太陽光発電における公称電力

公称電力は、太陽電池、パネルおよびシステムなどの光起電(PV)装置の銘板容量であり、回路内の電流および電圧を測定し、正確に規定された条件下で抵抗を変化させることによって決定される。 これらの標準試験条件(STC)は、IEC 61215、IEC 61646およびUL 1703のような規格で規定されています。 具体的には、光強度は1000W / m2であり、夏の緯度35度N(太陽光1.5)の地表に当たる太陽光に似たスペクトルを持ち、細胞の温度は25℃です。 電力は、開回路と閉回路の間のモジュールの抵抗負荷(最大抵抗と最小抵抗の間)を変化させながら測定されます。 このように測定された最高出力は、モジュールの「公称」電力(ワット)です。 この公称電力を光起電力装置の所定の領域(面積×1000W / m2)に割った光出力で割ったものが、その効率、すなわち入射エネルギーに対する装置の電気出力の比を定義する。

定格電力は、配線およびコンバータの寸法を正しく設定するために、設置を設計する上で重要です。 利用可能な領域が太陽電池の効率に制限されている場合、それに伴い面積当たりの公称電力(例えばkW / m2)も関連します。 モジュールを比較する場合、名目電力当たりの価格(例:$ / W)が適切です。 所与の設備の物理的な向きおよび位置について、公称出力を仮定した年間生産量(例えば、kWh)を予測する。すなわち、容量係数が重要である。 計画された容量係数を使用すると、年間生産量(例えば、$ / kWh)当たりの価格を、特定の設備について推定することができる。 最後に、プロダクションの見積もり額で、設備コストの償却額を見積もることができます。

ピーク電力は実際の放射条​​件での電力と同じではありません。 実際には、これは、太陽電池のかなりの加熱のために約15〜20%低くなる。 さらに、太陽光発電所のような電気をACに変換する設備では、実際の総発電容量はインバータによって制限されており、通常は経済的理由からソーラーシステムよりも低いピーク容量である。 ピークDC電力は毎年数時間しか到達しないため、より小さなインバータを使用することにより、総エネルギー生産量のごく一部をクリッピング(浪費)しながらインバータに節約することが可能になる。 DC-AC変換後の発電所容量は、通常WpまたはWDCではなくWACで報告されます。

定義
ワット・ピークは、以下のパラメータを有する標準試験条件(STC)下で太陽電池モジュールによって供給される電力を指す。

セル温度= 25℃
照射放射= 1000W /m²
AM = 1.5に従う日光スペクトル。

ワットピーク
SI標準を維持している国際重量測定措置局は、物理的単位とそのシンボルを特定の物理量に関する特定の情報を提供するために使用すべきではなく、量に関する唯一の情報源であるべきでないことを述べている。 それにもかかわらず、口語英単語は時々、SI単位のワット・ピークと非SI記号Wpを使用して数量のパワーとその単位を組み立てます(例:キロワット・ピーク(kWp)、メガワット・ピーク(MWp)そのような光起電装置は、例えば、「ピーク電力1キロワット」の意味で「1キロワット・ピーク」を有するものとして説明することができる。 SIの外側で同様にピーク電力は「Ppeak = 1kW」ではなく「P = 1kWp」と記述されることがあります。 国内PV設置の状況では、キロワット(kW)がピーク電力の最も一般的な単位であり、ときにはkWpとして記載される。

実際の状態での出力
太陽光システムの出力は、日照の強さおよび他の条件によって変化する。 太陽が多くなればなるほど、PVモジュールはより多くの電力を生成します。 最適条件での性能と比較して、損失は、傾斜および/または方位角、より高い温度、モジュールの電力不一致(システム内のパネルが直列に接続されているため、最も性能の低いモジュールがそれが属する文字列)、汚れ、DCからACへの変換。 モジュールが実際の状態で生成する電力は、太陽光の強度が1000W / m2(例えば、ドイツの夏のおおよその日に相当)を超えるか、または1000W / m2に近い日射が起こると、公称電力を超えることがありますより低い温度で。

DCからACへの変換
ほとんどの国では、SEA、SPE、IEAなどの太陽光発電業界の大部分のメーカーや組織と同様に、Wp、時にはWDCと呼ばれるワットピーク時のDC電力を数えて、PVシステムとパネルの取り付けられた名目銘板容量を参照しています。 PVPS。

しかし、世界のいくつかの場所では、出力がACに変換された後、システムの定格容量が与えられます。 カナダ、日本(2012年以降)、スペイン、米国の一部地域などです。 CdTe技術を使用するほとんどの実用規模のPV発電所では、DCではなくACが与えられます。 主な違いは、DC-AC変換中に失われるエネルギーの割合が小さい(IEA-PVPSによれば約5%)ことにあります。 さらに、一部のグリッド規制では、PVシステムの出力を公称DC電力(ドイツ)の70%に制限する場合があります。 そのような場合、公称ピーク電力と変換されたAC出力との差は、従って、30%にもなり得る。 これらの2つの異なる指標のために、国際機関は、ワット・ピークで一貫性のあるグローバルなPV配備を報告するために、上記の国の公式の国内数値を元のDC出力に戻す必要があります。

公称出力(「ワットピーク」、Wp)が実際にDCであるかACに変換済みであるかを明確にするために、MWDC、MWAC、kWDC、kWACなどと明示されることがあります。 変換されたWACは、しばしば「MW(AC)」、「MWac」または「MWAC」と書かれています。 Wpの場合と同様に、これらのユニットはSI互換ではありませんが、広く使用されています。 例えば、カリフォルニア州では、定格容量がMWACで与えられる場合、DCからACへの変換では15%の損失が想定される。 これは、変換効率がほぼ98%に向上し、グリッド規制が変更される可能性があり、製造業の一部が他の業界と異なる場合があり、日本などの国々は、 1年ごとに異なるメトリック

実際の出力電力
太陽光発電システムの出力電力は、太陽放射の強度および他の状況に依存する。 より多くの太陽放射は、より高い光起電力モジュールの性能を意味する。 損失は​​、高温、低モジュール性能、汚れ、およびACへのDC変換によるモジュールの無方向性の方向(傾きおよび/または向き)に起因する可能性がある。 光強度が1000 W / m 2(夏場の夏の正午にほぼ相当)以上の場所では、モジュールの最大電力が定格電力を容易に超えることができることを知っておくことが重要です。

ワットあたりのコスト
ワットピークは便利な手段であり、太陽光発電業界の標準化された数値であり、価格、販売数、および成長数に基づいていますが、実際のパフォーマンスにとっては最も重要な数字ではありません。 ソーラーパネルの仕事は最小限のコストで電力を発生させることであるため、コストに関して実生活条件下で発電する電力の量は、評価する最も重要な数値でなければなりません。 この「ワット当たりのコスト」測定値は業界で広く使用されています。

ブランドAのパネルとブランドBのパネルは、実験室テストではまったく同じワットピークを示しますが、実際の設置では出力が異なります。 この差は、より高い温度で異なる分解速度によって引き起こされる可能性がある。 同時に、ブランドAはブランドBよりも生産性が低下する可能性がありますが、コストが低くなる可能性があるため、財務的に有利になる可能性があります。 別のシナリオも当てはまります。より高価なパネルは、はるかに多くの電力を生成し、より安価なパネルよりも財務的に優れているかもしれません。 所有者をより良い財務結果に導くことができるパネルを決定するためには、長期的なパフォーマンス対コストの正確な分析が必要です。

つかいます
「太陽光発電システムの容量が10kWp」や「1.2MWpの太陽光発電システム」などの言葉は、大胆に言います。 標準的な試験条件を仮定して10 kWの定格電力を有する」または「これは1.2MWの自由場太陽系(標準試験条件を前提とした定格電力)である」という形式的に正しいものでなければならない。 。

「1平方キロメートルあたり約6~10m2の面積が必要」という声明は、標準試験条件下で1kWの所望のシステム出力に対して約6~10m2の面積が必要であることを意味する。

これに対応して、太陽光発電システムの表記「P nominal = 1 kW」は、単位記号への追加の追加が規格に準拠していないため、表記「P = 1 kW p」よりも好ましい。

ドイツの実用性
1000W / m2の放射照度は現実の条件下では一時的な値です。 それは、空気がより明確になるほど、赤道に近づくほど高くなり、高いものは海面上にあるほど、より多くの人々が到達する。 また、太陽がどれほど近づくかによって決まります。 それは、通常、日曜日の正午の時間にのみドイツで行われます。

ドイツでの照射頻度の測定は、半分で測定しても上記の値を示しています。 これらはまた、反射および散乱のために1500W / m2まで到達することができる。 一時的な在庫不足と、インバータが通常1000W / m以下の放射照度(経済的な最大値)に対して設計されているため、ほとんど使用されていません。 地球大気の端部における放射照度の最大値は、太陽定数E 0に対応し、1367W / m2である。

通常の動作では、ソーラーモジュールまたは太陽電池は、通常、試験で提供される25℃よりもはるかに高い動作温度を有し、したがって、1kW / cm 2の照射を与えた場合、最大20%低い効率およびそれに対応してより低い実際の出力を有する。 m²。 固定された光起電力システムの一般的に堅いアライメントでは、セルは入射光に対して正確に垂直に揃えられることはほとんどなく、それによって放射照度は入射角の余弦だけ減少する。

Watt Peakの指標は、異なる生産からの同一の広がりの太陽電池モジュールの効率とソーラーシステムのさまざまなコンポーネントの寸法の比較に使用されます。 それは、太陽光発電システムの特徴付けのための唯一の指標として、エネルギー収量およびシステムの経済性(例えば、開放空間、屋根、追跡された)、およびサイトdの必須パラメータについての唯一の指標として使用することはできません。 H.緯度の度合いおよびそれに伴う平均放射照度または温度などの現場気候条件での優勢は無視される。

要約すると、実際に実現された太陽光発電システムでは、ワットピークでの電力の仕様は、最大電力または連続電力に対応していない。 放射条件はしばしば悪化し、モジュールは標準的な試験条件よりも通常は非常に暖かいので、ピーク電力は実際には散発的にしか達成されず、それを上回ることはめったにありません。