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 . [1]
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. [2] 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 .
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 , а спектр аналогичен солнечному свету , падающему на Поверхность Земли на 35° с.ш. летом ( воздушная масса 1,5), температура ячеек 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, разделенная на мощность света, падающую на данную площадь фотоэлектрического устройства (площадь × 1000 Вт/м 2 ), определяет его эффективность , отношение электрической мощности устройства к падающей энергии.
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 »). [2] 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 . [3]
Солнечную энергию необходимо преобразовать из постоянного тока (поскольку он генерируется панелью) в переменный ток (AC), 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 связанное с ней 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 мощность фотоэлектрических систем и панелей рассчитывается путем подсчета мощности постоянного тока в пиковых ваттах, обозначаемой как Вт p , [4] или иногда Вт постоянного тока , как и большинство производителей и организаций фотоэлектрической промышленности, таких как Solar Energy. Промышленная ассоциация (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. [5]
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. [6]
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, когда интенсивность солнечного света превышает 1000 Вт/м 2 (что примерно соответствует полудню летом, например, в Германии) или при солнечном излучении, близком к 1000 Вт/м. 2 происходит при более низких температурах.