Номинальная мощность — это паспортная мощность фотоэлектрических (PV) устройств, таких как солнечные элементы , модули и системы . Она определяется путем измерения электрического тока и напряжения в цепи при изменении сопротивления в точно определенных условиях. Номинальная мощность важна для проектирования установки, чтобы правильно рассчитать ее кабели и преобразователи . [1]
Пиковая мощность , как правило, не достигается в реальных условиях излучения. На практике реальные условия допускают приблизительно на 15-20% более низкую генерацию из-за значительного нагрева солнечных элементов. [2] Более того, в установках, где электричество преобразуется в переменный ток , таких как солнечные электростанции, фактическая общая мощность генерации электроэнергии ограничена инвертором , который обычно имеет меньшую пиковую мощность, чем солнечная система по экономическим причинам. Поскольку пиковая мощность постоянного тока достигается только в течение нескольких часов каждый год, использование меньшего инвертора позволяет сэкономить деньги на инверторе, отсекая (тратя впустую) только очень небольшую часть общей выработки энергии. Мощность электростанции после преобразования постоянного тока в переменный ток обычно указывается в Вт переменного тока, а не в Вт p 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/м2 , со спектром, аналогичным солнечному свету , падающему на поверхность Земли на широте 35° с. ш. летом ( воздушная масса 1,5), температура ячеек составляет 25 °C. Мощность измеряется при изменении резистивной нагрузки на модуле 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, которая падает на заданную площадь фотоэлектрического устройства (площадь × 1000 Вт/м2 ) , определяет его эффективность , отношение электрической мощности устройства к падающей энергии.
В контексте бытовых фотоэлектрических установок киловатт (символ кВт) является наиболее распространенной единицей пиковой мощности, например P пик = 1 кВт. Разговорный английский язык иногда смешивает величину мощности и ее единицу, используя нестандартную метку ватт-пик (символ Вт п ), возможно, с префиксом, как в киловатт-пик (кВт п ), мегаватт-пик (МВт п ) и т. д. Например, фотоэлектрическая установка может быть описана как имеющая «один киловатт-пик мощности» («P = 1 кВт п »). [2] Однако в Международной системе единиц (СИ) физическая единица (и ее символ) не должна использоваться для предоставления конкретной информации об условиях, предполагаемых для измерения данной физической величины . [3]
Солнечную энергию необходимо преобразовать из постоянного тока (DC, поскольку она вырабатывается панелью) в переменный ток (AC) для подачи в электросеть. Поскольку солнечные панели генерируют пиковую мощность только в течение нескольких часов каждый день, а преобразователи постоянного тока в переменный стоят дорого, преобразователи обычно имеют меньший размер, чем пиковая мощность постоянного тока панелей. Это означает, что в течение нескольких часов каждый день пики « обрезаются », и дополнительная энергия теряется. Это оказывает очень небольшое влияние на общую энергию, вырабатываемую в течение года, но значительно экономит затраты на баланс системы (BOS). Из-за недостаточного размера преобразователей номинальные значения переменного тока солнечных электростанций, как правило, значительно ниже номинальных значений постоянного тока, вплоть до 30%. Это, в свою очередь, увеличивает расчетный годовой коэффициент мощности станции. Снижение пиковой мощности и связанное с этим ограничение отличаются от потерь, возникающих при преобразовании постоянного тока в переменный, которые происходят на любом уровне мощности и обычно относительно невелики.
Большинство стран ссылаются на установленную номинальную паспортную мощность фотоэлектрических систем и панелей, подсчитывая мощность постоянного тока в ватт-пик, обозначаемую как W p , [4] или иногда W DC , как это делают большинство производителей и организаций фотоэлектрической промышленности, таких как Ассоциация солнечной энергетической промышленности (SEIA), Европейская ассоциация фотоэлектрической промышленности (EPIA) или Международное энергетическое агентство ( IEA-PVPS ). Некоторые правила электросетей могут ограничивать выход переменного тока фотоэлектрической системы до 70% от ее номинальной пиковой мощности постоянного тока (Германия). Из-за этих двух различных показателей международным организациям необходимо пересчитать официальные внутренние цифры из вышеупомянутых стран обратно в сырой выход постоянного тока, чтобы сообщать о согласованном глобальном развертывании фотоэлектрических систем в ватт-пик. [5]
Чтобы прояснить, является ли номинальная выходная мощность (ватт-пик, W p ) 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 . Преобразованная Вт переменного тока также часто записывается как «МВт (переменного тока)», «МВт переменного тока» или «МВт переменного тока». Как и для W p , эти единицы не соответствуют системе СИ , но широко используются. Например, в Калифорнии, где номинальная мощность указана в МВт переменного тока , предполагается понижение на 15 процентов при преобразовании из постоянного тока в переменный ток. [6]
Выход фотоэлектрических систем меняется в зависимости 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 неидеального выравнивания модуля по наклону и/или азимуту, более высокой температуры, несоответствия мощности модуля (поскольку панели в системе соединены последовательно, модуль с самой низкой производительностью определяет производительность цепочки, к которой он принадлежит), фактора старения, загрязнения и преобразования 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 когда солнечное облучение близко к 1000 Вт/м 2 происходит при более низких температурах.