光伏发电的标称功率

标称功率(Nominal power)是光伏(PV)设备(例如太阳能电池,面板和系统)的铭牌容量,并且通过测量电路中的电流和电压来确定,同时在精确定义的条件下改变电阻。 这些标准测试条件(STC)在IEC 61215,IEC 61646和UL 1703等标准中规定; 具体而言,光强为1000 W / m2,其光谱与夏季(气质1.5)在北纬35°N处撞击地球表面的光相似,电池温度为25°C。 在改变开路和闭路之间的模块上的电阻负载(在最大和最小电阻之间)的同时测量功率。 这样测量的最高功率是模块的“标称”功率,单位为瓦特。 该标称功率除以落在光伏器件的给定区域上的光功率(面积×1000W / m 2)定义了其效率,即器件的电输出与入射能量的比率。

标称功率对于设计安装非常重要,以便正确确定其布线和转换器的尺寸。 如果可用面积有限,则太阳能电池效率以及与之相关的每面积标称功率(例如kW / m2)也是相关的。 对于比较模块,每个标称功率的价格(例如$ / W)是相关的。 对于给定安装的物理方向和位置,假设标称功率即容量因子很重要,则每年产量的预期年产量(例如kWh)是重要的。 利用预计的容量系数,可以估算给定安装的每个预计年产量(例如$ / kWh)的价格。 最后,根据生产的预计值,可以估算安装成本的摊销。

峰值功率与实际辐射条件下的功率不同。 在实践中,由于太阳能电池的相当大的加热,这将降低约15-20%。 此外,在电力转换为AC的装置中,例如太阳能发电厂,实际的总发电量受到逆变器的限制,逆变器通常由于经济原因而设置在比太阳能系统低的峰值容量。 由于每年仅达到峰值直流功率几小时,因此使用较小的逆变器可以节省逆变器的费用,同时削减(浪费)仅占总能量产生的很小一部分。 DC-AC转换后的发电厂容量通常在WAC中报告,而不是Wp或WDC。

定义
瓦特峰值是指太阳能模块在标准测试条件(STC)下提供的电功率,具有以下参数:

电池温度= 25℃
辐照度= 1000 W /m²
根据AM = 1.5的阳光光谱。

峰瓦
维持SI标准的国际度量衡局表明,物理单位及其符号不应用于提供有关给定物理量的具体信息,也不应该是数量信息的唯一来源。 尽管如此,口语英语有时会通过使用非SI单位瓦特峰和非SI符号Wp将数量功率与其单位混淆,前缀为SI,例如千瓦峰值(kWp),兆瓦峰值(MWp),因此,这样的光伏设备可以例如被描述为具有“一千瓦峰值”,意思是“一千瓦峰值功率”。 类似地,在SI之外,峰值功率有时写为“P = 1kWp”而不是“Ppeak = 1kW”。 在家用光伏装置的背景下,千瓦(kW)是峰值功率的最常见单位,有时表示为kWp。

实际条件下的功率输出
光伏系统的输出随着日照强度和其他条件而变化。 太阳越多,PV模块产生的功率就越大。 与最佳条件下的性能相比,由于模块在倾斜和/或方位角上的非理想对准,更高的温度,模块功率不匹配,将发生损耗(因为系统中的面板串联连接,性能最低的模块定义了性能它所属的字符串),污染和DC到AC的转换。 当阳光强度超过1000 W / m2(大致相当于夏季中午,例如德国),或当太阳照射接近1000 W / m2时,模块在实际条件下产生的功率可能超过标称功率在较低的温度下。

从DC转换为AC
大多数国家通过计算瓦特峰值的直流功率(表示为Wp,或有时为WDC)来表示光伏系统和面板的已安装标称铭牌容量,大多数制造商和光伏行业组织(如SEIA,SPE或IEA)也是如此。光伏发电系统。

但是,在世界上的某些地方,在将功率输出转换为AC后,会给出系统的额定容量。 这些地方包括加拿大,日本(自2012年起),西班牙和美国的一些地区。 对于大多数使用CdTe技术的公用事业规模的光伏电站,也给出了AC而不是DC。 主要区别在于DC-AC转换期间能量损失的百分比(根据IEA-PVPS约为5%)。 此外,一些电网法规可能将光伏系统的输出限制在其标称直流功率的70%(德国)。 在这种情况下,标称峰值功率和转换后的交流输出之间的差异因此可达30%。 由于这两个不同的指标,国际组织需要将上述国家的官方国内数据重新转换回原始直流输出,以报告瓦特峰值的全球光伏部署。

为了阐明标称功率输出(“瓦特峰值”,Wp)实际上是DC还是已经转换成AC,有时将其明确表示为例如MWDC和MWAC或kWDC和kWAC。 转换后的WAC通常也写为“MW(AC)”,“MWac”或“MWAC”。 与Wp一样,这些单元不符合SI标准,但被广泛使用。 例如,在加利福尼亚州,在MWAC中给出了额定容量,假设从DC到AC的转换损失了15%。 这不仅对非专家非常困惑,因为转换效率已提高到近98%,电网法规可能会发生变化,某些制造商可能与其他行业不同,而日本等国家可能会采用从一年到另一年的不同指标。

在实际条件下输出功率
光伏系统的输出功率取决于太阳辐射的强度和其他情况。 更多太阳辐射意味着更高的光伏模块性能 损失可能是由于模块的非定向取向(倾斜和/或取向),高温,模块性能差,污垢和DC转换为AC。 重要的是要知道,在光强度高于1000 W / m 2的任何地方,模块的最大功率都可以轻易超过额定功率(大致相当于巴伐利亚州夏季中午)。

成本每瓦
尽管瓦特峰值是一种方便的衡量标准,并且是光伏产业中标准化的数字,销售和增长数量的基础,但它可能不是实际性能最重要的数字。 由于太阳能电池板的工作是以最低的成本产生电力,因此它在实际条件下产生的电量与其成本相关应该是最重要的评估数量。 这种“每瓦特成本”措施在该行业中得到广泛应用。

可能发生的是,品牌A的面板和品牌B的面板在实验室测试中给出了完全相同的瓦特峰值,但它们的功率输出在实际安装中是不同的。 这种差异可能是由于较高温度下的不同降解速率造成的。 与此同时,尽管品牌A的生产效率低于品牌B,但它的成本可能更低,因此它具有财务上的优势。 另一种情况也可能是这样:一个更昂贵的面板可能会产生更多的功率,它将在财务上胜过更便宜的面板。 需要对初始和持续的长期绩效与成本进行准确分析,以确定哪个小组可以引导所有者获得更好的财务结果。

使用
诸如“光伏系统具有10kWp的容量”或“这是1.2MWp开放区域太阳能系统”之类的词语通俗地说。 假设标准测试条件为“或”这是一个1.2兆瓦的自由场太阳能系统(在标准测试条件的假设下额定功率),它必须正式正确“光伏系统的额定功率为10千瓦”。 。

声明“每平方公里需要约6至10平方米的面积”是指在标准测试条件下所需的系统输出功率为1千瓦时,需要的面积约为6至10平方米。

相应地,光伏系统的符号“P nominal = 1kW”优于符号“P = 1kW p”,因为单元符号的添加添加不符合标准。

在德国实际相关
在实际条件下,1000 W /m²的辐照度是瞬态值。 越往常越清楚,越靠近赤道的空气越清晰,越高的海平面越高。 它还取决于太阳与最高点的接近程度。 通常只在中午才能到达德国。

在半分钟的基础上测量德国的辐照频率也显示出上述值。 由于反射和散射,这些也可以达到1500 W /m²。 由于暂时的短暂可用性以及逆变器通常设计用于1000 W / m及以下(经济最大值)的辐照度,因此它们很少使用。 地球大气边缘的辐照度最大值对应于太阳常数E 0,为1367 W /m²。

在正常操作中,太阳能模块或太阳能电池通常具有比测试中提供的25℃高得多的工作温度,因此在照射1kW / s时,效率降低20%并且实际功率输出相应地降低。平方米。 固定光伏系统的一般刚性对准,电池很少精确地垂直于入射光对准,由此辐照度被入射角的余弦减小。

Watt Peak中的指示用于比较来自不同生产的共同延伸的太阳能模块的效率和太阳能系统的不同组件的尺寸。 它不能用作光伏系统特性的唯一指示,因为它的能量产量和系统的经济性必不可少的参数,如车身(开放空间,屋顶,轨道)和场地,d。 H.纬度和与之相关的平均辐照度,或在现场气候条件如温度的主导性被忽略。

总之,对于实际实现的光伏系统,以瓦特峰值为单位的功率规格不对应于最大功率或连续功率。 由于辐射条件通常更差并且模块通常比在标准测试条件下更温暖,因此实际上仅偶尔实现峰值功率,甚至更少地超过峰值功率。