Номинальная мощность — это номинальная мощность фотоэлектрических (PV) устройств, таких как солнечные элементы, панели и системы, и определяется путем измерения электрического тока и напряжения в цепи при изменении сопротивления в точно определенных условиях. Эти Стандартные условия испытаний (STC) указаны в стандартах, таких как IEC 61215, IEC 61646 и UL 1703; в частности, интенсивность света составляет 1000 Вт / м2, со спектром, подобным солнечному свету, который поражает земную поверхность на широте 35 ° с. ш. летом (воздушная масса 1,5), причем температура клеток составляет 25 ° С. Мощность измеряется при изменении резистивной нагрузки на модуль между открытым и замкнутым контурами (между максимальным и минимальным сопротивлением). Максимальная измеренная мощность — это «номинальная» мощность модуля в ваттах. Эта номинальная мощность, деленная на мощность света, которая падает на заданную площадь фотоэлектрического устройства (площадь × 1000 Вт / м2), определяет ее эффективность, отношение электрической мощности устройства к падающей энергии.

Номинальная мощность важна для проектирования установки, чтобы правильно измерить свои кабели и преобразователи. Если доступная площадь ограничена эффективностью солнечных батарей, а вместе с ней также имеет значение номинальная мощность на площадь (например, кВт / м2). Для сравнения модулей, цена за номинальную мощность (например, $ / W) имеет значение. Для физической ориентации и местоположения конкретной установки важна ожидаемая годовая добыча (например, кВтч) на годовое производство, предполагающее номинальную мощность, т. Е. Коэффициент мощности. При прогнозируемом коэффициенте мощности цена за прогнозируемое годовое производство (например, $ / кВтч) может быть оценена для данной установки. Наконец, с прогнозируемой стоимостью производства можно оценить амортизацию стоимости установки.

Пиковая мощность не совпадает с мощностью в реальных условиях излучения. На практике это будет примерно на 15-20% ниже из-за значительного нагрева солнечных элементов. Более того, в установках, где электроэнергия преобразуется в переменную, например, солнечные электростанции, фактическая общая мощность генерирования электроэнергии ограничена инвертором, который обычно имеет меньшую пиковую мощность, чем солнечная система по экономическим соображениям. Поскольку максимальная мощность постоянного тока достигается только в течение нескольких часов в год, использование меньшего инвертора позволяет сэкономить деньги на инверторе при отсечении (расточительстве) только очень небольшой части общего объема производства энергии. Мощность электростанции после преобразования DC-AC обычно сообщается в WAC, а не Wp или WDC.

Определение
Watt Peak относится к электроэнергии, поставляемой солнечными модулями в стандартных условиях испытаний (STC) со следующими параметрами:

Температура ячейки = 25 ° C
Irradiance = 1000 Вт / м²
Спектр солнечного света в соответствии с AM = 1,5.

Ватт-пик
Международное бюро мер и весов, которое поддерживает стандарт SI, утверждает, что физическую единицу и ее символ не следует использовать для предоставления конкретной информации о данном физическом количестве и что ни один из них не должен быть единственным источником информации о количестве. Тем не менее, разговорный английский иногда связывает мощность количества и ее единицу, используя ватт-пик не-SI, а символ W-не-SI Wp, префикс как внутри SI, например киловатт-пик (кВт-ч), мегаватт-пик (MWp), и т. д. Таким образом, фотоэлектрическую установку можно, например, описать как имеющую «один киловатт-пик» в значении «один киловатт пиковой мощности». Аналогично, вне SI, пиковая мощность иногда записывается как «P = 1 кВт», а не «Ppeak = 1 кВт». В контексте отечественных установок PV киловатт (кВт) является наиболее распространенным устройством для максимальной мощности, иногда обозначаемым как кВт.

Выходная мощность в реальных условиях
Выход фотогальванических систем зависит от интенсивности солнечного света и других условий. Чем больше солнца, тем больше энергии будет генерировать PV-модуль. Потери по сравнению с производительностью в оптимальных условиях будут возникать из-за неидеального выравнивания модуля в наклоне и / или азимуте, более высокой температуре, несоответствии мощности модуля (так как панели в системе последовательно соединены, самый низкий исполняющий модуль определяет производительность строка, к которой она принадлежит), загрязнение и преобразование постоянного тока в переменный. Мощность, создаваемая в реальных условиях, может превышать номинальную мощность, когда интенсивность солнечного света превышает 1000 Вт / м2 (что примерно соответствует полудену летом летом, например, в Германии) или когда происходит солнечное облучение, близкое к 1000 Вт / м2 при более низких температурах.

Преобразование из DC в AC
Большинство стран ссылаются на установленную номинальную мощность паспортной таблички PV-систем и панелей путем подсчета мощности постоянного тока в ватт-пике, обозначаемой как Wp, а иногда и WDC, как и большинство производителей и организаций фотоэлектрической промышленности, таких как SEIA, SPE или IEA- PVPS.

Однако в некоторых местах мира номинальная мощность системы указывается после преобразования мощности в переменную. Эти места включают Канаду, Японию (с 2012 года), Испанию и некоторые части Соединенных Штатов. AC вместо DC также предоставляется для большинства электростанций PV на основе полезной мощности, использующих технологию CdTe. Основное различие заключается в небольшом проценте (около 5%, согласно IEA-PVPS) энергии, теряемой при конверсии DC-AC. Кроме того, некоторые сетевые правила могут ограничивать выход системы PV до 70% от номинальной мощности постоянного тока (Германия). В таких случаях разница между номинальной пиковой мощностью и преобразованным выходом переменного тока может составлять до 30%. Из-за этих двух разных показателей международные организации должны перевести официальные внутренние данные из вышеупомянутых стран обратно на исходный выпуск постоянного тока, чтобы сообщать о согласованном глобальном развертывании PV в ватт-пике.

Чтобы уточнить, является ли номинальная мощность («ватт-пик», Wp) фактически DC или уже преобразована в переменный ток, ее иногда явно обозначают как, например, MWDC и MWAC или kWDC и kWAC. Преобразованный WAC также часто записывается как «MW (AC)», «MWac» или «MWAC». Как и для Wp, эти устройства не совместимы с SI, но широко используются. Например, в Калифорнии, где номинальная мощность указана в MWAC, предполагается потеря 15% при конверсии из постоянного тока в переменный. Это может быть чрезвычайно запутанным не только для неспециалистов, поскольку эффективность конверсии улучшается почти до 98 процентов, то могут меняться сетевые правила, некоторые производители могут отличаться от остальной отрасли, и страны, такие как Япония, могут принять разные показатели от одного года к другому.

Выходная мощность в реальных условиях
Выходная мощность фотогальванической системы зависит от интенсивности солнечной радиации и других обстоятельств. Больше солнечной радиации означает более высокую эффективность фотоэлектрического модуля. Потери могут быть вызваны ненаправленной ориентацией модуля (наклоном и / или ориентацией) при высокой температуре, плохом функционировании модуля, загрязнении и преобразовании постоянного тока в переменный ток. Важно знать, что максимальная мощность модуля может легко превышать номинальную мощность в любом месте, где интенсивность света выше 1000 Вт / м 2 (примерно эквивалентная полдень в летней Баварии).

Стоимость за ватт
Хотя ватт-пик является удобной мерой и является стандартизированным номером в фотоэлектрической промышленности, на котором основаны цены, объемы продаж и роста, это, возможно, не самый важный показатель для фактической производительности. Поскольку работа солнечной панели заключается в том, чтобы генерировать электроэнергию с минимальными затратами, количество энергии, которое она генерирует в реальных условиях в отношении ее стоимости, должно быть самым важным числом для оценки. Эта мера «стоимость за ватт» широко используется в промышленности.

Может случиться так, что панель из марки A и панель марки B дают точно такой же ватт-пик в лабораторных тестах, но их выходная мощность отличается в реальной установке. Это различие может быть вызвано различными скоростями разложения при более высоких температурах. В то же время, хотя бренд A может быть менее продуктивным, чем бренд B, он может также стоить меньше, поэтому он может стать финансово выгодным. Альтернативный сценарий также может быть правдой: более дорогая панель может производить гораздо больше энергии, чтобы выиграть у нее более дешевую панель в финансовом отношении. Для определения того, какая группа может привести владельца к лучшим финансовым результатам, необходим точный анализ долгосрочной эффективности и стоимости, как первоначальной, так и текущей.

использование
Такие слова, как «Фотогальваническая система имеет мощность 10 кВт» или «Это солнечная система с открытой зоной 1,2 МВт», являются разговорными. Это должно быть формально правильно. «Фотоэлектрическая система имеет номинальную мощность 10 кВт» при условии стандартных условий испытаний »или« Это солнечная система с свободным полем на 1,2 МВт (номинальная мощность в предположении стандартных условий испытаний) ». ,

Утверждение «Требуется площадь от примерно 6 до 10 м² на кВт p» означает, что для желаемой производительности системы мощностью 1 кВт при стандартных условиях испытаний требуется площадь приблизительно от 6 до 10 м².

Соответственно, обозначение «P номинальное = 1 кВт» для фотоэлектрических систем предпочтительнее обозначений «P = 1 кВт p», поскольку добавление дополнений к единичным символам не соответствует стандартам.

Практическая значимость в Германии
Интенсивность 1000 Вт / м² является переходной величиной в реальных условиях. Это достигается тем чаще, чем яснее воздух становится ближе, чем ближе к экватору, а более высокий — над уровнем моря. Это также зависит от того, насколько близко солнце до самой высокой точки. Обычно это достигается в Германии только в полдень в незапятнанный день.

Измерения частоты облучения в Германии, измеренные на полминуты, также показывают значения выше. Из-за отражения и рассеяния они могут достигать 1500 Вт / м². Из-за временной кратковременной доступности и того факта, что инверторы обычно предназначены для освещенности 1000 Вт / м и ниже (экономический максимум), они редко используются. Максимум освещенности на краю земной атмосферы соответствует солнечной постоянной E 0 и составляет 1367 Вт / м².

При нормальной работе солнечные модули или солнечные элементы обычно имеют гораздо более высокую рабочую температуру, чем 25 ° С, предусмотренные в тесте, и, следовательно, имеют до 20% меньшую эффективность и соответственно меньшую фактическую выходную мощность при облучении 1 кВт / м². Обычно жесткое выравнивание фиксированной фотоэлектрической системы, ячейки редко выровнены точно перпендикулярно падающему свету, в результате чего излучение уменьшается на косинус угла падения.

Индикация в Watt Peak используется для сравнения объединенных солнечных модулей от разных производств по эффективности и размерам различных компонентов солнечной системы. Он не может использоваться в качестве единственного признака для характеристики фотогальванической системы, так как для выхода энергии и для экономии системных параметров, таких как тело (открытое пространство, крыша, гусеница) и сайт, d. H. степень широты и связанная с ней средняя освещенность или преобладающие на месте климатические условия, такие как температура, игнорируются.

Таким образом, для фактически реализованной фотогальванической системы спецификация мощности в пике ватт не соответствует максимальной мощности или постоянной мощности. Поскольку условия излучения часто хуже, а модули обычно намного теплее, чем при стандартных условиях испытаний, пиковая мощность достигается на практике только спорадически и даже реже.