Номинальная мощность (фотоэлектрическая)

Для более широкого освещения этой темы см. Номинальная мощность .

Номинальная мощность — это паспортная мощность фотоэлектрических ( PV ) устройств, таких как солнечные элементы , модули и системы . Его определяют путем измерения электрического тока и напряжения в цепи при изменении сопротивления в точно определенных условиях. Номинальная мощность важна для проектирования установки, чтобы правильно определить размеры ее кабелей и преобразователей .

Пиковая мощность обычно не достигается в реальных условиях излучения. На практике реальные условия позволят снизить выработку примерно на 15-20% из-за значительного нагрева солнечных элементов. Более того, в установках, где электричество преобразуется в переменный ток , таких как солнечные электростанции, фактическая общая мощность выработки электроэнергии ограничивается инвертором , который по экономическим причинам обычно имеет меньшую пиковую мощность, чем солнечная система. Поскольку пиковая мощность постоянного тока достигается только в течение нескольких часов в году, использование инвертора меньшего размера позволяет сэкономить на инверторе, сокращая при этом (растрачивая) лишь очень небольшую часть общего производства энергии. Мощность электростанции после преобразования постоянного тока в переменный обычно указывается в Вт _{переменного тока,} а не в Вт _п или Вт _{постоянного тока} .

Стандартные условия испытаний

Номинальная мощность фотоэлектрических устройств измеряется в стандартных условиях испытаний (STC), указанных в таких стандартах, как IEC 61215, IEC 61646 и UL 1703. В частности, интенсивность света составляет 1000 Вт/м. ² , со спектром, подобным солнечному свету, падающему на поверхность Земли на 35° с.ш. летом ( масса воздуха 1,5), температура ячеек составляет 25°С. Мощность измеряется при изменении резистивной нагрузки модуля между разомкнутой и замкнутой цепью (между максимальным и минимальным сопротивлением). Наибольшая измеренная таким образом мощность является «номинальной» мощностью модуля в ваттах . Эта номинальная мощность, деленная на мощность света, падающую на заданную площадь фотоэлектрического устройства (площадь × 1000 Вт/м2). ² ) определяет его эффективность , отношение электрической мощности устройства к падающей энергии.

Единицы

В контексте бытовых фотоэлектрических установок киловатт (обозначение кВт) является наиболее распространенной единицей пиковой мощности, например P _пик = 1 кВт.Разговорный английский иногда объединяет величину мощности и ее единицу, используя нестандартную метку « пиковый ватт» (символ W _p ), возможно, с префиксом, например, пиковый киловатт (кВт _p ), пиковый мегаватт (МВт _p ) и т. д. Например , фотоэлектрическую установку можно описать как имеющую «пиковую мощность в один киловатт» («P = 1 кВт _p »). Однако в Международной системе единиц (СИ) физическая единица (и ее символ) не должны использоваться для предоставления конкретной информации об условиях, предполагаемых для измерения данной физической величины .

Преобразование из постоянного тока в переменный

Солнечную энергию необходимо преобразовать из постоянного тока (постоянного тока, поскольку он генерируется панелью) в переменный ток (переменный ток), который будет подан в энергосистему. Поскольку солнечные панели генерируют пиковую мощность только в течение нескольких часов каждый день, а преобразователи постоянного тока в переменный стоят дорого, преобразователи обычно имеют размеры, меньшие, чем пиковая мощность постоянного тока панелей. Это означает, что в течение нескольких часов каждый день пики « обрезаются » и лишняя энергия теряется. Это очень незначительно влияет на общий объем энергии, вырабатываемой в течение года, но экономит значительную сумму затрат на баланс системы (BOS). Из-за недостаточного размера преобразователей номиналы солнечных электростанций по переменному току обычно значительно ниже, чем номиналы постоянного тока, на целых 30%. Это, в свою очередь, увеличивает расчетный годовой коэффициент мощности станции.Понижение пиковой мощности и соответствующее ограничение отличаются от потерь, возникающих при преобразовании постоянного тока в переменный, которые происходят на любом уровне мощности и обычно относительно невелики.

В большинстве стран установленная номинальная паспортная мощность фотоэлектрических систем и панелей рассчитывается путем подсчета мощности постоянного тока в пиковых ваттах, обозначаемой как Вт _p , или иногда W _DC , как это делают большинство производителей и организаций фотоэлектрической промышленности, такие как Ассоциация производителей солнечной энергии (SEIA), Европейская ассоциация фотоэлектрической промышленности (EPIA) или Международное энергетическое агентство ( IEA-PVPS ). Некоторые правила энергосистемы могут ограничивать выходную мощность переменного тока фотоэлектрической системы до 70% от ее номинальной пиковой мощности постоянного тока (Германия). Из-за этих двух разных показателей международным организациям необходимо переконвертировать официальные внутренние данные из вышеупомянутых стран обратно в необработанную мощность постоянного тока, чтобы сообщить о последовательном глобальном развертывании фотоэлектрических систем в пиковых ваттах.

Чтобы уточнить, является ли номинальная выходная мощность (пиковая мощность, Вт ₎ на самом деле постоянным током или уже преобразованной в переменный ток, ее иногда явно обозначают как МВт _{постоянного тока} и МВт _{переменного тока} или кВт _{постоянного тока} и кВт _{переменного тока} . Преобразованный WAC _также часто пишется как «MW (AC)», «MWac» или «MWAC». Как и W _p , эти единицы не соответствуют требованиям СИ , но широко используются. Например, в Калифорнии, где номинальная мощность указана в МВт _{переменного тока} , предполагается понижение мощности на 15 процентов при преобразовании постоянного тока в переменный.

Выходная мощность в реальных условиях

Мощность фотоэлектрических систем зависит от интенсивности солнечного света и других условий. Чем больше солнца, тем больше энергии будет генерировать фотоэлектрический модуль . Потери по сравнению с производительностью в оптимальных условиях будут возникать из-за неидеальной центровки модуля по наклону и/или азимуту, более высокой температуры, несоответствия мощности модуля (поскольку панели в системе соединены последовательно, модуль с наименьшей производительностью определяет производительность модуля). строка, к которой он принадлежит), фактор старения, загрязнение и преобразование постоянного тока в переменный. Мощность, генерируемая модулем в реальных условиях, может превышать номинальную мощность при интенсивности солнечного света более 1000 Вт/м. ² (что соответствует примерно полудню летом, например, в Германии) или когда солнечное излучение близко к 1000 Вт/м. ² происходит при более низких температурах.