這個試算器在算什麼
併網型（on-grid）太陽光電系統不配電池：發出來的電先供自家使用，多餘的電則躉售或逆送回電網。因此容量規劃的重點，就是讓「一年發的電」對上「一年用的電」。這個工具會把你的每月電費度數、當地日照峰值時數，以及你打算採購的模組瓦數，換算成需要的太陽能板片數、直流（DC）裝置容量 kW、建議逆變器規格、年發電量估計，以及大致需要的屋頂面積。計算方法本身是通用的——只用到物理與設備規格，不涉及任何特定國家的補助或電價規則。（台灣的躉購費率、台電併聯審查與屋頂結構法規請另行確認，各國制度差異很大。）
使用方式
先填入平均每月用電度數（kWh）：可直接看電費單，或把一整年十二個月平均起來會更準。接著填當地的日照峰值時數，也就是每天相當於 1000 W/m² 日照強度的小時數——北歐約 3.0 到 4.5 小時，美國多數地區約 4.5 到 5.5 小時，東南亞大致落在 4.5 到 5.0 小時；台灣本島平均約 3.0 到 3.8 小時，中南部沿海較高、北部與山區較低。再選擇單片模組瓦數（現行模組多為 400～600 W），以及 75% 到 85% 之間的系統效率。如果你只想抵掉部分用電，把抵減比例調到 100% 以下即可。
計算公式
令 E_{daily} 為每日用電度數、O 為目標抵減比例、H 為日照峰值時數、\eta 為系統效率、P_{panel} 為單片瓦數，則系統容量與板數為
每日用電量由月用電量換算而來：E_{daily} = E_{month} / 30.44，其中 30.44 是每月平均天數。
實例演算
假設某住宅每月用電 900 度，當地日照峰值時數為 5 小時，採用 550 W 模組、系統效率 80%、抵減比例 100%：
14 片模組等於 7.7 kW 的裝置容量，一年約可發 7.7 × 5 × 0.8 × 365 = 11242 度電。
按地區計算的峰值太陽光時數
「峰值太陽光時數」(PSH) 是指每天太陽輻照度恰好為 1000 W/m² 時的小時數,用以提供與實際變化的太陽相同的每日能量。它在數值上等同於以 kWh/m²/day 表示的每日輻射,因此一個具有 4.5 kWh/m²/day 的地點被稱為具有 4.5 峰值太陽光時數。這是這個数據公式中用作 H 的值。
| 地區 / 示例位置 | 典型年平均 PSH (kWh/m²/day) | 備註 |
|---|---|---|
| 英國、愛爾蘭、北德國、南斯堪的納維亞 | 2.5 – 3.0 | 夏冬差異大;冬季可能低於 1 |
| 中歐 (法國、南德國、波蘭、北義大利) | 3.0 – 3.5 | 季節性變化中等 |
| 南歐 (西班牙、南義大利、希臘、葡萄牙) | 4.5 – 5.0 | 夏季產出高,冬季溫和 |
| 美國東北部 / 中西部上部 | 4.0 – 4.5 | 雪覆蓋可能中斷冬季輸出 |
| 美國西南部 (亞利桑那州、內華達州、新墨西哥州) | 5.5 – 6.5 | 全球最高資源地區之一 |
| 印度 (全國大部分地區) | 5.0 – 5.5 | 季風月份減少年中產出 |
| 東南亞 (越南、泰國、印尼、菲律賓) | 4.0 – 5.0 | 高雲量抵消低緯度優勢 |
| 澳洲 (南部和東部人口密集區) | 4.5 – 5.5 | 乾旱內陸和西北部更高 |
這些範圍是四捨五入的代表性年平均值,源自公開輻射數據庫——主要是美國能源部 NREL 國家太陽輻射數據庫 (NSRDB) 和歐盟委員會的 PVGIS,兩者都報告給定緯度和經度的長期衛星衍生輻射。它們是說明性地區數據,不能替代在您自己坐標的查詢。
您的地點特定值可能與地區範圍相差 10–25%,因為 PSH 在陣列平面上不僅取決於位置:
- 傾斜角度——接近地點緯度的傾斜角度最大化年度能量;平面 (0°) 陣列在高緯度國家的損失明顯多於熱帶地區。
- 方位角——北半球真南、南半球真北是最優方向;東或西朝向通常會損失約 10–20% 的年度產出。
- 遮蔭和地平線——樹木、煙囪、欄杆和鄰近建築減少有效 PSH,一個模組的部分遮蔭會拖累整條串聯,除非使用優化器或微逆變器。
- 當地氣候——海岸霧、季風季節、塵埃和持久霞靄都會降低長期平均值。
如果您有用於確切屋頂平面的 PVGIS 或 NSRDB 數據,請使用該數字而不是上方的地區範圍。
系統效率、DC/AC 比率和面板功率的典型值
系統效率 (效能比), \eta: 0.75 – 0.85
降額係數將標牌 DC 容量轉換為實際交付至電網的能量。它是多個獨立損耗項的乘積,因此損耗相乘而不是簡單相加:
| 損耗機制 | 典型損耗 | 驅動因素 |
|---|---|---|
| 污積 (灰塵、花粉、鳥類糞便) | 2 – 5% | 乾燥/多塵氣候和低傾斜角度在高端 |
| 超過 25 °C 的電池溫度 | 5 – 12% | 模組溫度係數 (大約 −0.3 至 −0.4%/°C);熱、靜止氣候和緊密屋頂安裝最糟 |
| 佈線、連接器和模組不匹配 | 2 – 3% | DC/AC 電纜線路、串聯不匹配、公差散布 |
| 逆變器轉換 | 2 – 4% | 現代串聯逆變器效率峰值接近 97–98% |
| 遮蔭、積雪、可用性、裁剪 | 0 – 5%+ | 高度地點特定;排除在「清潔地點」數據之外 |
設計精良、無遮蔭的屋頂系統通常達到 \eta ≈ 0.80 (80%),這是合理的預設值。僅對於涼爽、清潔、通風良好的陣列使用 0.85,對於熱、多塵或部分遮蔭的地點使用 0.75 或更低。四項核心損耗的計算檢驗:
DC/AC (逆變器負載) 比率: 1.1 – 1.3,預設值為 1.2
逆變器故意尺寸小於 DC 陣列,因為陣列幾乎永遠不會在現場達到其 STC 標牌輸出。比率是
因此一個 8.25 kW 陣列以 1.2 比率需要大約 8.25 ÷ 1.2 = 6.9 kW AC 的逆變器。更高的比率 (1.25–1.3) 適合擴散、多雲氣候或東-西陣列,峰值罕見;更低的比率 (1.1–1.15) 適合非常晴朗、涼爽、南朝向的陣列,否則裁剪會浪費能量。請注意,某些國家的電網連接規則限制了可出口的 AC 額定值或允許的 DC:AC 比率 (例如,許多澳洲配電網絡和幾個歐洲上網電價計畫設置了明確限制),因此在確定逆變器尺寸之前請向您的公用事業公司或安裝程式確認當地要求。
模組額定值和面積: 400 – 600 W,大約 2.0 – 2.3 m²
當今銷售的主流住宅和商業模組在標準測試條件下額定約 400–600 W,物理面積大約為 2.0–2.3 m² 每個。這相當於模組表面約 200–220 W/m²,相當於模組轉換效率約 20–22%。實用規劃規則:
在此基礎上再增加 20–40%,用於行距、走道、退線和消防通道——許多司法管轄區在住宅屋頂上規定了清晰的周邊和屋脊通道。
年度衰減: 0.4 – 0.7% 每年
模組每年損失少量輸出。主要製造商的典型 25 年效能保修保證第 25 年初始額定輸出的約 80–87%,這意味著線性衰減津貼大約為 0.4–0.7%/年 (通常在第一年有更大的步進,約 1–2%)。估計後期年份的輸出:
使用 E_1 = 7358 kWh 和 d = 0.005,第 25 年輸出是 7358 × (1-0.005)^{24} = 7358 × 0.8866 ≈ 6524 kWh。尺寸計算器——包括這個——通常報告第一年輸出,所以將該數字視為緩慢下降曲線的起點。
跨不同家庭和氣候的尺寸調整
下表將文章公式應用於六種家庭用電量、太陽資源和模組額定值的組合,均以 80% 系統效率 (\eta = 0.80) 和 100% 目標偏移量計算。每一行的計算方式為:
| 月度用電量 (kWh) | 峰值太陽光時數 | 面板 (W) | 面板數量 N | 陣列 kW (DC) | 逆變器 kW (AC, 1.2 比率) | 估計年度 kWh | 約略模組面積 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 300 | 3.0 | 400 | 11 | 4.40 | 3.7 | 3,854 | 22 m² |
| 600 | 4.5 | 400 | 14 | 5.60 | 4.7 | 7,358 | 28 m² |
| 900 | 4.5 | 550 | 15 | 8.25 | 6.9 | 10,841 | 34.5 m² |
| 900 | 5.5 | 550 | 13 | 7.15 | 6.0 | 11,483 | 29.9 m² |
| 1500 | 5.5 | 550 | 21 | 11.55 | 9.6 | 18,549 | 48.3 m² |
| 1500 | 3.0 | 400 | 52 | 20.80 | 17.3 | 18,221 | 104 m² |
模組面積假設每個 400 W 面板 2.0 m²,每個 550 W 面板 2.3 m²;可用屋頂面積必須更大以允許行距、退線和通道。
第 2 行完整計算
一個 600 kWh/月家庭在 4.5 峰值太陽光時數搭配 400 W 模組:
四捨五入 N 向上意味著系統略微超過 7,200 kWh 年度負載——7,358 kWh,約 102% 的偏移。
行所顯示的內容
- 太陽資源佔主導地位。相同的 1500 kWh/月負載在 5.5 太陽光時數需要 11.55 kW,但在 3.0 需要 20.8 kW——本質上相同年度能量的陣列增大 80%。
- 面板功率改變計數,而不是 kW。從 400 W 升級至 550 W 模組減少了面板計數和安裝點數量,而給定負載的陣列 kW 大致保持不變。它主要節省屋頂空間。
- 天花板四捨五入在小系統上影響最大。在 11 個面板上,一個額外模組是約 9% 的超額;在 52 個面板上不到 2%。
- 逆變器尺寸是設計選擇,而不是固定輸出。這裡使用的 1.2 比率是常見預設——在訂購前檢查您的電網運營商允許的內容。
在將任何行視為報價之前,有兩項警告。首先,100% 年度偏移不意味著自給自足:沒有儲存的併網系統仍然在夜間從電網抽取並在中午出口,以及如何結算——淨計量、淨計費或固定出口費率——由國家或州規則設置,這些規則差異很大,因此請檢查您的當地計畫。其次,這些是以通用 80% 降額的第一年能量估計;地點特定報價應使用測得的遮蔭、您的實際屋頂傾斜和方位角,以及針對您坐標的 PVGIS 或 NSRDB 輻照度查詢。
使用注意事項與精準校對原則（6 大核心守則）
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱（例如小時、天數、金額、百分比），避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成，資料絕不上傳伺服器，嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型，經多重情境交叉核對，數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿，亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算，觀察輸出數據的波動區間，輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用，如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。