飛越彰濱 風光無限 和世界同步 與環境共生

685期

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「有光就有電」是太陽光電的特性,即使是日照較短的冬天,陽光還是日復一日地灑在彰濱工業區崙尾西區這塊經填海造陸而來的土地上。不久之前,這裡還僅是一片灰黑的泥沙,目前已被鋪上太陽光電模組,地貌也為之改觀。

從空中鳥瞰,34萬片綿延不絕的寶藍色面板在陽光下閃閃發亮、靜靜發電。圍繞在四周的,還有35部陸域風力發電機迎風優雅旋轉著。藍白對比,卻又無比融合。

擴大綠能建設的指標性工程

只要天一亮,這裡的太陽能面板就可將光能轉變為電能,平均每天發電35萬度,年發電量可供將近4萬戶家庭用電,為臺灣綠色能源再添生力軍。

時任台電再生能源處陳一成處長(現任專業總工程師)表示,在十幾年前,這裡原規劃做為火力發電廠,但為了與國際接軌,改善日益嚴重的地球暖化現象,加上台電扮演臺灣能源供應的重要角色,無法置身事外,因此配合國家的能源政策,漸進式地朝向綠色能源規劃發展。

《再生能源發展條例》民國98年通過後,臺灣的陸域風電和太陽光電也隨之上路,台電的策略是「先風後光」,因為當時太陽光電還在起步階段,加上陸域風力發電要找優良場址,所以台電在這段能源策略調整時期,優先發展風電。

民國100年以後,較佳的風場都已陸續開發,台電也在彰濱工業區興建了陸域風電站。接著太陽光電成本隨著技術發展而降低,民眾也有意願參與太陽光電的投資,陳處長說:「這個時候利用台電現有的彰濱工業區土地,設置一個大規模的光電場,正是好的時間點。」

對生態環境友善的太陽光電場

彰濱太陽光電場周遭不僅有中華白海豚,還有每年4~7月來此繁殖的小燕鷗及其他候鳥、留鳥。陳處長指著掛在辦公室的彰濱太陽光電景觀設計圖表示,台電在規劃太陽光電場之前,就先想到要保護這些候鳥,讓小燕鷗能永續在此繁衍,因此所有採用設施,都必須將對環境的衝擊降到最低,且要成為民眾環境教育的場所。因此在這塊土地上,台電並未全數用來鋪設太陽光電板,而是保留部分的土地,來達成「友善環境」的目的。

由於小燕鷗是彰濱太陽光電場重要的指標性生物,牠們飲用淡水,喜愛平坦開闊的礫石地築巢,不青睞植被覆蓋過高之處。台電建場時就與中華民國野鳥學會合作,在東南角保留約7.4公頃的土地設置景觀調節池,並規劃以渠道收集雨水,供小燕鷗與其他生物飲水。並在景觀調節池中央,鋪設約1公頃有台電LOGO的礫石地,打造迷你「生態島」,讓小燕鷗在此築巢、產卵、育雛。旁邊也預留一間賞鳥亭,供學界監測研究之用。在廠區外圍,則復育防風林綠帶,以減低風速、過濾鹽分、提供鳥類免受外界干擾的場所。

為了把永續環境的概念,展現在廠區的建設上,台電在鋪設太陽光電板時,還特別以黑色邊框,在面板上勾勒出當地保育類動物中華白海豚及小燕鷗圖騰,將當地生態與光電場巧妙融合。

更希望吸引民眾來此了解太陽光電的成果,改變對電廠的傳統印象,因此在周邊增設自行車道與人行步道,供遊憩玩賞。另設置以小燕鷗意象打造的觀景台,讓遊客登高後可同時觀看風機及太陽光電場,體驗多強的風力才可推動風機、要什麼樣的日照條件才能讓太陽光電模組發電,兼具觀光與能源教育功能。

負責彰濱光電場日常維護的再生能源處光電二組游振和組長表示,彰濱光電場在入口處的電氣室也是一座綠建築,除了屋頂覆以PS隔熱磚與PU膜來降低熱的穿透力外,還鋪設太陽能面板供變電站使用,另設有充電站供電動車使用。「綠能電廠必須這樣才算合格。」游組長說。

臺灣光電產業鏈展實力

根據能源局公布的資料,彰化地區平均每天可發電的日照時數達3.54小時,設置太陽光電場的環境極佳。回首光電場規劃之初,陳處長表示,台電的思考是「有特色、具指標性的大型案場」,而且由台電率先做,對國內太陽光電業界也有幫忙。

太陽能板是光電場的主要發電設備,再生能源處太陽光電廠林恆山廠長表示,彰濱太陽光電場採用高效能雙玻雙面太陽能板,除了太陽直射面板可發電外,地面反射的光線也可發電,也就是說,連光電板背面都可以發電。據估計,模組發電效率為18%,日照充足時可達18.5%。電池轉換效率則高達21%。

彰濱太陽光電場是把24或25片太陽能板組成一串、每10串發出的電送到一個直流電接線箱,再把28個直流箱體的電流,引到內有兩台變流器、一台升壓變壓器的機櫃(PV Box)裡。每個機櫃容量有2MW,34萬片太陽光電板共需50個機櫃,發出的電就可送到電氣室裡併入161kV電網。

發電資料經由光纖網路傳送到監控中心,以便即時掌握發電狀況並留作紀錄。運轉資料再透過雲端平台,送到台電再生能源處梧棲辦公室及台中發電廠辦公室兩個監控中心,結合數據分析,確保發電設備正常運轉,維持最大的發電效益。

此工程是由中華電信統包,再由台電再生能源處居中協調,整合不同範疇的協力廠商,包括電氣室、機櫃模組、支架基礎、電纜管排設計施工,以及變壓器、光電模組、變流器等臺灣太陽光電產業界的翹楚,齊心協力共同完成彰濱太陽光電場的建設。游組長表示,最可貴的是,這些材料設備超過9成都是國產化製造。

以「物流」的概念來管理工程

彰濱太陽光電場於民國107年2月開工,當年10月就發出第一度電,108年3月進入全區併聯發電,10月竣工正式啟用。陳一成處長表示,從無到有只能「做中學」,場域太大得用「物流」的概念來管理,才能讓施工進度如此迅速。

舉例來說,如何正確、有效地立好太陽能板支撐架?台電先成立幾組不同的工班,用不同的工法來做,然後檢討、選擇出一種最好的方法。游組長表示,彰濱光電場的基座採用兩種建造方式,一種是在現地綁鋼筋,雖然較慢但堅固;另一種是預鑄型,施工比較快,以後要拆卸也比較容易。兩種方式一起進行,讓工程進度更快速。

此外,從「做中學」發現,最好是讓同個人做固定的工作,類似工廠生產線,一個人做完第一個組件、第二個人接著做下一個工序,十幾個人魚貫做完,工作就完成了。如此,領料固定、速度快,還可以減少出錯。

興建彰濱太陽光電場的工程浩大,需要的人手也多,在「物流」和生產線的概念下,20個工班分區進行,每個工班範圍5公頃,最多的時候同時有800個工人在現場施工。陳處長指出,彰濱光電場施工期間,部分時段正逢夏季,環境酷熱。台電為了照顧工作夥伴的健康,除設立護理站之外,還要求每個工班除了領料、品質管控之外,還必須記錄、回報每位工人一天的飲水量,「夏天流汗多,絕對不能因缺水而中暑。」陳處長說,因為這項機制,施工期間沒有人員發生中暑情況。

彰濱太陽光電場的建設過程迅速又順利,但陳處長認為還有成長空間。「台電正在建設的臺南七股光電場,規模更大,在工序、支撐架結構上、組裝的方便性、對環境的友善性等,都有再做改進,可說是一廠一廠的做,一次一次的進步。」

應用大數據「抓壞小孩」

彰濱光電完工後,34萬片模組開始發電。根據統計,彰濱太陽光電場平均每天可產出約35萬度電,一片太陽光電板發電1.1度,效能不錯。

林恆山廠長指出,現階段需要控制、掌握大案場的主要工作,是讓它能維持最好的發電量。只是電器之間有線路、變流、變壓等連結,太陽光電板發出1度電之後,到輸電鐵塔之前,過程中有不少環節可能會耗損電力。且是否每片太陽能面板都能有同樣的效能?在氣候條件良好的情況下,什麼原因會導致發電量減少?

陳處長表示,只看單一發電總量數據,卻不研究個別太陽光電板的工作狀況,可能就會忽視問題,所以平常需要特別注意發電效能較差的組串,經由大數據的監控篩選機制,找出問題所在,陳處長稱之為「抓壞小孩」。「經由大數據發現某串家族不夠努力,就找人去檢查接線箱端子有沒有發熱、鬆脫,有可能是鳥兒去踩踏,修正調整就可恢復發電效能。」

使用創新科技 許諾永續未來

在140公頃的土地上鋪設34萬片太陽光電板,等同是建置一個100 MW規模的電廠,電廠全區設有50個變頻器機櫃,每個2MW,可將太陽光電的直流變成交流電,再送出去升壓到電網。

太陽光電場的另一項挑戰正是「併網」,由於光電場產生的電力,必須經過許多輸電線路及變壓設備轉換電壓傳輸,才能供一般家庭或工業使用。而如何將太陽能發電之電能傳送至台電電網,就必須施作「併網」工程,彰濱就是國內第一個以161kV輸電網併網的太陽光電場。在彰濱的電氣室裡共有共7套這樣的設備,其中3套供太陽光電使用,2套供風電使用,其餘則供未來擴充時備用。

陳處長指出,過去太陽光電案場的變頻器相對較小,頂多幾百瓩,所以基本上大型案場的「併網」在工程管理、系統規劃,都不會一樣。「不過,電力是我們的專長,台電肯定有足夠的能力做好這件事。」

在彰濱光電場電氣室二樓的控制室裡,光電二組的柯文川技術員在監看液晶顯示器面板,螢幕上顯示有當日累積發電度數、總累積發電度數、總減碳量及日照強度等數據,而截至去(108)年底,彰濱太陽光電場的累積發電度數已突破1億2千萬度,對於正處於能源轉型期的臺灣而言,這是重要的里程碑。

「每年年底召開的聯合國氣候變化綱要公約締約方會議,總會提到碳排放和全球氣候暖化的議題,遺憾的是,108年臺灣的成績不進反退。」陳處長指出,能源是國家生存之道,而臺灣的能源正處在轉型階段,今天若不積極轉型,明天就會面臨很多社會、經濟、財政層面的問題,所以包括台電在內,全國上下都要發展再生能源。「我們不必跟誰比,而是和自己比!」

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