當太陽能遇上科學 - 光電監測在應用研究中的角色

在現今的能源領域中，技術創新與應用研究之間的距離越來越近。一個具體的例子來自於兩個實驗性專案，這些專案採用 Tigo 技術收集模組層級的高解析度效能資料。這些專案由Energy4Climate(E4C) 所推動，其中一個安裝在巴黎地區的SIRTA 大氣觀測站（Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmoshpérique），另一個則安裝在法屬玻里尼西亞大學(UPF) 校園。

巴黎複合理工學院的 Energy4Climate Center聚集了近 30 個實驗室，致力於減少溫室氣體排放、提高能源效率、部署可再生能源以及提出相關能源政策等四個跨領域主題。E4C 開發平台和示範器，以便在現實生活條件下測試各種方法、管理和建模解決方案。E4C 由^第三期未來投資計畫(ANR-18-EUR-0006-02) 資助，以下兩個專案則由 Ecole polytechnique 基金會共同資助 (研究教席「負責任能源的技術挑戰」，由 TotalEnergies 資助)。

專案 #1 - 在大溪地測試四種太陽光電技術

兩個專案中的第一個位於塔希提島的 UPF 校園，該校園位於熱帶環境中，條件特別具有挑戰性：風力強、季節性降雨量低，而且太陽能電池模組上積聚灰塵和污垢的風險很高。

該發電廠包括單面和雙面太陽能模組，可對其在類似環境條件下的性能進行比較分析。系統的雙面部分整合了來自多個製造商的模組，從能源產量、可靠性和對不同條件的反應等方面對不同的技術和設計進行評估。安裝了 TigoTS4 優化器來監控每個獨立模組的性能 - 電壓、功率和電流 - 並透過 API 將資料傳輸至 E4C 的 datahub 分析平台。

目標是精確分析環境條件對每種模組類型的影響。為了讓畫面更完整，先進的環境監控系統可提供各區段的輻照和溫度資料，從而進行高度精確的交叉分析。

專案 #2 - Agrivoltaics and Bifacial Modules：法國農業與太陽能發電的協同效應

第二個裝置設於 SIRTA，這是歐洲領先的大氣觀測站之一，擁有 200 多台儀器持續監測大氣環境。該裝置是AgriPV-ER專案的一部分，為 INRAE 的Pôle National de Recherche sur l'Agriphotovoltaïsme（或稱「國家農業光伏研究中心」）做出貢獻。該專案獲得France 2030和PEPR TASE (22-PETA-0007) 的支持。

此專案著重於農業與光電的整合。在 Palaiseau 的 SIRTA 觀測站內，農業光伏系統結合了紫花苜蓿和小麥的種植，並在作物上方安裝了雙面光伏模組。該系統部署了 50 多台儀器，用於監測氣象、土壤、輻射和光伏狀態變量。

同樣地，TigoTS4優化器能夠收集詳細的模組級資料，這些資料對於分析和建模植物生長週期與太陽光電系統能源效能之間的互動關係至關重要。

研究中最有趣的發現之一是反照率 的季節性變化，也就是土壤（或在本例中為植被）反射陽光的能力。在溫和的季節，尤其是 2025 年 3 月底至 4 月初，土壤反照率明顯增加。 回收能量由於植被覆蓋所產生的不規則反照率，以及部署的儀器對某些太陽光電模組造成的遮蔽，導致優化器回收的能源明顯增加。在此期間，植物生長會達到高峰，並完全遮蔽地面：葉片顏色的變化和不均勻的分佈會產生不均勻的光反射，使得優化器的作用變得更加重要 - 不僅用於性能監控，還能通過減少錯配影響來最大化能源生產。

隨著植株開始枯萎，它們的顏色會發生變化，反照率也會逐漸降低，這無可避免地會影響雙面模組的產量。另一方面，在冬季，短暫的降雪事件會造成個別的反照率激增，但由於不利的天氣條件，整體產量仍然較低。

值得注意的是，該工廠所處的地區多雨，經常陰雨綿綿，導致產量會因雲層覆蓋而自然波動。有了 Tigo 的電力電子設備，不僅可以確保在任何情況下都能發揮最大能量，而且還可以高精度地監測這些波動 - 將複雜多變的環境條件轉化為寶貴的數據，從而優化系統效率。

Tigo 技術在科學研究中的作用

"CentraleSupélec 旗下GeePs實驗室 (Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris) 的博士後 Moira Torres 表示：「Tigo TS4 優化器提供了我們研究每個模組性能所需的數值，作為更大系統的一部分。"這讓我們更了解模組如何因應不同的環境條件，並改善生產預測。從 Tigo 優化器中提取並通過Energy Intelligence平台處理和可視化的數據，結合環境數據，不僅可用於驗證現有模型，還可用於開發新模型"。

結論 - 資料驅動創新

這些專案提供了重要的證實：Tigo 技術提供的資料不僅支援光電系統的日常運作，也成為科學研究的重要工具。在從熱帶氣候到歐洲農業景觀等迥然不同的環境中，模組級最佳化對於瞭解、預測和改進未來光電系統的效能至關重要。

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