إن القوة الاسمية هي قدرة لوحة الأجهزة الكهروضوئية (PV) ، مثل الخلايا الشمسية ، الألواح والأنظمة ، ويتم تحديدها من خلال قياس التيار الكهربائي والجهد في الدائرة ، مع تغيير المقاومة في ظل ظروف محددة بدقة. هذه الشروط القياسية للاختبار (STC) محددة في معايير مثل IEC 61215 و IEC 61646 و UL 1703 ؛ على وجه التحديد ، كثافة الضوء هي 1000 واط / م 2 ، مع وجود طيف مشابه لأشعة الشمس التي تصل إلى سطح الأرض عند خط العرض 35 درجة شمالاً في الصيف (الجسيم الجوي 1.5) ، ودرجة حرارة الخلايا 25 درجة مئوية. يتم قياس القدرة أثناء تغيير الحمل المقاوم في الوحدة بين دارة مفتوحة ومغلقة (بين الحد الأقصى والحد الأدنى من المقاومة). أعلى قوة تم قياسها هي القوة “الاسمية” للوحدة في وات. هذه القوة الاسمية مقسومة على الطاقة الضوئية التي تقع على منطقة معينة من جهاز فلطائي ضوئي (المساحة × 1000 واط / م 2) تحدد كفاءتها ، نسبة خرج الجهاز الكهربائي إلى طاقة الحادث.

تعد القوة الاسمية مهمة لتصميم التثبيت من أجل ضبط الكبلات والمحولات بشكل صحيح. إذا كانت المساحة المتاحة محدودة بكفاءة الخلايا الشمسية ومعها تكون الطاقة الاسمية لكل منطقة (مثل kW / m2) ذات صلة أيضًا. لمقارنة الوحدات ، يكون سعر القوة الاسمية (على سبيل المثال $ / W) مناسبًا. بالنسبة للتوجيه المادي والموقع الفعليين للإنتاج السنوي المتوقع (على سبيل المثال ، كيلووات ساعة) لكل إنتاج سنوي على افتراض طاقة اسمية ، أي أن عامل القدرة مهم. مع معامل القدرة المتوقع ، يمكن تقدير سعر الإنتاج السنوي المتوقع (على سبيل المثال $ / kWh) لتركيب معين. أخيراً ، مع القيمة المتوقعة للإنتاج ، يمكن تقدير إطفاء تكلفة التركيب.

قوة الذروة ليست هي نفس القوة في ظل ظروف الإشعاع الفعلية. من الناحية العملية ، سيكون هذا أقل بنسبة 15-20٪ تقريبًا نظرًا للتدفئة الكبيرة للخلايا الشمسية. علاوة على ذلك ، في المنشآت التي يتم فيها تحويل الكهرباء إلى التيار المتردد ، مثل محطات توليد الطاقة الشمسية ، فإن القدرة الإجمالية الفعلية لتوليد الكهرباء تكون محدودة بواسطة العاكس ، الذي عادة ما يكون حجمه أقل قدرة على الذروة من النظام الشمسي لأسباب اقتصادية. نظرًا لأنه يتم الوصول إلى القدرة القصوى للتيار المستمر لبضع ساعات فقط كل عام ، فإن استخدام عاكس أصغر يسمح بتوفير المال على العاكس بينما القص (الهزال) جزء صغير جدًا من إجمالي إنتاج الطاقة. عادة ما يتم الإبلاغ عن قدرة محطة الطاقة بعد تحويل DC-AC في WAC بدلاً من Wp أو WDC.

فريف
يشير Watt Peak إلى الطاقة الكهربائية التي توفرها وحدات الطاقة الشمسية في ظروف الاختبار القياسية (STC) مع المعلمات التالية:

درجة حرارة الخلية = 25 درجة مئوية
Irradiance = 1000 W / m²
طيف ضوء الشمس حسب AM = 1.5.

واط الذروة
وينص المكتب الدولي للأوزان والمقاييس ، التي تحافظ على معيار SI ، على أنه لا ينبغي استخدام الوحدة المادية ورمزها لتوفير معلومات محددة عن كمية فيزيائية معينة ولا ينبغي أن يكون أي منهما المصدر الوحيد للمعلومات عن الكمية. ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، يخلط العامية العامية في بعض الأحيان كمية الطاقة ووحدتها باستخدام وحدة غير WI-peak ورمز WI غير SI مسبوقًا ضمن SI ، على سبيل المثال kilowatt-peak (kWp) ، و megawatt-peak (MWp) ، على سبيل المثال ، يمكن وصف مثل هذا التركيب الكهروضوئي على سبيل المثال بأنه يحتوي على “كيلو واط-ذروة” بمعنى “كيلو واط واحد من ذروة القدرة”. وبالمثل خارج SI ، تُكتب أحيانًا قوة الذروة باسم “P = 1 kWp” بدلاً من “Ppeak = 1 kW”. في سياق المنشآت الكهروضوئية المحلية ، يعتبر الكيلو واط (kW) هو الوحدة الأكثر شيوعًا لقوة الذروة ، والتي يشار إليها أحيانًا على أنها kWp.

انتاج الطاقة في الظروف الحقيقية
يختلف إنتاج الأنظمة الكهروضوئية باختلاف أشعة الشمس والحالات الأخرى. لمزيد من الشمس ، فإن المزيد من الطاقة وحدة توليد الطاقة الكهروضوئية تولد. ستحدث الخسائر ، مقارنة بالأداء في الظروف المثلى ، بسبب المحاذاة غير المثالية للوحدة النمطية في الإمالة و / أو السمت ، ارتفاع درجة الحرارة ، عدم توافق الطاقة النمطية (بما أن الألواح في النظام متصلة في سلسلة تحدد الوحدة الأقل أداءً أداءً السلسلة التي تنتمي إليها) ، والتلوين DC إلى تحويل التيار المتردد. يمكن للقدرة التي تولدها الوحدة في ظروف حقيقية أن تتجاوز الطاقة الاسمية عندما تتجاوز شدة أشعة الشمس 1000 واط / م 2 (وهو ما يقابل ما يقرب من منتصف النهار في الصيف في ألمانيا مثلاً) ، أو عندما يحدث تشعيع شمس بالقرب من 1000 واط / م 2 في درجات حرارة منخفضة.

التحويل من DC إلى AC
تشير معظم البلدان إلى سعة اللوحة الاسمية المثبتة للأنظمة والألواح الكهروضوئية من خلال حساب طاقة التيار المستمر في ذروة watt ، أو ما يُعرف بـ Wp ، أو أحيانًا WDC ، كما تفعل معظم الشركات المصنعة ومنظمات الصناعة الضوئية ، مثل SEIA و SPE أو IEA- PVPS.

ومع ذلك ، في بعض الأماكن من العالم ، يتم إعطاء القدرة المقدرة للنظام بعد تحويل ناتج الطاقة إلى التيار المتردد. تشمل هذه الأماكن كندا واليابان (منذ عام 2012) وإسبانيا وبعض أجزاء الولايات المتحدة. كما يتم إعطاء AC بدلاً من DC لمعظم محطات الطاقة الكهروضوئية على نطاق المرافق باستخدام تقنية CdTe. الفرق الرئيسي يكمن في نسبة صغيرة (حوالي 5 ٪ ، وفقا ل IEA-PVPS) من الطاقة المفقودة خلال تحويل DC-AC. بالإضافة إلى ذلك ، قد تحد بعض لوائح الشبكة من إنتاج النظام الكهروضوئي إلى أقل من 70٪ من قدرتها الافتراضية من التيار المستمر (ألمانيا). في مثل هذه الحالات ، يمكن أن يصل الفرق بين طاقة الذروة الاسمية ومخرجات التيار المتردد المحولة إلى 30٪. وبسبب هذين المقياسين المختلفين ، يتعين على المنظمات الدولية أن تعيد تحويل الأرقام المحلية الرسمية من البلدان المذكورة أعلاه إلى الناتج الخام الخام ، من أجل الإبلاغ عن نشر PV عالمي متجانس في قمة الذروة.

من أجل توضيح ما إذا كان خرج الطاقة الاسمي (“watt-peak”، Wp) هو في الواقع DC أو تم تحويله بالفعل إلى AC ، فإنه يشار إليه أحيانًا بشكل صريح على أنه ، على سبيل المثال ، MWDC و MWAC أو kWDC و kWAC. وغالبًا ما تتم كتابة WAC المحولة كـ “MW (AC)” أو “MWac” أو “MWAC”. تمامًا مثل Wp ، هذه الوحدات غير متوافقة مع SI ولكنها مستخدمة على نطاق واسع. في كاليفورنيا ، على سبيل المثال ، حيث يتم إعطاء القدرة المقدرة في MWAC ، يفترض فقدان 15 في المئة في التحويل من DC إلى AC. قد يكون هذا مربكًا للغاية ليس فقط بالنسبة لغير الخبراء ، حيث أن كفاءة التحويل قد تحسنت إلى 98 بالمائة تقريبًا ، وقد تتغير لوائح الشبكة ، وقد تختلف بعض المصنوعات عن بقية الصناعة ، وقد تتبنى دول مثل اليابان مقاييس مختلفة من سنة إلى أخرى.

انتاج الطاقة في الظروف الحقيقية
تعتمد قدرة خرج النظام الكهروضوئي على شدة الإشعاع الشمسي والظروف الأخرى. المزيد من الإشعاع الشمسي يعني أداءً أفضل لوحدة الطاقة الضوئية. قد تكون الخسائر نتيجة للاتجاه غير الاتجاهي للوحدة (الميل و / أو الاتجاه) حسب درجة الحرارة المرتفعة وأداء الوحدة الضعيفة والأوساخ وتحويل التيار المباشر إلى التيار المتردد. من المهم معرفة أن القدرة القصوى للوحدة يمكن أن تتجاوز بسهولة القدرة المقدرة في أي مكان حيث تكون كثافة الضوء أعلى من 1000 W / m 2 (أي ما يعادل تقريبا ظهر في صيف بافاريا).

التكلفة لكل واط
على الرغم من أن watt-peak هو مقياس مناسب ، وهو الرقم القياسي في الصناعة الضوئية التي تستند إليها الأسعار والمبيعات وأرقام النمو ، فإنه لا يمكن القول أن العدد الأهم للأداء الفعلي. بما أن مهمة الألواح الشمسية هي توليد الطاقة الكهربائية بأقل تكلفة ، فإن كمية الطاقة التي تولدها في ظروف الحياة الحقيقية فيما يتعلق بتكلفتها يجب أن تكون أهم رقم يجب تقييمه. ويستخدم مقياس “التكلفة لكل واط” على نطاق واسع في الصناعة.

يمكن أن يحدث أن تعطي لوحة من الماركة A ولوحة العلامة التجارية B نفس ذروة watt في الاختبار المختبري ، ولكن ناتج الطاقة يختلف في التركيب الحقيقي. يمكن أن يكون سبب هذا الاختلاف من معدلات تدهور مختلفة في درجات حرارة أعلى. في الوقت نفسه ، على الرغم من أن العلامة التجارية A يمكن أن تكون أقل إنتاجية من الماركة B ، فإنها قد تكون أقل تكلفة أيضًا ، وبالتالي فإن لديها إمكانية أن تصبح ذات فائدة مالية. يمكن أيضًا أن يكون السيناريو البديل صحيحًا: قد ينتج عن لوحة أكثر تكلفة قوة أكبر بكثير بحيث تتفوق على لوحة أرخص من الناحية المالية. مطلوب تحليل دقيق للأداء طويل الأجل مقابل التكلفة ، سواء الأولية والمتواصلة ، لتحديد أي فريق قد يؤدي المالك إلى نتائج مالية أفضل.

استعمال
كلمات مثل “نظام الطاقة الضوئية لديه القدرة على 10 كيلو واط” أو “هذا هو النظام الشمسي منطقة مفتوحة 1.2 ميجاوات” هي بالعامية. يجب أن يكون صحيحًا بشكل رسمي “النظام الكهروضوئي ذو قدرة مقدرة بـ 10 كيلو واط” بافتراض ظروف الاختبار القياسية “أو” هذا هو النظام الشمسي في مجال المجال الحر بقدرة 1.2 ميجاوات (قوة مصنفة تحت افتراض ظروف الاختبار القياسية) ” .

تعني عبارة “يتطلب مساحة من 6 إلى 10 متر مربع تقريبًا لكل كيلوواط p” أنه بالنسبة لإخراج النظام المطلوب البالغ 1 كيلو واط في ظروف الاختبار القياسية ، يلزم مساحة تبلغ من 6 إلى 10 متر مربع تقريبًا.

وبالمقابل ، فإن الترميز “P nominal = 1 kW” للأنظمة الضوئية أفضل من “P = 1 kW p” ، لأن إضافة الإضافات إلى رموز الوحدة لا تتطابق مع المعايير.

علاقة عملية في ألمانيا
تشعُر 1000 واط / متر مربع هو قيمة عابرة في الظروف الحقيقية. يتم الوصول إليها في كثير من الأحيان كلما كان الهواء أكثر وضوحًا كلما اقتربنا من خط الاستواء وارتفاع المستوى أعلى من مستوى سطح البحر. كما يعتمد على مدى قرب الشمس من أعلى نقطة. يتم الوصول إليه عادة في ألمانيا فقط في الساعات الظهيرة من اليوم الذي يتم فيه التصفيق.

كما تُظهر قياسات تردد التشعيع في ألمانيا قياسًا على نصف دقيقة القيم أعلاه. ويمكن أن تصل أيضًا إلى 1500 واط / متر مربع بسبب الانعكاس والتشتت. ونظراً للتوافر المؤقت المؤقت وحقيقة أن العاكسات عادة ما تكون مصممة للإشعاع البالغ 1000 وات / م وأقل (الحد الأقصى الاقتصادي) ، فإنها نادراً ما تُستخدم. الحد الأقصى للإشعاع عند حافة الغلاف الجوي للأرض يتوافق مع ثابت الطاقة الشمسية E 0 وهو 1367 واط / متر مربع.

في التشغيل العادي ، عادة ما تكون وحدات الطاقة الشمسية أو الخلايا الشمسية ذات درجة حرارة تشغيل أعلى بكثير من 25 درجة مئوية المقدمة في الاختبار ، وبالتالي تكون كفاءة أقل بنسبة تصل إلى 20٪ وانخفاض في مستوى الطاقة الفعلي ، نظراً لتشعيع 1 كيلو وات / متر مربع. وهي عبارة عن محاذاة جامدة بشكل عام لنظام كهروضوئي ثابت ، ونادرًا ما تتم محاذاة الخلايا بشكل متعامد تمامًا مع الضوء الساقط ، حيث يتم تقليل الإشعاع بواسطة جيب تمام زاوية الإصابة.

يستخدم المؤشر في Watt Peak لمقارنة الوحدات الشمسية المكوِّنة للضوء من مختلف الإنتاج في كفاءتها وأبعاد المكونات المختلفة للنظام الشمسي. لا يمكن استخدامه كمؤشر وحيد لتوصيف النظام الكهروضوئي ، كما هو الحال بالنسبة لعائد الطاقة وللاقتصاد من المعلمات الأساسية للنظام مثل الجسم (الفضاء المفتوح ، السقف ، المتعقب) والموقع ، د. H. درجة العرض وما يرتبط بها متوسط ​​الإشعاع ، أو السائد في الموقع الظروف المناخية مثل درجة الحرارة يتم تجاهلها.

باختصار ، بالنسبة لنظام الضوئية المتحقق فعلاً ، لا تتطابق مواصفات القوة في ذروة watts مع القدرة القصوى أو الطاقة المستمرة. وبما أن ظروف الإشعاع غالباً ما تكون أسوأ ، وعادةً ما تكون الوحدات أكثر دفئًا من ظروف الاختبار القياسية ، فإن قوة الذروة تتحقق عمليًا فقط بشكل متقطع وحتى نادرًا ما يتم تجاوزها.