雷害對策設計指南

本書翻譯自『日本 雷保護系統工業會 JLPA』的『雷害對策設計指南』。

『雷害對策設計指南』係針對從事日本雷害對策的設計/施工者等讀者為對象，使讀者能活用於實務上而編輯發行的技術性解說書。在日本出版目的：使設計者/施工者/研究者等讀者能了解『雷害對策設計指南』的技術內容，以提昇雷防護技術、降低雷害的實務活用為宗旨。藉著本書期盼能讓台灣的讀者理解日本所編輯的『雷害對策設計指南』技術內涵，將有助於日本與台灣有關雷害的技術交流及商業展開。

本書翻譯自『日本 雷保護系統工業會 JLPA』的『雷害對策設計指南』。

『雷害對策設計指南』係針對從事日本雷害對策的設計/施工者等讀者為對象，使讀者能活用於實務上而編輯發行的技術性解說書。在日本出版目的：使設計者/施工者/研究者等讀者能了解『雷害對策設計指南』的技術內容，以提昇雷防護技術、降低雷害的實務活用為宗旨。藉著本書期盼能讓台灣的讀者理解日本所編輯的『雷害對策設計指南』技術內涵，將有助於日本與台灣有關雷害的技術交流及商業展開。

第一章　緒論 1
1.1　能源為經濟發展之動力 1
1.2 能源之蘊藏量 2
1.2.1 世界能源蘊藏量評估 2
1.2.2 台灣再生能源蘊藏量評估 2
1.3 減少溫室氣體排放 3
1.4 電能與熱能之區別 3
1.4.1 「功」與「能」的不同 3
1.4.2 1 度電（kWh）的能量 3
第二章 再生能源發展條例 5
2.1 台灣再生能源發展趨勢 12
2.2 再生能源發電系統併聯要點 12
2.2.1 再生能源發電系統併聯技術要點 13
2.2.2 再生能源發電併聯於系統之基本條件 13
2.3 再生能源發電系統衝擊分析 26
2.3.1 系統衝擊檢討報告內容 26
2.3.2 併網申請 28
2.3.3 系統衝擊檢討 28
2.3.4 核發「電網併聯審查意見書」(「併網同意書」) 28
第三章 再生能源產業 31
3.1 台灣再生能源 31
3.2 台灣再生能源的發電現況 34
3.2.1 台灣風力發電 34
3.2.2 台灣太陽能發電現況 38
3.2.3 水力發電 40
3.3 再生能源電能之躉購 42
3.3.1 再生能源發電設備電能躉購費率（太陽光電除外） 42
3.3.2 太陽光電躉購費率 42
3.4 再生能源展望 43
3.4.1 我國擴大各類型再生能源推廣目標-裝置容量(萬瓩) 43
3.4.2 各類型再生能源推廣目標-年發電量(億度) 43
第四章 太陽能發電系統 45
4.1 太陽光電技術 46
4.1.1 太陽光電技術發展現況 46
4.2 太陽光電市場現況與趨勢 54
4.2.1 太陽光電國內市場現況與趨勢 54
4.2.2 太陽光電國外市場現況與趨勢 55
4.3 太陽電池材料種類 56
4.3.1 太陽電池及模板外觀 56
4.3.2 太陽光電系統構件及特色 57
4.4 太陽光電發電系統 58
4.4.1 獨立型太陽光電系統 58
4.4.2 市電併聯型太陽光電系統 59
4.4.3 緊急防災型（獨立／併聯混合型）太陽光電系統 60
4.5 太陽可利用的熱能 61
4.5.1 太陽能日射量 61
4.5.2 台灣日射量與發電潛能 62
4.6 太陽光電系統施工實務 64
4.6.1 支撐結構安全設計 64
4.6.2 架設施工實務 65
4.7 太陽能發電系統之竣工測試 72
第五章 風力發電 75
5.1 風力發電現況 75
5.1.1 風力發電國內市場現況與趨勢 77
5.1.2 風力發電國外市場現況與趨勢 77
5.2 風力發電技術 78
5.2.1 國內外技術發展現況 78
5.2.2 國內外發展競爭力分析 83
5.2.3 國內外技術發展指標比較 84
5.2.4　國內推廣應用效益 86
5.2.5　國內外來重點技術推動策略與發展時程 87
5.3　風能的利用 88
5.4　風力機組施工實務 90
5.4.1　吊車組立 90
5.4.2　吊裝準備與機具介紹 90
5.4.3　吊裝安全與塔內作業 91
5.4.4　吊裝照片 93
5.5　風力機組維修 93
5.5.1　風力氣流特性 93
5.5.2　風力機組負荷 94
5.5.3　機組安全 95
5.5.4　運轉與維護 96
第六章　地熱發電 103
6.1　地熱能源 103
6.2　地熱發電 104
6.3　世界地熱發展情況 107
6.4　台灣地熱發電 108
6.5　地熱發電開發考量 109
6.5.1　優劣分析 109
6.5.2　常見問題分析 110
6.5.3　成本分析 111
6.6　經濟考量 112
第七章　汽電共生及熱泵應用 113
7.1 汽電共生之總熱效率 113
7.1.1　汽電共生規劃原則 114
7.1.2　汽電共生定義 114
7.2　熱泵應用於熱水系統的效能 115
7.2.1　熱泵熱水系統運作原理 115
7.2.2　熱泵熱水系統的效能. 116
7.3　熱泵之性能係數 118
7.3.1　熱泵 118
7.3.2　熱泵的性能 119
第八章　動能循環與電能轉換 123
8.1　郎肯循環 123
8.1.1　汽力機組的熱力循環 124
8.1.2　提高郎肯循環(Rankine Cycle)效率 128
8.2　複循環機組 (Combined Cycle Unit) 128
8.2.1　氣渦輪發電機 129
8.2.2　廢熱鍋爐 130
8.2.3　汽輪發電機 131
8.3　內燃機 (Internal Combustion Engine ICE) 131
8.4　各種發電方式之分析比較 132
第九章　空調節能系統設計 135
9.1　空調管理節省能源 135
9.2　空調系統節能方式 137
9.2.1　冷熱源裝置 137
9.2.2　熱輸送裝置 139
9.2.3　空氣處理設備 140
9.2.4　空氣輸送裝置 141
9.2.5　 節約尖峰能源利用非用電主機 141
第十章　綠能建築設計 143
10.1　綠建築定義 143
10.1.1　何謂綠建築 144
10.1.2　綠建築日常節能指標之意義 145
10.1.3　建築能源效率提升計畫 146
10.2　綠建築之設計需求及送審要領 146
10.2.1　智慧建築證書申請資格及文件內容說明 146
10.2.2　智慧建築標章的評估指標. 148
10.2.3　申請各項指標說明 149
10.3　智慧綠建築節能之經濟效益 163
10.4　應用節能減碳於綠建築 165
10.4.1　建築外殼節能設計 166
10.4.2　空調節能設計 166
10.4.3　綠建築觀念 166
10.4.4　零耗能建築物設計理念 167
第十一章　環保與污染防制設備 169
11.1　台灣溫室氣體排放量 169
11.1.1　燃燒排放 CO2 排放量分析 170
11.1.2　非能源部門溫室氣體排放分析 171
11.1.3　排放量跨國比較 171
11.2　京都議定書內容 (Kyoto Protocol) 172
11.3　空氣品質控制系統 (Air Quality Control System) 172
11.3.1　排煙脫硫設備 174
11.3.2　脫硝設備 178
11.3.3　靜電集塵器 180
11.3.4　燃煤發電機組空污處理流程 181
11.3.5　排煙脫硫設備改善 183
第十二章　海洋能源 185
12.1　海洋再生能源 186
12.1.1　海浪能量 188
12.1.2　海洋能源 189
12.1.3　黑潮發電 190
12.2　波浪能發電效率之提昇 199
第十三章 再生能源工程實務 201
13.1　水力發電-案例一 201
13.1.1　概 說 201
13.1.2　原理 202
13.1.3　水力發電站的種類 202
13.1.4　水力發電與其他發電方式對比 203
13.1.5　現況與應用 203
13.1.6　可開發總潛力推估 210
13.1.7　各國水力發電站 216
13.1.8　參考資料來源 219
13.2　太陽能熱水器-案例二 220
13.2.1　太陽能熱水器原理與構造 220
13.2.2　其他類型太陽能熱水器與應用 224
13.2.3　熱水器效益評估 226
13.2.4　結論 228
13.2.5　參考資料來源 228
13.3　生質能源-案例三 229
13.3.1　生質燃料 229
13.3.2　生物氣體 238
13.3.3　可再生天然氣的應用 239
13.3.4　未來發展 244
13.4　沼氣發電-案例四 251
13.4.1　計畫概要 251
13.4.2　沼氣的成份 252
13.4.3　沼氣的運用 252
13.4.4　沼氣的處理過程 252
13.4.5　甲烷對環境的影響 252
13.4.6　台灣沼氣年產量潛能評估 253
13.4.7　沼氣發電的優缺點 255
13.4.8　台灣沼氣發展的方向 258
13.5　氫能燃料電池-案例五 264
13.5.1　前言 264
13.5.2　燃料電池 264
13.5.3　電池組的組成 265
13.5.4　結論 267
13.5.5　參考資料 268
13.6　太陽能電池原理與發展趨勢分析-案例六 269
13.6.1　緒論 269
13.6.2　太陽能電池簡介 271
13.6.3　太陽能產業分析 277
13.6.4　產業評論 287
13.6.5　心得與結語 289
13.6.6　參考文獻 294
13.7　第二代生質酒精的發展-案例七 295
13.7.1　發展背景 295
13.7.2　生質能 296
13.7.3　二代生質酒精大型工廠成本效益評估 304
13.7.4　市場分析 306
13.7.5　未來願景 309
13.8　微電網簡介 310
13.8.1　緣起 310
13.8.2　微電網組成與運轉模式 310
13.8.3　微電網關鍵技術 310
13.8.4　日本微電網技術 311
13.8.5　台灣微電網發展 313
13.8.6　參考文獻 314
第十四章 參考文獻
參考文獻

表 目 錄
表 1.2-1 世界能源資源蘊藏量 2
表 1.2-2 積極推廣目標裝置容量 2
表 2.2-5 電力系統諧波管制暫行標準 25
表 2.2-6 太陽光電諧波標準限制參考值 25
表 3.2-1 臺灣再生能源發展現況與規劃 34
表 3.2-1 歷年風力發電裝置容量及發電量一覽表 35
表 3.2-2 台灣太陽光電裝置容量 38
表 3.2-3 台灣水力發電裝置容量 40
表 4.5-1 台灣日射量資料 62
表 5.2-1 國內風能技術競爭力分析 83
表 5.2-2 風力發電重點技術與因應對策 85
表 5.5-1 風力發電設備每月巡視保養項目舉例一覽表 97
表 5.5-2 年度巡視檢查項目舉例一覽表 98
表 8.4-1不同發電方式之分析比較 133
表 9.2-1 空調系統冰水主機能源效率標準 137
表 11.1-1 台灣燃料燃燒排放 CO2 排放指標跨國比較 171
表 11.3-1 國外 CO2 地下封存潛能 173
表 11.3-2 CO2 回收及地下封存之成本預估 173
表 13.1-1 全球水力發電量前十名國家 206
表 13.1-2 台灣水力發電裝置容量統計表 207
表 13.1-3 規劃、籌設及興建中之水力發電開發計畫 208
表 13.1-4 台灣地區理論水力蘊藏量 209
表 13.1-5 台灣地區技術可行水力蘊藏量 210
表 13.1-6 近程可開發水力發電計畫 210
表 13.1-7 中長程可開發水力發電計畫 211
表 13.1-8 位於國家公園之水力發電計畫 212
表 13.1-9 台灣水力發電設備裝置容量 213
表 13.1-10台灣水力發電 SWOT 分析 215
表 13.5-1 各種燃料電池的基本特性比較 267
表 13.6-1 太陽光發電系統特點 272
表 13.6-2 太陽能電池各項技術之優、缺點分析 282
表 13.6-3 薄膜太陽能技術比較 283
表 13.6-4 台灣太陽能產業 SWOT 分析 287
表 13.7-1 我國燃料乙醇酒精的規範(CNS C15090) 299
表 13.7-2 生質酒精和石化汽油特性比較 299
表 13.7-3 台灣外乙醇酒精規範比較 300
表 13.7-4 常見木質纖維素原料組成分析 302
表 13.7-5 設備成本預估(年產量10,000公秉) 304
表 13.7-6 年產量10,000公秉酒精之操作成本評估 305
表 13.7-7 玉米為原料在美國生產的酒精成本分析 306
表 13.7-9 甘蔗在巴西生產的酒精成本分析 307
表 13.7-10 甘蔗在台灣生產的酒精成本分析 308

圖 目 錄
圖 3.2-1 國內風力發電分布圖 35
圖 3.2-2 最近 12 個月風力發電量曲線圖 36
圖 3.2-3 近 5 年風力發電營運情形 37
圖 3.2-4 近 5 年各發電類別容量因數統計表 37
圖 3.2-5 台電公司太陽光電分布圖 38
圖 3.2-6 國內慣常水力發電廠分布圖 40
圖 4.1-1 國內發展競爭力分析 50
圖 4.1-2 日本太陽電池技術發展規劃 51
圖 4.1-3 太陽光電技術發展藍圖 54
圖 4.6-1 鋁合金陽極防鏽蝕處理 66
圖 4.6-2 太陽電池組列接線圖例 67
圖 4.6-3 太陽電池模板間配線方式 68
圖 4.6-4 太陽電池模板間配線方式管線配設完成圖例 68
圖 4.6-5 直流接線箱配線方式 68
圖 4.6-6 太陽電池模板與支架之絕緣及接地系統例 72
圖 5.2-1 全球風力發電裝置容量成長圖 79
圖 5.2-2 全球前十名國家裝置發力發電容量比較 80
圖 5.2-3 2004 年全球風機製造商銷售量前 10 名之市場佔有率 80
圖 5.3-1 風速vs. 發電量之曲線 89
圖 5.3-2 風機配置平面圖 89
圖 6.1-1 地殼抽取天然熱能示意圖 104
圖 6.2-1 雙迴路地熱發電原理示意圖 106
圖 6.4-1 台灣能源使用比例 108
圖 7.1-1 汽電共生示意圖 114
圖 7.3-1 冷凍循環 118
圖 7.3-2 熱泵的運作 119
圖 7.3-3 冷凍機的熱排放(一) 120
圖 7.3-4 冷凍機的熱排放(二) 121
圖 8.1-1 汽力機組發電流程 124
圖 8.1-2 提昇郎肯循環效率的方法 128
圖 8.2-1 複循環機組發電流程 129
圖 8.3-1 柴油機組發電流程 132
圖 9.2-1 儲冰槽 138
圖 9.2-2 幫浦多台數並聯 139
圖 9.2-3 保溫接縫 140
圖 9.2-4 保溫厚度 140
圖 9.2-5 保溫外殼 140
圖 11.1-1 台灣 2010 年溫室氣體排放量占比 170
圖 11.1-2 2011 年部門別 CO2 排放占比 (部門分攤電力消費) 170
圖 11.3-1 CO2 地下封存示意圖 173
圖 11.3-2 主要空氣汙染防治設備之配置 175
圖 11.3-3 排煙脫硫反應方程式 177
圖 11.3-4 濕式石灰/石灰石法流程 177
圖 11.3-5 選擇性觸媒還原設備 180
圖 12.1-1 2010年台灣的發電比率 189
圖 12.1-2 全球海洋波浪能的分布情形 191
圖 12.1-3 波浪能轉換發電系統的主要架構 192
圖 12.1-4 愛丁堡大學的沙特鴨具有精心設計的凸輪外形 193
圖 12.1-5 歐洲海洋能源中心對波浪能擷取系統分類 194
圖 12.1-6「海蛇」波浪能轉換器 195
圖 12.1-7 點吸收式波浪能轉換器 196
圖 12.1-8 推拉板式波浪能轉換器 197
圖 12.1-9 振盪水柱式波浪能轉換器 197
圖 12.1-10 越頂式「海龍」波浪能轉換器 198
圖 12.1-11 水下壓差式波浪能轉換器 199
圖 13.3-1 生質柴油製造流程圖 234
圖 13.4-1 規劃流程 253
圖 13.4-2 規劃設施254
圖 13.5-1燃料電池反應過程 267
圖 13.6-1 全球太陽能產業產值 270
圖 13.6-2 2010 年全球太陽電池產能 271
圖 13.6-3 光生電原理 272
圖 13.6-4 太陽能電池的材料種類 273
圖 13.6-5 原子排列的結構 274
圖 13.6-6 市場的主流太陽能電池 274
圖 13.6-7 太陽能產業鏈 275
圖 13.6-8 太陽能電池上游產業製程 276
圖 13.6-9 太陽能電池中游產業製程 276
圖 13.6-10 全球可再生能源投資趨勢 277
圖 13.6-11 2007~2011年光伏電池模組供需分析 278
圖 13.6-12 2006~2011年全球光伏市場分佈與發展趨勢 279
圖 13.6-13 全球各國太陽能電池供貨市佔圖 280
圖 13.6-14 全球太陽能電池製造商出貨量排名 280
圖 13.6-15 2009年台灣太陽能電池出貨地區佔比 281
圖 13.6-16 2006~2011年中國晶矽電池產能產量增長趨勢 281
圖 13.6-17 2007~2011年全球各太陽能電池技術產值 283
圖 13.6-18 2009全球各太陽能電池技術市佔分佈 284
圖 13.6-19 2009薄膜太陽能電池應用市場分佈 284
圖 13.7-1 全球生質燃料發展趨勢 300
圖 13.7-2 全球生質酒精與生質柴油產量 301
圖 13.8-1 微電網系統架構圖[1] 311
圖 13.8-2 日本沖繩縣宮古島微電網架構圖[3] 312
圖 13.8-3 日本沖繩縣宮古島微電網驗證1: 電池吸收太陽光電發電波動 312
圖 13.8-4 日本沖繩縣宮古島微電網驗證2: 電池平穩電力系統頻率 313
圖 13.8-5 核能研究所微電網系統示範[2] 314

第一章　緒論 1
1.1　能源為經濟發展之動力 1
1.2 能源之蘊藏量 2
1.2.1 世界能源蘊藏量評估 2
1.2.2 台灣再生能源蘊藏量評估 2
1.3 減少溫室氣體排放 3
1.4 電能與熱能之區別 3
1.4.1 「功」與「能」的不同 3
1.4.2 1 度電（kWh）的能量 3
第二章 再生能源發展條例 5
2.1 台灣再生能源發展趨勢 12
2.2 再生能源發電系統併聯要點 12
2.2.1 再生能源發電系統併聯技術要點 13
2.2.2 再生能源發電併聯於系統之基本條件 13
2.3 再生能源發電系統衝擊分析 26
2.3.1 系統衝擊檢討報告內容 26
2.3.2 併網申請 28
2.3.3 系統衝擊...