獨立型太陽能光電系統的設計要點與問題

同樣都是太陽能光電發電系統，獨立型系統與並網型系統有何不同？在應用上這2種系統需要考量的重點是不太一樣的：

並網型太陽能光電系統結構

並網型的太陽能光電發電系統所發的直流電會經由變流器（逆變器 inverter）轉換為交流電，然後併入電網。台電會根據顯示於電錶上的總發電量計算電價支付給系統建置者。所以並網型光電系統需要在意的是如何讓系統發出最大的電力，創造最高的發電收益。所有的設備與組件都以匹配太陽能光電板的效能為主。

獨立型太陽能光電系統結構

而獨立型光電系統通常都是運用於電網不發達或電網到不了的地區，如偏遠山區、沙漠地區或比較落後的地區，作為生活必須的基本供電的之用，如照明、汲水、監視系統等。因此，獨立型太陽能光電發電系統需要考量的重點就是負載的用電需求。也就是說這套系統一天當中打算提供多少電供所需要的負載使用，如電燈、冷氣、電視、冰箱、電腦等。

不知如此，獨立型光電系統必須有蓄電池儲存多餘的電力，你還得考慮要多大的蓄電池才能容納足夠的用電已備不時之需，例如萬一碰到陰雨天，太陽能光電板發不了電時的用電需求。還有根據所在地區的等效日照小時，你需要多大容量的太陽能光電板才夠創造出你的負載一天所需要的用電，以及可以儲存多少電力到蓄電池作為夜晚太陽能光電板不發電時使用。

獨立型太陽能光電發電系統雖然看起來簡單，但設計起來要考慮的點卻比並網型系統來得複雜，因為負載的需求不同，設計上當然也就不同。以太陽能路燈的需求為例，就負載來說，你得知道要用電的燈需要多少功率，然後白天的日照時數是多少，可以讓太陽能光電板發多少電供晚上的用電。路燈白天用不著，晚上何時要開始點亮，必須持續多久。有些地區可能一周當中3天是晴天，4天是陰雨天，蓄電池得準備多少容量才能夠儲存足夠的電力供沒有陽光發電的時候使用。如果是家庭用電也是一樣，先計算一下你家的基本用電功率是多少，然後再考慮選用什麼容量的太陽能光電板，接下來評估一下晚上以及陰雨天的用電狀況，以了解需要多大的的蓄電池容量來儲存需要的電力。

還有一個問題一直是獨立型太陽能光電發電系統的致命傷，那就是蓄電池的壽命。一般運用於獨立型系統的蓄電池通常是深循環鉛酸電池，和車用的鉛酸蓄電池是不一樣的。有何不同呢？依照電氣性能來區分，鉛酸蓄電池可以分兩類：動力電池和深循環電池。這兩種電池內部構造最大的不同是鉛板。動力電池的鉛板呈海綿狀，深循環電池則採用密實的鉛板。市面上販賣的鉛酸蓄電池幾乎都是動力電池， 深循環電池要找專業的店家才買得到。

因為動力電池的鉛板呈海綿狀，它的有效表面積比密實的鉛板大很多。起動電池後10秒或20秒內，起動電流很大，適合起動汽車馬達 ，所以稱為動力電池。可是蓄電池用久之後，鉛板表面會脫落，以致海綿狀鉛板的隙洞會越來越大，有效表面積越來越小，不久後動力電池就報廢了。但對密實的鉛板而言，蓄電池用久之後，它只是表面脫落而已，有效表面積不會因此減小，所以深循環電池的壽命比動力電池來得長。

太陽能光電板的容量是以峰瓦(Wp)來計算，電池的容量是用安培小時(Amp-Hour)來計算。若以 100 安培小時的電池為例，動力電池用到剩下 50 安培小時 ，就必須再充電，不然電池就報廢了。但深循環電池可以用到剩下 25 安培小時，才須再充電 。這是深循環電池中「深」字的含意。深循環電池可以放電充電循環的次數很多，所以才叫「循環」電池。以價格來說，顯而易見的當然深循環電池的價格比動力電池要貴很多。

了解蓄電池的差別，可別為了省錢使用車用動力電池，起碼得用深循環電池，當然能夠用鋰鐵電池（或稱磷酸鋰鐵電池 LiFePO4）最好，壽命長、容量大，安全性較高，不過價格也比深循環電池高很多，對於電網不發達地區的使用者而言恐怕比較負擔不起。這也是為何市面上搭配獨立型光電系統多以深循環鉛酸電池為大宗的主要原因之一。

無論如何，即便深循環鉛酸電池的壽命比動力電池長，但在使用上壽命還是短的，如果好好保養，大概用個2年也就差不多了。所謂好好保養，就是避免讓蓄電池過充、過放，如果是好幾個蓄電池串並使用（battery bank），蓄電池集體掛掉的機會就很大了，因為你無法確保每一個電池都能乖乖的平均充電，平均放電，時間久了，就有的電池很飽，有的電池永遠都吃不飽，漸漸地只要一顆電池不健康了，其他就會像骨牌效應般一個一個掛掉，最後得全部換新。這也是獨立型太陽能光電系統最大的成本損耗來源。

講了這麼多，如果你想設計一套好用的獨立型光電系統自給自足，或者缺電時候使用，除了太陽能光電板之外，蓄電池的選擇與保護蓄電池的充放電控制器就是關鍵了。還有一點要注意，蓄電池不能閒置在一旁太久不用，最好不要超過3個月，因為過久沒用的鉛酸電池會硫化，生成白色堅硬的硫酸鉛結晶，你的電池就掛了。