台湾光伏发电发展现况
郑福田
摘要
台湾从七十年代即着手研究光伏电力(PHOTOVOLTAIC),迄今已有20多年,从理论科技、技术研发到实际的产品应用,台湾的学术单位、研究机构、产业界都有持续性的研究工作,从早期的实验室理论到量产技术的开发,台湾在光伏发电的范畴上,已有一定的成绩,本文即讨论光伏发电在台湾之发展过程,从技术研发、产品应用、产业现状及未来发展等方面,作一概略性介绍。
发展过程
台湾地区幅地狭小,人口又多集中在平地及都会地区,加上早期电力基础设施完整,因此,电力之供应十分普及,民生用电对於新能源之开发,并不具急迫性,所以,利用光伏做为能源发电,并未受到重视,仅有偏远山区及离岛,设置有小型的独立光伏发电系统,供气象观测、照明与通讯之用,这是台湾发展光伏发电之环境背景,严格来说,台湾应用光伏做为系统发电,
在起步阶段,除了上述所介绍的环境背景因素外,产业技术与生产成本多少都限制了光伏发电的应用。然而在消费性电子产品,太阳能电池之应用,欲有其明
的商业价值,尤其是用在电子计算机(ELECTRIC CALCULATOR)之非晶矽类光伏电池(AMORPHOUS SOLAR CELL),因为台湾曾是全世界电子计算机最大出口地区,对于用在计算机上之光伏电池晶晶片需求量很大,加上有一家厂商从事生产,因此也带动了相关产品的应用,如手表、庭 灯、玩具、 温度计等,因此,这方面的市场远较发电系统成熟,从上游远件制造生产、中游切割加工、下游应用设计及经销代理之销售 系,都颇具 型,但是近年来,随着计算机产业的外移,商业环境的变化,市场规模未见明显成长。回顾台湾光伏产业的发展,70年代即有少数厂商从事光伏电池的切割、焊接等加工,到80年代,进口光伏电池大增,市场销售与相关产品应用逐渐活跃,1989年在厂商投入非晶矽光伏电池的生产制造后,整个光伏电池产业才算完整建立起来,最近几年,晶矽光伏电池(CRYSTALLINE
SOLAR CELL)在发电系统的应用,已有明显成长,台湾地区学术界及产业界都积极投入技术开发与产品的研究,以台湾日照条件良好、尖峰时段电力供应不足之情形来看,利用光伏发电系统做为 载电力来源,应该极具开发潜力。以市场产值分析,台湾地区光伏电池(SOLAR
CELL)的进出口总值,最近几年有停滞成长现象(如下表),在1993年进出口总值达222百万新台币高峰后,随后几年的市场逐年衰退,主要因为光伏应用之相关产业,多已外移至中国大陆及东南亚国家所造成,虽然近三年进出口值未见明显好转,但是发电系统用之光伏电池及模板(MODULE)进口已有增加情形,根据统计,截至1998年4月,台湾地区光伏发电系统(POWER SYSTEM)数量为75KW,已较过去增加,可以看出近年来台湾发展光伏产业的改变,已经朝向系统发电之应用。光伏电池进出口值统计
单位:百万新台币1992 |
1993 |
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 1-5月 |
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进出口总值 |
188 |
222 |
218 |
148 |
104 |
147 |
578 |
研究发展
台湾光伏研究仍由政府主导,由政府单位中之经济部能源委员会(ENERGY
COMMISSION OF THE MINISTRY OF ECONOMICS)规划发展向,提供预算与经费给予相关单位从事研发工作,70年代隶属军方之中山科学研究院,曾投入晶矽光伏电池研究,但规模与成效并不显著,接著80年代,工业技术研究院(ITRI)之材料所(MATERIAL RESEARCH LAB),亦投入研究工作,成立一光伏小姐,是政府单位里,负责从事光伏研究之机构,此小组是目前台湾地区研究光伏,投入最多之研究单位,该小组在1989年时,移转部份人力与技术至产业界,协助成立一非晶矽光伏电池制造工厂,开放台湾产业界非晶矽光伏电池之澎渤发展,多年来ITRI之研发工作,多集中在小型示范性发电系统之开发,而在80年代末至90年初,则偏重非晶矽,但是最近五年,晶矽电池则成研究重心;过去几年的研究成果,已在台湾各地安装数套发电量达3KW之独立型(STAND ALONE)与并联式(GRID-CONNECTED)发电系统,部份大学院校亦参与由政府主持之相关研究计划,成功地安装数套实验性质的太阳能发电系统。太空科技的应用
士林电机(SHI-LIN
ELECTRIC COMPANY)自1995年投入研发太空 星用之光伏电池模板组合技术,并从美国TRW公司取得技术移转,在1997年底完成第一次模板组装,将安装在“中华 星一号”上,此发电系统可产生650W之电能,在完成技术开发后,台湾产业界 已具备太空科技发电系统之自制能力。室内应用
在室内应用方面,1988年自工研院移转而出之部份研究人员,成立了第一家非晶矽光伏电池公司,专门生产计算机、手表、玩具、
温度计等消费性电子产品所需之光伏电池,成立初期年产能为1MW,从扩充至3MW,据统计,该公司的光伏电池产量约点全世界室内用非晶矽光伏电池40-50%的市场占有率。消费性产品用小型光伏模板
目前台湾的光伏模板组装工厂,必须全数自国外进口光伏电池或模板(大部分从美国或日本),然后在台湾组装成较小功率之模板(小于10W),以供应不同种类之应用,全年度总进口量约在百余KW左右。
发电系统的应用
第一座光伏发电站于1990年安装在玉山上,发电量10KW,提供气象观测用;在彭佳屿岛,也有一套发电量为10KW系统,亦提供气象观测用途,另有多处国家公园装置发电系统,如太鲁阁、奇
山、南湖大山,但多为不并网系统(PEMOTE POWER SYSTEM),发电量约为数十瓦特(W),供隧道道明、避难山屋、景观设施用电;而在台中与并东,则各有一套发电量为3KW,与建筑物结合(BUILDING INTEGRATED)之发电系统;此外,部分学校及研究单位亦安装有发电量不等之系统,充作教学与研究之用。在生产厂商方面,茂迪股份有限公司(MOTECH
INDUSTRIES INC)将在台湾台南科学区与建一座多晶矽(POLYCRYSTALLINE)光伏电池与模板之制造工厂,初期年产量2.5MW,预计在2-3年内扩充至10MW,1999年下半年可 入 量产, 时除可提供台湾本土所需之光伏电池与模板,亦可供应亚洲地区,如中国大陆、印度、印尼、泰国等中下游光电模板组装厂商之需求。结论
过去20年多来,台湾对于光伏之研究多止於学理,实务应用亦偏重在非晶矽类光伏电池,对於单日矽光伏及发电系统之开发,较缺乏实际经验,但是在明年,将是台湾发展伏能发电另外一个阶段的开始,台湾即将有第一座多晶矽光伏电池及模板之制造工厂,可实际扩大晶矽光伏电池之应用
面;此外,台湾拥有发展光伏发电之优良条件,以台湾目前工业环境与技术而言,非常适合发展伏能发电技术,因为相关工业十分发达,如IC、电子工业、UPS用之INVERTERT等,技术层次均相当成熟,相较於日本或欧美国家并不逊色,台湾在发展与生产伏能电池上,会有一定之国际竞争能力。台湾政府已订定相关能源政策,将在未来五年内,投入100亿新台币,从事节能与新能源开发工作,并可创造出5000亿新台币之商业产值,以技术发展的程度及实用的价值来看,光伏发电应该可以获得较多的认同,因此光伏发电的发展,是相当值得期待的。