提升太阳能发电量的方法有许多种,有的科学家努力改良现有太阳能系统,有的团队致力探索新型的电池材料,最近加拿大科学家则从设备的算法着手,研发全新的太阳能控制器,盼能提高整体太阳能功率输出。
通常太阳能逆变器里面都装有最大功率点追踪(Maximum power point tracking,简称 MPPT),能够即时侦测太阳能板的发电电压,并追踪最高电压电流值,让模组以最大功率输出电力,可说是太阳能系统的大脑。
而现在加拿大滑铁卢大学开发全新的算法,或许能最大化每片太阳能模组的发电量,减少电力浪费,进而提高发电量,滑铁卢大学应用数学系博士 Milad Farsi 表示,团队没有改变任何硬件,也不需要再加装其他电路,只是最佳化目前的硬件设备。
在众多最大功率算法中,最常见的是扰动观察法(Perturb and observe),所需参数少、构造简单,通常借由改变太阳能电压以及输出功率,再比较负载变动前后的输出电压、输出功率大小,最后预测改变电压后的影响,但因为控制变量固定,必须周期性调整,因此容易在最大功率点附近不断震荡,进而浪费潜在的发电量。
对此,滑铁卢团队研发全新的算法,加以控制最大功率点附近的震荡,Farsi 表示,在模拟实验中,12 片 335W 的家用屋顶太阳能规模,每年能增加 138.9KWh 的电量。虽然乍看之下效果并不显著,但对于大型太阳能厂来说,聚沙成塔便能累积可观的电力。
科学团队也举出加拿大最大的太阳能厂 Sarnia 太阳能厂为例,安装约 130 万片碲化镉薄膜太阳能板,每年发电量高达 120GWh,若采用全新的技术,每年可增加 0.96GWh(=960,000 kWh)。
在太阳能系统中,其实也有许多设备正默默提高发电,像是装设在太阳能板下方的优化器(调节器),可透过精密运算机制可自动调整太阳能板的电压及电流,解决因为遮荫、模组老化程度不一、电池本身问题导致的电力损失,确保每块太阳能板都能提供最大功率。
显然提升发电量的方法有非常多种,而此次滑铁卢大学则是推出能最佳化 MPPT 系统的算法,目前研究已发表在《IEEE Transactions on Control Systems Technology》
- Researchers develop a better way to harness the power of solar panels
(首图为 Sarnia 太阳能厂来源:SayCheeeeeese [CC0], via Wikimedia Commons)