太阳能逆变器全球面面观
太阳能逆变器的市场机遇和挑战：
- 先進國家促进太陽光電系統发展
- 發電效率低，逆變器守住電能損耗
- 逆變器成長強，各國發展各有差異
- 環境模擬成太陽能發電幕後功臣
- 系統整合趨勢已然
太阳能逆变器的市场数据：
- 目前結晶矽發電效率仍低於20%
- 低功率逆變器年複合成長率高達50%
太陽能產業所能涵蓋的範圍相當廣泛，從上游的發電技術到下游的系統整合服務，都有許多值得討論的地方，然而，不論是結晶矽或是矽薄膜技術等，各類發電技術都不斷在成本與發電效率上希望有更進一步的突破，但後續的系統效能、管理與監控等，卻也是整體系統中不可忽視的部份，此次專題，將從政策面、太陽能逆變器、MPPT（Maximum Point Power Tracking；最大功率追蹤技術）與半導體產業現況等，作一概括式的探討。
風力、潮汐或是太陽能等再生能源，全球各國政府皆依其自有的天然資源現況，各自提出相關政策，最主要的原因，仍然在於使用石油後的產物如濃煙、油污等對於環境的嚴重破壞，再者，石油存量畢竟有限，必須盡快找出替代方案以解決未來石油不足之問題。
亦有相關人士認為，核能發電不僅建置成本高，幅射線亦對人體有害，雖然有完善的保護措施，若一旦發生公安問題，對於周圍生態將會造成重大傷害。考量到諸多因素之下，再生能源的發展便成為時下相當熱門的話題。
先進國家政策帶頭 太陽光電系統比例漸增
在半導體技術領先的國家或是區域，太陽能發電在眾多再生能源中，成為產官學研努力的首要目標，像是德國、西班牙與日本等國家都對於太陽能發電都投入相當多的資源，美國在歐巴馬上任後，亦有擬定太陽能等再生能源相關政策，希望帶動國內產業與經濟復甦。
國際研究暨顧問機構Gartner與太陽能電力協會（Solar Electric Power Association，SEPA）合作的調查報告指出，在美國公共事業單位中，已有44%的比例開始使用太陽光電資源，另外則有33%則考慮未來五年內會開始採用太陽光電發電系統。在德國方面，75%受訪的公共事業單位目前已在能源組合中納入太陽光電系統。另外也有15%的比例，表示考慮在未來五年內採用太陽光電系統。這情況大致反映了德國政府過去10年來支持可再生能源所做的努力。由此可見，目前各國政府仍然是扮演再生能源產業發展的重要推手。
發電效率仍有瓶頸 逆變器守住電能損耗
不過，在各國政府的推波助瀾下，太陽能產業雖然呈現一片欣欣向榮的面貌，但問題在於，即便是目前最為普遍的結晶矽發電技術，其發電效率仍低於20%，雖然各技術陣營不斷尋求技術突破，但畢竟需要龐大資金與時間來換取，不僅曠日廢時，在資金的投入上也相當驚人。
就太陽能整體系統的角度來思考，扣除發電系統不談，後續的逆變器系統，佔整體發電成本約10至15%的成本左右，雖然比例不高，但在整體系統中亦是相當重要的一環。（圖1）便指出，各國政府採取補貼政策，連帶使太陽能逆變器的需求大增，不過，由於各類發電技術的轉換效率都不到20%，因此後續的逆變器系統的轉換效率的表現就相當重要，如何有效保住發電系統的電能，並加以轉換，就是逆變器系統相當重要的課題。
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逆變器成長強 各國發展各有差異
高鴻翔進一步談到，逆變器系統的發展狀況大致上與全球太陽能光電市場發展同步，在地域性上，仍以歐洲地區為主，若以全球各大逆變器廠商的產能規模表現來看，目前排名前五名的業者皆為歐洲業者，其中德國業者亦佔了三個名額，這也大略也說明了歐洲地區對於太陽能發電產業的重視程度遠高於其他地區（表一）。
若以發電功率而言，高鴻翔也表示，低功率逆變器在未來五年的年複合成長率高達50%，至於在中功率方面，也就是一般住家或是企業屋頂的發電用的逆變器系統，則約為30%，在大功率方面，也就是發電廠等級所使用的逆變器，則有20%的表現。
施耐德電機市場行銷部產品經理龔柏丞（圖2）談到，若以一般住家與電廠兩種等級的逆變器發展來看，雖然功率等級不同，但由於各國政府依其各自的國情皆有不同的補助政策，諸如賣電交易或是其他補助等，因此整體來看，一般住宅或是電廠等級的逆變器系統皆有相當明顯的成長，只是因政策不同的緣故，各國逆變器系統的成長狀況也會有所差異。
龔柏丞強調，一般樓宇的發電系統，由於建置面積不大的緣故，若要讓政府進行回購，是相對不符成本效益的，以美國的發展現況而言，時常可見到建置規模與面積相當龐大的太陽能發電系統的實際案例，其最終目的，仍然是要降低發電的單位成本，以符合實際營運需求。廣泛而言，目前太陽能發電的應用領域上，仍然是以電廠居多，故較不考慮儲能應用，至於在偏遠地區，大部份由於距離較遠，用電有限的情況下，儲能系統才會有比較大的發揮空間。
就歐美的法規面來說，由於美國法令強制將變壓器導入在逆變器系統中，因此在轉換效率較歐規系統為低，普遍在95%左右，不過此一規定可以在系統運作時，避免系統因過大的電壓而受到影響，對於逆變器而言，有保護的功能性存在。但從系統效率來看，95%可說是基本的門檻，一般逆變器的業者皆有能力可以達到此一水準。
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環境模擬成太陽能發電幕後功臣
美國國家儀器行銷業務暨綠能專案工程師林廣哲（圖3）指出，太陽能發電系統自上游發電技術到整體系統的整合，其過程需要注意到很多的環節，就量測業者的角度來看，不論是從結晶矽或是薄膜等發電技術來看，雖然發電效率與技術成本不同，系統業者在技術選擇上，仍需視當地環境狀況，選擇最為適宜的解決方案為優先。
就現行的太陽能發電的各類技術而言，不論是結晶矽、薄膜或是砷化鎵等技術，在整體系統完成建置後，系統仍須針對實際環境作出有效偵測，以讓發電系統隨時處於發電效率的最高峰，來降低發電成本。
以聚光型太陽能電池來說，雖然其發電技術採用砷化鎵來發電，但由於採用追日系統，整體系統便可時時處在轉換效率的高峰。在系統設計上，就必須針對當地環境的氣候資料，如溫度、溼度、日照強度、日射角度等，作有效的收集，以讓系統進行有效的環境模擬，同時觀察發電系統的I/V曲線（電流/電壓）的變化並加以記錄。因此，不同的環境因素，對於太陽能發電系統來說，就成為最為重要的關鍵。
系統整合趨勢已然 台灣業者亦有一席之地
綜觀整個太陽能產業，從最上游的原料提煉、發電技術的突破到最下游的系統服務，幾乎台灣業者皆有參與其中。高鴻翔便提到，台灣逆變器業者在資訊產業發展的基礎上，從桌上型、筆記型逆變器與UPS，隨著全球太陽光電市場成長而跨入太陽能逆變器領域。
雖然在製造與系統整合上的難度不高，台灣亦有業者扮演代工角色，但不管為何，由於各國法令不一而足，如何了解各國當地法令限制並進一步提供合適系統與服務，像是提供25年左右的保固期，取得認證等便成為台灣業者需要面臨的課題。
龔柏丞指出，台灣業者的業務型態一向絕大多數皆以外銷為主要，由於發電模組佔整體系統成本的比例較高，台灣亦有許多發電模組業者意欲與逆變器業者合作，整合成完整的發電系統（圖4），向國外銷售，因此，施耐德電機也有與一些台灣業者的合作計畫在執行，對施耐德電機來說，若只以代理商與台灣業者合作，台灣方面不僅在相關技術的整合上相對費時，對於國外狀況的掌握也相對不易，直接在台灣設立分公司，與台灣業者作進一步的討論，反而是有效率的方式。同時，施耐德電機也會提供在全球的服務經驗供台灣業者參考。
