系統錨定設計之參考。 一、前言 依據行政院太陽光電推動政策，預期達成114年再生能源發電占比20%的目標， 其中以太陽光電裝置容量占66.3%最高，規劃明確目標與推動路徑包括短期目標（至 109年）裝置容量6.5 GW （GW為電量單位，即10億瓦），長期目標（至114年）為20 GW （屋頂型3 GW與地面型17 GW ）。其中水域空間設置太陽光電系統屬於地面型太 陽光電系統之應用範疇，臺灣地區第一個水域空間設置太陽光電系統是位於屏東大武 丁滯洪池，如圖一所示。 圖一 、國內第一例水面型太陽光電系統 - 1 - Copyright 2019 ITRI 工業技術研究院 太陽能是頗具發展潛力的綠能，但設置太陽能板所需的大面積土地是目前遭遇到 的主要問題之一，尤其是如台灣、日本、新加坡、韓國、菲律賓等地狹人稠的島嶼型 國家。既然地球表面有約70%是被水所覆蓋(主要為海水) ，故而水面型或浮動式太陽 能系統是近年相關發展的新穎概念，水面型太陽能系統可安裝在海洋，湖泊，潟湖， 水庫，灌溉池塘，滯洪池，廢水處理廠，釀酒廠，養魚池塘，水壩和運河等。此外， 太陽能板的功率輸出受溫度影響，若能將太陽能光電系統安裝在水面上，由於水的冷 卻效應，可增進發電功率，研究顯示水面型太陽能電池板的平均效率比地面安裝的太 陽能電池板高出11％[1] 。水面型太陽光電系統與傳統屋頂型太陽光電系統不太相同， 主要的差異在基礎結構的不同，一般屋頂型太陽光電系統主要是將太陽光電板透過金 屬支架鎖固在屋頂結構上，而水面型系統則是透過支架將太陽光電板固定在浮台上， 而浮台則浮載於水面上，常用的浮台採用環保安全的HDPE材料，為了不讓浮台受到 風力、水流、波浪等影響浮台移動，需要透過錨定系統(anchor system)栓鎖住浮台。 由於臺灣地區地處多颱風地區，颱風對於太陽光電系統的影響會造成立即性的 損壞，颱風產生的瞬間強大風力，可能會導致浮體飄動距離過大，更甚者破壞錨定系 統使得太陽能板撞擊岸邊、電纜斷裂導致供電失衡等問題。而台灣地處於亞熱帶，更 是每年都會遭受颱風的威脅，因此若要在內陸水域中如水庫、埤塘等上安裝太陽能板， 如何設計出足以抵抗颱風的錨定系統將是艱難的挑戰。水面型浮動式太陽能系統的錨 定系統常以岸錨或沉錨作為系統固定方式，典型的水面型浮動式太陽能系統的錨定系 統如圖二所示。 圖二 、水面型浮動式太陽能系統的錨定系統示意圖 二、國際上水面型浮動式太陽光電系統錨定設計 法國廠商CT[2]於2011年成功推出可商轉的水面型浮動式太陽光電系統，為此行 業引領者，並和多家戰略合作夥伴並出口 Hydrelio ®漂浮系統，向全球提供技術和服 - 2 - Copyright 2019 ITRI 工業技術研究院 務。2016年CT 公司已在台灣設立分公司夏爾特拉，相關產品系統為法國設計於台灣 生產製造。 Hydrelio System 可大規模佈署在水面上，該系統中太陽光電板被安裝在高 密度聚乙烯(polyethylene)HDPE 材質的浮體，此種材質為海洋研究中，置放海洋儀器 於海水中常用之浮體，足見其具有相當好的浮力及耐用性 ，浮體為浮式平台的一個單 元，由聚乙烯浮體所組合而成，容易拆解，具有很好的擴充性，目前CT 公司也在台 灣高雄阿公店水庫完成國內最大水面型太陽光電系統案例。 圖