公称電力（太陽光発電）
公称出力（またはピーク出力）は、太陽電池、モジュール、システムなどの太陽光発電（PV）デバイスの定格容量です。これは、厳密に定義された条件下で抵抗を変化させながら、回路内の電流と電圧を測定することによって決定されます。公称出力は、設備の設計において、ケーブルやコンバータの適切なサイズを決定する上で重要です。[ 1 ]
公称出力は、太陽からの最大放射量に近い試験条件で測定されるため、ピーク出力とも呼ばれます。したがって、この値は、晴天の日にパネルを太陽に対して垂直に設置した場合の理論上の最大発電量に近い値です。実際の放射量条件下では、公称出力に達することは通常ありません。実際には、太陽電池の発熱がかなり大きいため、実際の条件では発電量は約15～20%低くなります。[ 2 ]
さらに、太陽光発電所など、電気を交流に変換する施設では、実際の総発電量はインバータによって制限されます。インバータのピーク容量は、経済的な理由から太陽光発電システムよりも低いサイズに設定されるのが一般的です。ピークDC電力に達するのは年間数時間だけなので、小型のインバータを使用することで、インバータにかかる費用を節約しながら、総エネルギー生産量のごく一部のみを削減（無駄に）することができます。DC-AC変換後の発電所の容量は、通常、 W DCまたはワットピーク（W p ）ではなく、 W ACで報告されます。
標準試験条件
 |
PV デバイスの公称電力は、IEC 61215、IEC 61646、UL 1703 などの規格で指定されている標準テスト条件(STC) で測定されます。具体的には、光強度は 1000 W/m 2、スペクトルは夏季の北緯 35 度 (エアマス1.5) の地表に当たる太陽光に似ており 、セルの温度は 25 °C です。モジュールの抵抗負荷を開回路と閉回路 (最大抵抗と最小抵抗の間) の間で変化させながら、電力を測定します。このようにして測定された最大電力が、モジュールの「公称」電力 (ワット単位) です。この公称電力を太陽光発電デバイスの特定の領域 (面積 × 1000 W/m 2 )に当たる光電力で割ると、その効率(デバイスの電気出力と入射エネルギーの比) が定義されます。
ユニット
|
家庭用太陽光発電設備の分野では、公称電力を表す単位としてキロワット（記号kW）が最も一般的な単位です。例えば、P peak = 1 kWです。口語英語では、電力とその単位を非標準的な表記であるワットピーク（記号W p）で混同することがあります。この表記は、キロワットピーク（kW p）、メガワットピーク（MW p ）などのように接頭辞が付けられる場合もあります。例えば、太陽光発電設備は「1キロワットピークの電力」（「P = 1 kW p」）を有すると表現される場合があります。[ 2 ] しかし、国際単位系（SI）では、物理単位（およびその記号）は、特定の物理量を測定する際に想定される条件に関する具体的な情報を提供するために使用すべきではありません。[ 3 ]
DCからACへの変換
太陽光発電は、パネルから発電された直流（DC）から交流（AC）に変換して電力網に供給する必要があります。太陽光パネルは1日に数時間しかピーク電力を発生せず、DC-ACコンバータは高価であるため、コンバータは通常、パネルのピークDC電力よりも小型化されます。つまり、1日に数時間、ピーク電力が「クリップ」され、余分なエネルギーが失われます。これは年間の総発電量にはほとんど影響を与えませんが、バランス・オブ・システム（BOS）コストを大幅に削減します。コンバータの小型化により、太陽光発電所のAC定格は一般的にDC定格よりも大幅に低く、最大30%も低くなります。これにより、発電所の年間設備利用率は計算上増加します。ピーク電力の定格低下とそれに伴うクリップは、DCからACへの変換時に発生する損失とは異なります。DCからACへの変換時に発生する損失は、どの電力レベルでも発生し、通常は比較的小さいものです。
ほとんどの国では、太陽光発電システムおよびパネルの設置定格容量を、ワットピークの直流電力（W pと表記）で計算して参照しています。 [ 4 ]またはW DCで表される場合もあります。これは、太陽エネルギー産業協会（SEIA）、欧州太陽光発電産業協会（EPIA）、国際エネルギー機関（IEA-PVPS）などの太陽光発電業界のほとんどのメーカーや組織でも同様です。一部のグリッド規制では、PVシステムの交流出力が公称直流ピーク電力の70%程度に制限される場合があります（ドイツ）。これらの2つの異なる指標があるため、国際機関は、ワットピークで一貫した世界の太陽光発電導入を報告するために、上記の国の公式国内数値を生の直流出力に再換算する必要があります。[ 5 ]
公称出力（ワットピーク、W p）が実際に直流なのか、それとも既に交流に変換されているのかを明確にするために、MW DCおよびMW AC、あるいはkW DCおよびkW ACと明示的に表記されることがあります。変換後のW ACは、「MW (AC)」、「MWac」、「MWAC」と表記されることもよくあります。W pと同様に、これらの単位はSI単位系に準拠していませんが、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MW ACで示されているため、直流から交流への変換時に15%の定格低下が想定されています。[ 6 ]
実際の条件下での電力出力
|
太陽光発電システムの出力は、日照強度やその他の条件によって変動します。日照強度が強いほど、PVモジュールはより多くの電力を生成します。最適な条件下での性能と比較した場合、モジュールの傾きや方位角の不完全な配置、高温、モジュール出力の不一致（システム内のパネルは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、そのモジュールが属するストリングの性能を決定します）、経年劣化、汚れ、DCからACへの変換などにより、損失が発生します。実際の条件下では、日照強度が1000W/m 2（例えばドイツにおける夏の正午に相当）を超える場合、または低温で1000W/m 2に近い日射が発生した場合、モジュールが生成する電力は公称電力を超える可能性があります。
参考文献
- ^ Die Verwirrung um das Watt-Peak、ワット・ピークをめぐる混乱、2009 年 8 月 14 日。
- ^ a b「キロワットピーク（kWp）とは実際何を意味するのか？」solar-is-future.com 2011年。2015年6月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年6月11日閲覧。
- ^国際度量衡局（2006年）「国際単位系（SI）（PDF）（第8版）」132ページ、ISBN 92-822-2213-6、2021年6月4日にオリジナルからアーカイブ（PDF）され、2021年12月16日に取得
- ^ 「太陽光発電の世界市場展望2014-2018」（PDF） epia.org EPIA - 欧州太陽光発電産業協会 p. 15. 2014年6月25日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2014年6月12日閲覧。
- ^ 「世界の太陽光発電のスナップショット 1992-2014」（PDF） iea-pvps.org/index.php?id=32国際エネルギー機関 — 太陽光発電システムプログラム。2015年3月30日。11ページ。2015年4月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Gipe, Paul (2009年11月20日). 「太陽光発電のAC kWに対するDC変換係数」 . Wind Works . 2013年9月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年1月23日閲覧。
