空氣汙染對臺灣太陽能發電之影響

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：8

、訪客IP：3.21.105.132

姓名

林峻鋒(Jun-Feng Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

產業經濟研究所

論文名稱

空氣汙染對臺灣太陽能發電之影響

相關論文

★ 探討企業永續行為：從漂綠行為說起	★ 空氣汙染對於房價的影響-以桃園重劃區為例
★ 公司治理、創新與公司經營績效：台灣電子業之實證研究	★ 新冠肺炎與投保行為之研究-以S人壽保險公司之銀行保險通路為例
★ 公司產品多樣化對營運績效的影響:以台灣電子產業為例	★ 董事會性別組成比例與員工之關係：以台灣企業勞動訴訟為例子
★ 論我國破產免責制度-以消費者債務清理條例為研究核心	★ 董事會性別平衡對經營績效影響
★ 疫情、市場情緒、公司治理與股價波動度	★ 談台灣電子與非電子產業CSR行為與財務績效之關係 -以GRI資料進行分析
★ 國家財富、最適外匯儲備水準與主權基金	★ 成人參與數位學習與個人特徵之關聯性分析
★ 女性董事及研發投資比例對公司經營績效的影響	★ 延長道路交通安全講習時數政策對年輕新手機車騎士常見事故型態影響之研究
★ 創新效率對於股價報酬之影響 —以台灣電子工業上市櫃公司為例	★ 疫情期間台股散戶投資人行為分析- (處置效果、過度自信、從眾效應)

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

面對氣候變遷問題與2050年淨零碳排目標的設立，我國政府積極推動再生能源，其中又以太陽能為重點發展項目。唯太陽能易受氣候環境影響，亦有文獻指出空氣品質惡化為減少太陽能發電的潛在因素之一。空氣汙染物中的
懸浮微粒帶來的威脅甚廣，不僅對人體健康造成危害，也是造成霧霾的主要成因之一，懸浮微粒會散射和吸收太陽光而減少到達地表之太陽輻射，壓抑太陽能發電能力。本研究目的欲探明懸浮微粒對太陽能發電效率之影響，成為未來民間產業投資及政府能源政策制訂之參考依據。
本文使用2014年1月1日至2021年9月30日間台灣電力公司所營運的13座太陽能電廠發電量資料及鄰近電廠之局署氣象站、空氣品質測站數據，分析空氣汙染中細微懸浮微粒(PM2.5)及懸浮微粒(PM10)影響太陽能電廠容量因數之幅度，藉以探究空氣汙染對太陽能發電效率之實質影響。本文使用固定效果模型，並將PM2.5及PM10與太陽能發電效率之間存在互為因果而產生的內生性問題納入考量，以北風做為工具變數，利用兩階段最小平方法處理模型內生性問題。
實證結果發現，PM2.5小時平均濃度每增加1 μg/m3容量因數會減少0.728%；PM10小時平均濃度每增加1 μg/m3，容量因數會減少0.293%，顯示空氣品質惡化會顯著降低太陽能發電效率。本文亦發現隨空氣汙染增加而降低太陽能發電效率之效果集中於空氣品質較不佳之區間，且透過加入PM2.5及PM10平方項，得知發電效率之損耗隨PM2.5及PM10濃度數值的增加而下降，顯示空氣汙染對太陽能發電效率可能存在非線性之影響。總的來說，政府在規劃再生能源政策時應考慮懸浮微粒對太陽光電的負面影響，並於光電場選址時多加考量。

摘要(英)

Facing climate change issues and setting the goal of net-zero carbon emission by 2050, the government of Taiwan has been actively pursuing renewable energy development, with a focus on solar photovoltaics. However, solar photovoltaics is susceptible to climate and environmental changes, and the literature suggests that the deterioration of air quality could be a potential factor for reducing the efficiency of solar power generation. Particulate matters pose a wide range of threats not only to human health but also to the creation of haze. Particulate matters will scatter and absorb sunlight to reduce the amount of solar radiation reaching the earth’s surface that suppress the ability to generate electricity from solar power. The purpose of this research is to investigate the effect of particulate matters on the efficiency of solar power generation, serving as a reference for future investments from the private sector and the setting of energy policies by the government.
This study adopts fixed effect model to quantify the impact of suspended air particulates, specifically PM2.5 and PM10, on the efficiency of solar power generation, relative to the maximum capacity, using power generation data of 13 solar power plants operated by Taiwan Power Company and data from weather stations and air quality stations located in the vicinity from January 1, 2014, to September 30, 2021. This study takes north wind as the instrumental variable and uses two-stage least square (2SLS) method to address the endogeneity problem between PM2.5/ PM10 and solar power generation efficiency.
The empirical results show that capacity factor decreases by 0.728% per 1 μg/m3 increase in the hourly average PM2.5 concentration and by 0.293% per 1 μg/m3 increase in the hourly average PM10 concentration, indicating that the deterioration of air quality significantly reduces the efficiency of solar power generation. This study also finds that such negative effect is more concentrated in the range of poor air quality, and the square terms of PM2.5 and PM10 reveal the non-linear effect that further increase in the concentration of PM2.5/PM10 dampens power generation efficiency less substantially. In summary, the government should consider the negative impact of suspended particulate matters on solar photovoltaics when formulating renewable energy policies, and give more consideration to site selection when building photovoltaic power stations.

關鍵字(中)

★ 太陽能
★ 空氣汙染
★ 懸浮微粒
★ 容量因數
★ 工具變數

關鍵字(英)

★ Solar energy
★ Air pollution
★ Particulate matters
★ Capacity factor
★ Instrumental variable

論文目次

中文摘要 i
Abstract ii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 viii
壹、緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 5
1.3 研究目的 8
1.4 研究架構 9
貳、文獻回顧 10
2.1 太陽能介紹 10
2.1.1 太陽能 10
2.1.2 太陽能電池介紹 11
2.2 太陽能產業鏈 14
2.3 影響太陽光電發電量因素 18
2.3.1 太陽輻射 18
2.3.2 雲 19
2.3.3 相對濕度 20
2.3.4 大氣溫度 20
2.3.5 風速 20
2.3.6 降雨量 21
2.4 空氣汙染對太陽能發電影響之相關研究 21
參、資料來源整理與變數說明 24
3.1 資料來源與電廠篩選 24
3.1.1 台電太陽能發電量資料 25
3.1.2 氣象資料 29
3.1.3 空氣品質資料 32
3.1.4 日照量資料 34
3.2 資料變數設定與資料清理 35
肆、研究方法與模型 36
4.1 普通最小平方法 36
4.2 固定效果模型 37
4.3 工具變數法 37
伍、實證結果 45
5.1 敘述統計 45
5.2 普通最小平方法、固定效果模型及2SLS之實證結果 49
5.3 空氣汙染濃度對太陽能發電效率之非線性關係 55
5.4 穩健性測試 58
陸、結論 60
柒、政策討論與建議 62
7.1 政策意涵暨討論 62
7.2 模型限制及建議 64
參考文獻 65

參考文獻

英文文獻
Anderson, M. L. (2020). As the wind blows: The effects of long-term exposure to air pollution on mortality. Journal of the European Economic Association, 18(4), 1886-1927.
Appels, R., Muthirayan, B., Beerten, A., Paesen, R., Driesen, J., & Poortmans, J. (2012, June). The effect of dust deposition on photovoltaic modules. In 2012 38th IEEE photovoltaic specialists conference (pp. 001886-001889). Institute of Electrical and Electronics Engineers.
Bergin, M. H., Ghoroi, C., Dixit, D., Schauer, J. J., & Shindell, D. T. (2017). Large reductions in solar energy production due to dust and particulate air pollution. Environmental Science & Technology Letters, 4(8), 339-344.
Deryugina, T., Heutel, G., Miller, N. H., Molitor, D., & Reif, J. (2019). The mortality and medical costs of air pollution: Evidence from changes in wind direction. American Economic Review, 109(12), 4178-4219.
Goossens, D., & Van Kerschaever, E. (1999). Aeolian dust deposition on photovoltaic solar cells: the effects of wind velocity and airborne dust concentration on cell performance. Solar energy, 66(4), 277-289.
Hamdi, R. T., Hafad, S. A., Kazem, H. A., & Chaichan, M. T. (2018). Humidity impact on photovoltaic cells performance: A review. International Journal of Recent Engineering Research and Development, 3(11), 27-37.
Hasan, K., Yousuf, S. B., Tushar, M. S. H. K., Das, B. K., Das, P., & Islam, M. S. (2022). Effects of different environmental and operational factors on the PV performance: A comprehensive review. Energy Science & Engineering, 10(2), 656-675.
He, P., Liang, J., Qiu, Y. L., Li, Q., & Xing, B. (2020). Increase in domestic electricity consumption from particulate air pollution. Nature Energy, 5(12), 985-995.
Isphording, I. E., & Pestel, N. (2021). Pandemic meets pollution: Poor air quality increases deaths by COVID-19. Journal of Environmental Economics and Management, 108, 102448.
Kaldellis, J. K., Kapsali, M., & Kavadias, K. A. (2014). Temperature and wind speed impact on the efficiency of PV installations. Experience obtained from outdoor measurements in Greece. Renewable Energy, 66, 612-624.
Katkar, A. A., Shinde, N. N., & Patil, P. S. (2011). Performance & evaluation of industrial solar cell w.r.t. temperature and humidity. International Journal of Research in Mechanical Engineering and Technology, 1(1), 69-73.
Kim, Y. S., Joo, H. Y., Kim, J. W., Jeong, S. Y., & Moon, J. H. (2021). Use of a big data analysis in regression of solar power. Applied Sciences,11(4),1776.
Labordena, M., Neubauer, D., Folini, D., Patt, A., & Lilliestam, J. (2018). Blue skies over China: The effect of pollution-control on solar power generation and revenues. PloS one, 13(11), e0207028.
Lewis, N. S., Crabtree, G., Nozik, A. J., Wasielewski, M. R., Alivisatos, P., Kung, H., ... & Nault, R. M. (2005). Basic research needs for solar energy utilization.
Li, X., Wagner, F., Peng, W., Yang, J., & Mauzerall, D. L. (2017). Reduction of solar photovoltaic resources due to air pollution in China. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(45), 11867-11872.
Loomis, D., Grosse, Y., Lauby-Secretan, B., El Ghissassi, F., Bouvard, V., Benbrahim-Tallaa, L., ... & Straif, K. (2013). The carcinogenicity of outdoor air pollution. Lancet Oncology, 14(13), 1262-1263.
Matuszko, D. (2012). Influence of the extent and genera of cloud cover on solar radiation intensity. International Journal of climatology, 32(15), 2403-2414.
Peters, I. M., Karthik, S., Liu, H., Buonassisi, T., & Nobre, A. (2018). Urban haze and photovoltaics. Energy & Environmental Science, 11(10), 3043-3054.
Peters, I. M., & Buonassisi, T. (2019, June). The impact of global warming on silicon PV energy yield in 2100. In 2019 IEEE 46th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) (pp. 3179-3181). Institute of Electrical and Electronics Engineers.
Said, S. A., Hassan, G., Walwil, H. M., & Al-Aqeeli, N. (2018). The effect of environmental factors and dust accumulation on photovoltaic modules and dust-accumulation mitigation strategies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 743-760.
Sargan, J. D. (1958). The estimation of economic relationships using instrumental variables. Econometrica, 26, 393-415.
Sayyah, A., Horenstein, M. N., & Mazumder, M. K. (2014). Energy yield loss caused by dust deposition on photovoltaic panels. Solar Energy, 107, 576-604.
Sengupta, M., Habte, A., Wilbert, S., Gueymard, C., & Remund, J. (2021). Best practices handbook for the collection and use of solar resource data for solar energy applications (No. NREL/TP-5D00-77635). National Renewable Energy Lab.(NREL).
Shr, Y. H. J., Hsu, W., Hwang, B. F., & Jung, C. R. (2022). Air Quality and Risky Behaviors on Roads. Manuscript submitted for publication.
Son, J., Jeong, S., Park, H., & Park, C. E. (2020). The effect of particulate matter on solar photovoltaic power generation over the Republic of Korea. Environmental Research Letters, 15(8), 084004.
Stock, J. H., & Yogo, M. (2005). Testing for weak instruments in linear IV regression. Identification and inference for econometric models: Essays in honor of Thomas Rothenberg, 80(4.2), 1.
Wang, F., Xuan, Z., Zhen, Z., Li, Y., Li, K., Zhao, L., ... & Catalão, J. P. (2020). A minutely solar irradiance forecasting method based on real-time sky image-irradiance mapping model. Energy Conversion and Management, 220, 113075.
Wu, Q., Jiang, Y., Shi, T., Miao, J., Qi, B., Du, R., ... & Chi, X. (2020). Quantifying Analysis of the Impact of Haze on Photovoltaic Power Generation. IEEE Access, 8, 215977-215986.
Zorrilla-Casanova, J., Philiougine, M., Carretero, J., Bernaola, P., Carpena, P., Mora-López, L., & Sidrach-de-Cardona, M. (2011, November). Analysis of dust losses in photovoltaic modules. In World Renewable Energy Congress-Sweden; 8-13 May; 2011; Linköping; Sweden (No. 057, pp. 2985-2992). Linköping, Sweden: University Electronic Press.

中文文獻
王金印 (2014年11月28日)。「太陽能預測模式與分析技術研究」。行政院原子能委員會委託研究計畫研究報告。
呂國禎 (2022)。一個台灣3種空氣。商業週刊第1783期，76-98。
林天行、譚小金、葉仰哲、范馨文(2007年1月10日) 能源材料發展趨勢與機會探討。工研院IEK化材組。
林鈺澍（2021）。利用WRF及MSM模式結合Himawari-8氣膠光學厚度預估日射量受懸浮微粒影響之損失發電量。國立中興大學環境工程學系所碩士論文。
孫朋傑、陳正洪、成馳、張榮 (2013)。太陽能光伏電站發電量變化特徵及其與氣象要素的關係。水電能源科學，31，249-252。
翁敏航 (2010)。太陽能電池 : 原理元件材料製程與檢測技術 (初版)。臺灣東華，96-97。
高翊倫（2008）。建構台灣地區太陽能發電系統之發電量預測模型。國立交通大學工業工程與管理系所碩士論文。
張品全 (2002年1月)。太陽電池。科學發展，349，22-29。
郭佳婷（2017）。利用監控系統觀察降雨型態影響因落塵造成太陽能發電的損失-以台南地區為例。國立臺南大學綠色能源學科技學系碩士在職專班碩士論文。
陳松裕 (2020)。矽晶太陽電池技術現況與未來展望。工業技術研究院。
鄭惠文（2018）。空氣污染對太陽能發電效率的影響。樹德科技大學電腦與通訊系碩士班碩士論文。
駱明麟（2018）。空氣品質對太陽能源轉換之影響。國立中興大學機械工程學系所碩士論文。

英文網站資源
European Council. (2022). Fit for 55. https://www.consilium.europa.eu/en/policies/green-deal/fit-for-55-the-eu-plan-for-a-green-transition
International Energy Agency. (2017, August 26). Climate change the energy sector is central to efforts to combat climate change. https://www.iea.org/topics/climate-change
National Aeronautics and Space Administration. (2021, Apr 10). What is Earth’s Energy Budget? Five Questions with a Guy Who Knows. https://www.nasa.gov/feature/langley/what-is-earth-s-energy-budget-five-questions-with-a-guy-who-knows
The National Renewable Energy Laboratory. (2022). SOLPOS Calculator. https://midcdmz.nrel.gov/solpos/solpos.html
United Nations Environment Programme. (2021, August 26). Air Pollution. https://wesr.unep.org/airpollution

中文網站資源
鄭芳怡 (2019)。從大氣科學看空污：PM2.5的「季節性」與「地域性」。台大風險社會與政策研究中心。https://rsprc.ntu.edu.tw/zh-tw/m01-3/1305
中華民國交通部 (2021)。 109年度交通年鑑第十一篇 : 氣象。https://www.motc.gov.tw/uploaddowndoc?file=yearbook%2F109%2F109YB11/109YB110403.pdf&filedisplay=109YB110403.pdf&flag=doc
中華民國經濟部 (2021)。推動能源轉型「展綠、增氣、減煤、非核」。https://www.moea.gov.tw/MNS/populace/Policy/Policy.aspx?menu_id=32800&policy_id=9
太陽光電單一服務窗口 (2022)。 PV-ESCO模式。https://www.mrpv.org.tw/Article/PubArticle.aspx?type=policy_promote&post_id=280
台灣電力股份有限公司 (2021a)。火力營運現況與績效。https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=202&cid=131&cchk=c4aff75d-c49f-4848-85f1-05f2cf843481
台灣電力股份有限公司 (2021b)。台灣電力公司太陽光電發電量及平均單位裝置容量每日發電量統計表。政府開放資料平臺。https://data.gov.tw/dataset/29938
台灣電力股份有限公司 (2021c)。台灣電力公司再生能源各場址資料。政府開放資料平臺。 https://data.gov.tw/dataset/17141
台灣電力股份有限公司 (2022年3月18日)。購入電力概況--再生能源。https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=207&cid=165&cchk=a83cd635-a792-4660-9f02-f71d5d925911
交通部中央氣象局 (2021)。觀測資料查詢系統V7.2 (CWB Observation Data Inquire System, CODiS)。https://e-service.cwb.gov.tw/HistoryDataQuery/
交通部中央氣象局 (2022a)。組織架構。https://www.cwb.gov.tw/V8/C/A/organization.html
交通部中央氣象局 (2022b)。測站代號及站況資料查詢。https://e-service.cwb.gov.tw/wdps/obs/state.htm
行政院環境保護署 (2021年11月18日)。110 年環保施政意向調查第 2 次調查結果。https://www.epa.gov.tw/DisplayFile.aspx?FileID=FFFBB1CF3F891F68&P=a2daf92f-1f47-4d4e-b991-03bb8c08adb4
行政院環境保護署 (2022a)。110年空氣品質監測年報。https://www.epa.gov.tw/DisplayFile.aspx?FileID=FEAB3A140572A416
行政院環境保護署 (2022b)。空氣品質監測站基本資料。政府開放資料平臺。https://data.gov.tw/dataset/6075
行政院環境保護署 (2022c)。從風向看空氣品質。https://airtw.epa.gov.tw/cht/Encyclopedia/pedia02/pedia2.aspx
國家發展委員會 (2022年3月30日)。臺灣2050淨零排放路徑總說明。https://ws.ndc.gov.tw/Download.ashx?u=LzAwMS9hZG1pbmlzdHJhdG9yLzEwL3JlbGZpbGUvMC8xNDc2Mi8yZGM3MWIwMC1iMWQxLTRhZWQtYWYwYS0wMjhmYzVjMjlmNjYucGRm&n=6Ie654GjMjA1MOa3qOmbtuaOkuaUvui3r%2bW%2bkeWPiuetlueVpee4veiqquaYji5wZGY%3d&icon=..pdf
產業價值鏈資訊平台 (2022)。太陽能產業產業鏈簡介。https://ic.tpex.org.tw/introduce.php?ic=A100
經濟部能源局 (2021a)。能源統計年報《109年能源供需概況》。https://www.esist.org.tw/Content/uploads/1/109%E5%B9%B4%E8%83%BD%E6%BA%90%E4%BE%9B%E9%9C%80%E6%A6%82%E6%B3%81.pdf
經濟部能源局 (2021b)。109年能源統計年報《發電量統計表》。https://www.esist.org.tw/Content/uploads/1/%E7%99%BC%E9%9B%BB%E9%87%8F%E7%B5%B1%E8%A8%88%E8%A1%A8.xlsx
經濟部能源局 (2022a)。中華民國一百零一年度再生能源電能躉購費率及其計算公式。https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/main/Law/wHandEditorFile.ashx?file_id=2337
經濟部能源局 (2022b)。108_109年度全國電力資源供需報告。https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/content/wHandMenuFile.ashx?file_id=8532
經濟部能源局 (2022c)。能源統計專區--發電裝置容量。https://www.esist.org.tw/Database/Search?PageId=4
經濟部溫室氣體減量資訊網 (2022年4月11日)。國際公約演進。https://www.go-moea.tw/
環保署空氣品質監測網 (2022a)。中央監測背景介紹。https://airtw.epa.gov.tw/CHT/EnvMonitoring/Central/Background_Intro.aspx
環保署空氣品質監測網 (2022b)。中央監測站簡介。https://airtw.epa.gov.tw/cht/EnvMonitoring/Central/article_station.aspx
環保署環境資料開放平臺 (2022)。空氣品質監測小時值資料。https://data.epa.gov.tw/dataset/aqx_p_13

指導教授

蔡栢昇(Pak-Sing Choi)

審核日期

2022-8-3

推文