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研究生: 程俊維
研究生(外文): Chun Wei Cheng
論文名稱: 高雄地區設置太陽光電面板之方位與仰角發電效能研究
論文名稱(外文): The Study on the Power Efficiency of Photovoltaic Panel in Different Azimuth Positions and Elevation Angles in Kaohsiung
指導教授: 李彥頤
口試委員: 曾英棟李彥頤林芳銘陳念祖
學位類別: 碩士
校院名稱: 樹德科技大學
系所名稱: 建築與環境設計研究所
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 123
中文關鍵詞: 太陽光電板方位角仰角日照輻射
外文關鍵詞: Photovoltaic PanelSolar RadiationGenerating EfficiencyElevation AngleAzimuth Position
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使用太陽光電系統替代傳統能源的使用已成為我國能源政策的趨勢,而太陽光電是再生能源中容易設置的項目,國內常用光電板以單、多晶矽為主,兩者效能約差2%之間,而太陽光電板發電量之主要因素,取決於地區的日輻射量、太陽照射角度、氣候環境、日輻射量則受限於日照時間的長短,本研究以高雄地區作為研究範圍,並進行實測與統計解析的方式,分析太陽光電系統的發電效能,在地域氣候與環境差異條件下之不同季節發電量,尋找適於高雄地區設置太陽光電面板的方位與仰角,達到太陽光電系統使用之最佳發電效能。
藉由實測期間觀察高雄地區之天氣狀態,在夏季時上午至中午為高溫炎熱的天氣,午後水氣的增加累積雲層而使得天氣不穩定,甚至有降雨的情況,冬季在上午與下午容易產生霧氣,午前天氣狀況較為良好,午後易有雲層累積,因此夏季主要發電時間為上午至中午,是日輻射量最充足的時間,而冬季的日輻射量雖然較低,但整體天氣則是比夏季穩定,發電時間也有機會增加。
透過高雄地區的光電板發電量實測,夏、冬時期因太陽照射角度的改變,與地域環境與氣候因素,面板的設置傾斜度需大於22度或小於15度,可獲得最高發電效能,但本研究之太陽光電系統發電以全年發電為考量,經實測結果得到以正南向的設置方位,仰角在15度至22度之能得到最佳發電量,同仰角下其次以西南向為主10度至20度可有良好之發電量。

Using solar power to replace traditional energy has already becomed the trend of the energy policy in Taiwan. Photovoltaic systems are easy to be established in terms of renewable energy devices. The photovoltaic panels frequently used in Taiwan are mainly of single crystal and poly crystal, and the efficiency of electricity generation is between 10% and 20%. Amorphous systems are slightly lower than single crystalline ones, and the difference is approximately 2%. The amount of electricity generated by photovoltaic panels mainly depends on the solar radiation, solar illumination angles, and climate of a region, and the daily solar radiation is limited to solar illumination time. Kaohsiung was regarded as the research scope in this study, in which the photovoltaic systems, whose azimuth positions and elevation angles were adjustable, to measure the amount of electricity generated in Kaohsiung.
The amount of electricity generated by photovoltaic panels will be influenced directly or indirectly by seasons or the environment, weather, and suspended particulates in the air of different regions. Therefore, actual measurement and computer analyses were employed in this study to analyze the efficiency of the electricity generation of the photovoltaic systems in Kaohsiung as well as the amount of electricity generated in different seasons and discover the optimal azimuths and elevations for photovoltaic panels in order to achieve the optimal efficiency of the electricity generation of photovoltaic systems.
When photovoltaic panels are installed, it is easy for environmental factors to influence the efficiency of the electricity generation. Through the actually measurement of the amount of electricity generated in Kaohsiung, it was found that due to the changes of solar impact angles in winter and summer, the positions of panel should be either greater than 22 degrees or smaller than 15 degrees to obtain the maximum efficiency of electricity generation. However, photovoltaic systems are aimed at annual electricity generation. According to the actual measurement, the optimal amount of electricity generated was obtained from the system with the azimuth of south and the elevation between 15 degrees and 22 degrees, and the top second one was of the azimuth of southwest.

中文摘要  i
英文摘要  iii
誌謝  v
表 目 錄  xi
圖 目 錄  xiii
第一章 緒論  1
1.1研究動機  1
1.2研究目的  2
1.3研究流程架構  3
1.4研究範圍選定  4
第二章 文獻探討  5
2.1太陽能源推廣政策與相關研究文獻  5
2.1.1太陽能源推廣政策  5
2.1.2太陽能源相關使用研究  7
2.2太陽日照、太陽輻射文獻  12
2.2.1太陽高度角及方位角計算  12
2.2.2太陽日照與時數  13
2.2.3太陽日輻射  13
2.3太陽光電面板  14
2.3.1太陽光電發電光譜定義  15
2.3.2不同太陽光電面板發電特性  16
2.3.3太陽光電板應用說明  17
2.4本章小結  18
第三章 研究方法  19
3.1光電板發電量研究實測組別設定  19
3.1.1方位角範圍設定  19
3.1.2仰角範圍設定  21
3.1.3實測組別代號設定  24
3.2研究地點及實測時程說明  25
3.2.1研究地點說明  25
3.2.2實測時程說明  28
3.3光電板發電量實測儀器說明  29
3.3.1氣候監測儀器說明  30
3.3.2光電板發電量測量儀器說明  31
3.4實測天氣選定與時間說明  32
3.4.1實測天氣選定說明  32
3.4.2氣象監測站數據擷取時間說明  34
3.4.3太陽光電板發電量實測時間說明  35
3.5光電板發電量數據分析與呈現方法  36
3.5.1數據分析方法  36
3.5.2數據呈現方法  37
第四章 太陽光電板發電量影響變因  41
4.1高雄地區雲層能見度  41
4.2季節性日輻射量  44
4.2.1各季節日輻射量趨勢說明  44
4.2.2夏、冬季日輻射量趨勢說明  50
4.3降水因子  52
4.3.1逐月降水量與降水日紀錄說明  52
4.3.2降水量、降水日與日輻射量關係說明  53
4.4本章小結  54
第五章 高雄地區太陽光電發電量分析  57
5.1光電板發電量之相關性分析  57
5.1.1日輻射量與發電量相關性分析  57
5.1.2太陽照射角度對光電板之夾角與發電量相關性分析  59
5.2方位角與仰角發電分析  62
5.2.1不同時間各方位角之發電變化分析  62
5.2.2方位角對應不同仰角之發電時間分析  66
5.2.3仰角與方位角累積發電量分析  74
5.2.4發電時間折減分析  78
5.3發電量對面板設置角度分析  81
5.3.1時間累積發電量趨勢分析  81
5.3.2季節累積發電量趨勢分析  84
5.3.3總合累積發電量趨勢分析  85
5.4本章小結  86
5.4.1方位角分析  86
5.4.2仰角分析  87
第六章 結論與建議  89
6.1研究結論  89
6.2後續建議  91
參考文獻  93
論文書籍  93
參考書籍  93
網路資料  94
附件資料  95
附件一、發電量實測資料  95
附件二、日輻射量與夾角對應發電量趨勢圖  100


論文書籍
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2.蔡宏達,2006,臺灣地區太陽能利用之潛力與效能評估,碩士論文,立德管理學院資源環境研究所。
3.賴如蘋 ,2009,德國能源政策之探討-以開發太陽能為例,碩士論文,東海大學政治學系。
4.彭立德,2007,建築能源管理系統BEMS分級架構之建立與省能案例分析,碩士論文,國立中山大學機械與機電工程研究所。
5.李靖男,2002,建築節約能源設計分析與全尺度實驗印證,博士論文,利國立中山大學機械與機電工程學系。
6.邱清泉,2003,臺灣地區推廣太陽能發電系統之研究,碩士論文,大葉大學電機工程學系研究所。
7.陶政慷,2005,三維地理資訊系統在都市建築日照之應用-以陰影遮蔽及太陽輻射效能分析為例,碩士論文,國立中山大學海洋環境及工程研究所。
8.范綱樑,2003,臺灣地區全天空建築直射日射量應用研究 --以台北、台中、台南、恆春四地為例,碩士論文,淡江大學建築學系。
9.徐翠華,2002,臺灣地區太陽輻射及太陽能發電潛力之研究,碩士論文,國立臺灣師範大學地理研究所。
10.張子文,2000,太陽電池應用於建築上之研究,碩士論文,國立成功大學建築學系。
11.劉育誠,2009,國立台北科技大學太陽光電論壇,太陽能光電系統模擬與實際之分析比較,昱晶能源科技。
參考書籍
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4.江哲銘,1997,建築物理,三民書局。
5.羅運俊,何梓年,王長貴,2007,太陽能發電技術與應用,21世紀永續能源叢書,新文京開發出版有限公司,台北。
6.戚啟勳,2001,大氣科學,二版,大中國圖書股份有限公司,台北。
7.商俊盛,2006,大氣觀測,工程小叢書-氣象與工程系列,財團法人中興工程科技研究發展基金會,台北。
8.王濟川,郭志剛,2004,Logistic回歸模型-方法及應用,二版,五南圖書出版股份有限公司,台北。
9.林真真,鄒幼涵,1993,回歸分析,二版,華泰書局,台北。
網路資料
1.經濟部能源局,http://www.moeaboe.gov.tw/Default.aspx。
2.太陽光電資訊網,http://solarpv.itri.org.tw/memb/main.aspx。
3.材料世界網,http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=7004。


 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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