隨著環(huán)保議題發(fā)燒，基于太陽能潔凈能源的應(yīng)用條件，恰好迎合全球化的潔凈能源追求目標(biāo)！而太陽能電池板礙于材料本身的光電轉(zhuǎn)換效率受限，使得發(fā)電能量的提升限制多多，反而透過追日系統(tǒng)的整合，充分利用每一分光照進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，提升太陽能發(fā)電系統(tǒng)的能效，同時亦可達(dá)到設(shè)備快速回收目的。..

太陽能發(fā)電熱潮，因?yàn)榇钌檄h(huán)保議題而持續(xù)發(fā)燒，即便目前主流的太陽能電池板可用之光電轉(zhuǎn)換效率，量產(chǎn)型的太陽能電池模組僅有約20%上下的光電轉(zhuǎn)換效能，因此要達(dá)到實(shí)用的發(fā)電能量，就必須以太陽能電池板的「量」來擴(kuò)充發(fā)電效能。

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運(yùn)用智慧追日系統(tǒng)，即時因應(yīng)多變?nèi)照諚l件變更基座傾角與方位，達(dá)到提升太陽能發(fā)電機(jī)組的最高效能。

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大型太陽能發(fā)電廠，大多使用追日系統(tǒng)來提升整體的太陽能發(fā)電效能。

即便想在量的部分提升，但實(shí)際上，受限于可用樓板面積或是空地面積，加上太陽能電池都有一定的尺寸與面積，實(shí)際裝設(shè)時卻會因此受限，無法無限制的擴(kuò)充電池板數(shù)量，也僅能裝設(shè)一定數(shù)量的太陽能電池板。

在電池板數(shù)量有限的限制下、電池板的材料又無法在近期獲得光電轉(zhuǎn)換效能大幅改善的狀態(tài)下，建構(gòu)太陽能發(fā)電系統(tǒng)就必須思考別的方向，來改善發(fā)電能效。

太陽能電池材料改善光電轉(zhuǎn)換效率效益有限

目前太陽能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展趨勢，先排除太陽能電池板的材料問題，也先不要討論模組設(shè)計方案問題，就單純自架設(shè)方式來討論。因?yàn)樘柲墚吘故侨∽源笞匀坏奶柸丈涔饩€進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、進(jìn)而產(chǎn)生所謂的「發(fā)電」效果，基本上取自自然的日照光源，自然就會因?yàn)榧竟?jié)、環(huán)境、天氣等多變條件而產(chǎn)生日照差異。

常見的方法是依據(jù)如氣象監(jiān)測單位提供的歷史參考資料，大致取得日照變化特性數(shù)據(jù)，或使用現(xiàn)地的量測進(jìn)行分析與推估，基本上使用歷史數(shù)據(jù)或是現(xiàn)地量測，所取得的日照狀態(tài)雖有參考價值，但實(shí)際上與現(xiàn)地日照實(shí)況卻有相當(dāng)大的差異，這種數(shù)據(jù)與實(shí)際落差，加上太陽能電池板為採取固定式裝設(shè)方式，等于一整天下來僅有的日照只在短暫的一段時間內(nèi)才能讓太陽能電池板具最佳的輸出功率。

這種應(yīng)用限制狀況，為因?yàn)橐尮怆娹D(zhuǎn)換產(chǎn)生最大化的效率表現(xiàn)，通常要讓日照與輸出偵測達(dá)到一定程度的對比，有時可能不光是電池板的傾角問題，不同的電池板在日照與板材傾角稍有差異才會有較大的輸出也不無可能，光靠固定基座搭配歷史日照資訊進(jìn)行評估，怎么做都難以讓太陽能發(fā)電系統(tǒng)能處在最佳化的光電轉(zhuǎn)換條件進(jìn)行發(fā)電。

較務(wù)實(shí)的作法，為採取智慧型的追日系統(tǒng)，所謂的追日系統(tǒng)，為利用可活動的太陽能電池底座，搭配有限的伺服馬達(dá)、與自行自太陽能取得轉(zhuǎn)換的電能控制驅(qū)動調(diào)校面板的動態(tài)傾角，以即時分析太陽能電池板最大輸出與對照最佳面板傾角，達(dá)到有效的追日與提升發(fā)電效益的作法。

利用追日系統(tǒng)改善整體發(fā)電效能

即使是進(jìn)行追日設(shè)計方案，也有分智慧與預(yù)置調(diào)校角度範(fàn)圍方式的兩大設(shè)計方案。所謂預(yù)置調(diào)校角度範(fàn)圍追日設(shè)計方案，為利用相對較固定的追日傾角、範(fàn)圍，設(shè)置活動可自動控制的太陽能電池板基座，搭配時序計數(shù)與歷史日照變化數(shù)據(jù)，讓太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以依據(jù)歷史日照進(jìn)行自動角度調(diào)校，達(dá)到近似主動式追日的應(yīng)用效益。

這類預(yù)置調(diào)校角度範(fàn)圍的追日系統(tǒng)設(shè)計，雖然較固定式的太陽能電池板架設(shè)方案所產(chǎn)出的電能更多，但實(shí)際上仍有其追日誤差範(fàn)圍，而每片太陽能電池板的最佳發(fā)電面板傾角并不見得一致，也會有些微的小誤差存在，若使用一致性的太陽能電池板角度調(diào)校設(shè)計方案，可能會讓部分太陽能電池板的效益無法達(dá)到最大輸出。但預(yù)置追日角度的自動控制設(shè)計方案，因?yàn)榛O(shè)計結(jié)構(gòu)較單純，追日系統(tǒng)設(shè)計方案簡潔、易維護(hù)，加上裝設(shè)資材成本相對較低，也不乏有業(yè)者採行。

以嵌入式系統(tǒng)整合追日基座 有效提升發(fā)電效能

另一種相對較全面的智慧追日系統(tǒng)，就比採用預(yù)置調(diào)校角度範(fàn)圍的追日設(shè)計方案能榨出更多太陽能電池的發(fā)電效能！智慧型追日為採行單片或多片太陽能電池模組的整合可變接收日照角度基座設(shè)計，至于調(diào)校太陽能電池板日照接收角度的基座設(shè)計，就落在單片固定基座或是多片型態(tài)的整合基座上面，而追日的基座角度調(diào)校基礎(chǔ)為直接Real Time偵測位于基座上的單片、或多片太陽能電池來進(jìn)行輸出與基座角度關(guān)係的分析比對，藉此取得最佳日照效果與主動變更基座角度的設(shè)計型態(tài)。

由于基座角度為隨時視發(fā)電狀態(tài)進(jìn)行變更，即便是為了省電或是避免基座損耗採取每10或25分鐘進(jìn)行基座角度主動調(diào)校，都至少會比預(yù)設(shè)基座調(diào)校角度範(fàn)圍型態(tài)的追日系統(tǒng)，取得更精確、務(wù)實(shí)的最佳日照太陽能電池基座傾角設(shè)計。

一般太陽能電池的智慧型追日基座設(shè)計方案，需考量即時電池板的發(fā)電輸出檢測、電池板角度對照與控制基座傾角轉(zhuǎn)換與電池板輸出功率表現(xiàn)差異，為能快速產(chǎn)生參考數(shù)據(jù)，基本上為採行智慧型SoC平臺或是FPGA應(yīng)用平臺為主，因?yàn)樘柲茈姵氐淖啡障到y(tǒng)，通常也是隨同太陽能電池基座設(shè)置在裝設(shè)環(huán)境下，也就是屋頂、空地等戶外空間，這類環(huán)境通常伴隨高溫、高潮溼等嚴(yán)苛條件，使用SoC或嵌入式應(yīng)用平臺，可以達(dá)到較佳的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，同時追日系統(tǒng)為使用太陽能發(fā)電自給自足，運(yùn)算單元必須達(dá)到有效節(jié)能才能發(fā)揮追日系統(tǒng)提升整體發(fā)電量的實(shí)用效益。

另追日系統(tǒng)為了與太陽光日照方向同步移動，基本上為了節(jié)省驅(qū)動電能，基本上是不用採實(shí)時持續(xù)追蹤、同步移動，因?yàn)槿照兆兓窟^程還算緩和，基本上可以設(shè)定時間段的方式，採區(qū)段感測、分析、調(diào)整同步驅(qū)動角度后，再將基座角度鎖定，而不需時時同步驅(qū)動，以免將太陽能電池模組採集來的寶貴電能都在追日系統(tǒng)伺服機(jī)制上消耗掉了。

至于追日系統(tǒng)的可變角度基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計，一般是盡量減少伺服馬達(dá)的數(shù)量，因?yàn)轳R達(dá)負(fù)載減少也相對代表耗能較低，但一般至少需要2組驅(qū)動馬達(dá)設(shè)計，搭配基座結(jié)構(gòu)去進(jìn)行叁維空間的傾角與方向變化，盡量讓日照充分投射于太陽能電池板表面，達(dá)到最大化的發(fā)電容量產(chǎn)出。

搭配輸出感測與關(guān)鍵感測器 讓智慧追日系統(tǒng)更完善

一般智慧型追日系統(tǒng)，可以在光伏電池材料本身的發(fā)電輸出，先并聯(lián)一組類比／數(shù)位（D/A）轉(zhuǎn)換器，將輸出之光電轉(zhuǎn)換之發(fā)電容量即時反饋給SoC或嵌入式系統(tǒng)中，作為追日分析之方位、角度最佳化計算基礎(chǔ)資訊，而在嵌入式系統(tǒng)即時找到最佳角度與日照方位時，追日系統(tǒng)隨即驅(qū)動伺服馬達(dá)進(jìn)行基座的重定位，同時搭配輸出電能偵測回測確認(rèn)基座已定位在最佳化之太陽能電池板角度上，讓太陽能電池板隨時處于最高效的發(fā)電狀態(tài)位置上。

同時，為了避免追日系統(tǒng)耗用過多電能，進(jìn)行系統(tǒng)之輸出驗(yàn)證與重定位上，基本上我們?nèi)钥上冉⒒A(chǔ)的日照方位、角度最佳化歷史氣象資訊數(shù)據(jù)模型，讓追日系統(tǒng)可以在既定歷史數(shù)據(jù)模型上進(jìn)行10~15%的最佳化追日基座微調(diào)最佳化驅(qū)動程序，避免智慧型追日系統(tǒng)持續(xù)不斷重新?lián)Q算最佳追日角度、方位，讓基座反覆驅(qū)動、變更方位角度，徒增電能浪費(fèi)。

同時，也是智慧追日系統(tǒng)本身的節(jié)能考量，在進(jìn)行追日角度與方位換算時，智慧型追日系統(tǒng)也必須設(shè)置一容許範(fàn)圍值，而不需為了追求輸出極大化而反覆進(jìn)行驗(yàn)證、變更基座角度／方位程序，同時利用前述搭配時間段的方式進(jìn)行區(qū)段定位偵測，避免過度追求系統(tǒng)發(fā)電效能提升，反而讓追日系統(tǒng)成為太陽能發(fā)電機(jī)組的耗能問題。

另一方面，在追日系統(tǒng)也必須設(shè)置平衡感測器、追蹤感測器，平衡感測器的目的在讓系統(tǒng)取得初始的水平平衡與方位的準(zhǔn)確定位，避免驅(qū)動方向出現(xiàn)錯誤影響系統(tǒng)精度。另一方面在追蹤感測器方面，可以在太陽能電池板上四個角落設(shè)置，藉以偵測取得整面太陽能電池模組的準(zhǔn)確光照強(qiáng)度。