Puterea nominală (fotovoltaică) - Nominal power (photovoltaic)
Puterea nominală este capacitatea plăcii de identificare a dispozitivelor fotovoltaice (PV), cum ar fi celulele solare , modulele și sistemele , și este determinată prin măsurarea curentului electric și a tensiunii într-un circuit , în timp ce variază rezistența în condiții definite cu precizie. Puterea nominală este importantă pentru proiectarea unei instalații pentru a dimensiona corect cablarea și convertoarele acesteia .
Puterea de vârf nu este aceeași cu puterea în condiții reale de radiație. În practică, acest lucru va fi cu aproximativ 15-20% mai mic din cauza încălzirii considerabile a celulelor solare. Mai mult, în instalațiile în care energia electrică este transformată în curent alternativ , cum ar fi centralele solare, capacitatea totală reală de producere a energiei electrice este limitată de invertor , care este de obicei dimensionat la o capacitate de vârf mai mică decât sistemul solar din motive economice. Deoarece puterea DC de vârf este atinsă doar câteva ore în fiecare an, utilizarea unui invertor mai mic permite economisirea de bani pe invertor în timp ce tăiați (pierdeți) doar o porțiune foarte mică din producția totală de energie. Capacitatea centralei după conversia DC-AC este de obicei raportată în W AC , spre deosebire de W p sau W DC .
Condiții standard de testare
Puterea nominală a dispozitivelor fotovoltaice este măsurat în condiții standard de testare (STC), specificate în standarde , cum ar fi IEC 61215, IEC 61646 și UL 1703. În mod specific, intensitatea luminii este de 1000 W / m 2 , cu un spectru similar cu lumina soarelui lovirea suprafața pământului la latitudine 35 ° N vara ( masă de aer 1,5), temperatura celulelor fiind de 25 ° C. Puterea este măsurată în timp ce se variază sarcina rezistivă a modulului între un circuit deschis și unul închis (între rezistența maximă și cea minimă). Cea mai mare putere astfel măsurată este puterea „nominală” a modulului în wați . Această putere nominală împărțită la puterea luminii care cade pe o anumită zonă a unui dispozitiv fotovoltaic (suprafață × 1000 W / m 2 ) definește eficiența acestuia , raportul dintre puterea electrică a dispozitivului și energia incidentă.
Watt-peak
Biroul Internațional de Măsuri și Greutăți , care menține SI-standardul , statele că unitatea fizică și simbolul său nu ar trebui utilizate pentru a furniza informații specifice cu privire la o anumită cantitate fizică și că nici nu ar trebui să fie singura sursă de informații cu privire la o cantitate. Cu toate acestea, engleza colocvială uneori combină puterea cantității și unitatea sa utilizând unitatea non-SI watt-peak și simbolul non-SI W p prefixat ca în SI, de exemplu kilowatt-peak (kW p ), megawatt-peak (MW p ), etc. Ca atare, o astfel de instalație fotovoltaică poate fi descrisă, de exemplu, ca având „un kilowatt-vârf” în sensul „un kilowatt de putere de vârf”. În mod similar în afara SI, puterea de vârf este uneori scrisă ca "P = 1 kW p " spre deosebire de "P vârf = 1 kW". În contextul instalațiilor fotovoltaice domestice, kilowatul (kW) este cea mai comună unitate pentru puterea de vârf, uneori indicată ca kW p .
Conversie de la DC la AC
Energia solară trebuie convertită din curent continuu ( curent continuu, deoarece este generat de la panou) în curent alternativ ( curent alternativ) pentru a fi injectat în rețeaua electrică. Deoarece panourile solare generează puterea de vârf doar câteva ore în fiecare an, iar convertoarele de curent continuu la curent alternativ sunt scumpe, convertoarele sunt de obicei dimensionate pentru a fi mai mici decât puterea de curent continuu de vârf a panourilor. Aceasta înseamnă că timp de câteva ore în fiecare an vârfurile sunt „ tăiate ” și se pierde energia suplimentară. Acest lucru are un impact foarte mic asupra energiei totale generate pe parcursul unui an, dar economisește o cantitate considerabilă de echilibru al costurilor sistemului (BOS). Datorită subdimensionării convertoarelor, valorile de curent alternativ ale centralelor solare sunt în general semnificativ mai mici decât valorile de curent continuu, până la 30%. La rândul său, aceasta mărește factorul de capacitate anual calculat al instalației. Reducerea puterii de vârf și decuparea aferentă este diferită de pierderile suferite în conversia de la DC la AC, care se întâmplă la orice nivel de putere și sunt de obicei relativ mici.
Majoritatea țărilor se referă la capacitatea nominală instalată a plăcilor de identificare a sistemelor și panourilor fotovoltaice prin numărarea puterii de curent continuu în watt-peak, denumită W p , sau uneori W DC , la fel ca majoritatea producătorilor și organizațiilor din industria fotovoltaică, cum ar fi Solar Energy Industries Association ( SEIA), Asociația Europeană a Industriei Fotovoltaice (EPIA) sau Agenția Internațională pentru Energie ( IEA-PVPS ). Unele reglementări ale rețelei pot limita puterea de curent alternativ a unui sistem fotovoltaic la doar 70% din puterea nominală de vârf DC (Germania). Datorită acestor două valori diferite, organizațiile internaționale trebuie să reconvertească cifrele interne oficiale din țările menționate mai sus înapoi la producția brută DC pentru a raporta implementarea globală PV coerentă în watt-peak.
Pentru a clarifica dacă puterea nominală de ieșire (watt-peak, W p ) este de fapt DC sau deja convertită în AC, este uneori denotată în mod explicit ca MW DC și MW AC sau kW DC și kW AC . W AC convertit este adesea scris ca „MW (AC)”, „MWac” sau „MWAC”. La fel ca pentru W p , aceste unități nu sunt compatibile cu SI, dar sunt utilizate pe scară largă. În California, de exemplu, unde capacitatea nominală este dată în MW AC , se presupune o reducere de 15% a conversiei de la DC la AC.
Cost pe watt
Deși watt-peak este o măsură convenabilă și este numărul standardizat din industria fotovoltaică pe care se bazează prețurile, vânzările și creșterea, este, fără îndoială, nu cel mai important număr pentru performanța reală. Deoarece sarcina unui panou solar este de a genera energie electrică la un cost minim, cantitatea de energie pe care o generează în condiții de viață reală în raport cu costul său ar trebui să fie cel mai important număr de evaluat. Acest cost pe watt este utilizat pe scară largă în industrie.
Se poate întâmpla ca un panou al mărcii A și un panou al mărcii B să dea exact același watt-peak în testul de laborator, dar puterea lor de putere este diferită într-o instalație reală. Această diferență poate fi cauzată de rate de degradare diferite la temperaturi mai ridicate. În același timp, deși marca A poate fi mai puțin productivă decât marca B, la fel de bine poate costa mai puțin, astfel are potențialul de a deveni financiar avantajos. Un scenariu alternativ poate fi, de asemenea, adevărat: un panou mai scump poate produce atât de multă putere, încât va depăși financiar un panou mai ieftin. Este necesară o analiză exactă a performanței pe termen lung în raport cu costul, atât inițial cât și în curs de desfășurare, pentru a determina care grup poate conduce proprietarul la rezultate financiare mai bune.
Putere de ieșire în condiții reale
Producția sistemelor fotovoltaice variază în funcție de intensitatea soarelui și de alte condiții. Cu cât este mai mult soare, cu atât mai multă putere va genera modulul PV . Pierderile, în comparație cu performanța în condiții optime, vor apărea din cauza alinierii non-ideale a modulului în înclinare și / sau azimut, temperatură mai mare, nepotrivirea puterii modulului (deoarece panourile dintr-un sistem sunt conectate în serie, modulul cu performanțe reduse definește performanța șirul căruia îi aparține), factorul de îmbătrânire, murdărirea și conversia DC în AC. Puterea pe care o generează un modul în condiții reale poate depăși puterea nominală atunci când intensitatea luminii solare depășește 1000 W / m 2 (ceea ce corespunde aproximativ cu amiaza de vară în, de exemplu, Germania), sau când iradierea solară este aproape de 1000 W / m 2 se întâmplă la temperaturi mai scăzute.
Evaluarea puterii nominale a centralelor solare fotovoltaice nu este comparabilă cu clasificarea MCR a plăcuței de identificare a centralelor electrice convenționale, deoarece există o diferență mare între puterile sale de curent continuu și curent alternativ (30% până la 40%). Puterea netă care poate fi alimentată de o centrală nucleară cu cărbune / nuclear este de aproximativ 90% din placa de identificare MCR după deducerea consumului intern. În mod similar pentru CCGT , aproximativ 97% din ratingul site-ului și pentru GTPP sau hidrocentrală peste 99% din ratingul site-ului. Costul de instalare / MW dat în general pentru energia solară fotovoltaică pe baza capacității de curent continuu este înclinat în comparație cu MCR net al altor surse de generare a energiei (inclusiv energia eoliană și energia termică solară ). Costul real al instalării fotovoltaice solare este cu aproximativ 50% mai mare pentru a fi comparat cu MCR net al altor surse pentru a da o intrare egală (MW) rețelei de curent alternativ.