公称電力(またはピーク電力)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。公称電力は、ケーブルやコンバータの寸法を正しく決定するために、設備の設計において重要です。[ 1 ]
公称出力は、測定条件が太陽からの最大照射量に似ているため、ピーク出力とも呼ばれます。したがって、この値は、パネルが太陽に対して垂直に配置されている晴れた日のパネルの理論上の最大発電量に近似します。公称出力は、実際の放射線条件下では一般的に達成されません。実際には、太陽電池のかなりの加熱により、実際の条件では約15~20%低い発電量が許容されます。[ 2 ]
さらに、太陽光発電所のように電気を交流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ます。インバータは通常、経済的な理由から太陽光発電システムよりも低いピーク容量で設計されます。ピーク直流電力は毎年数時間しか得られないため、より小型のインバータを使用することで、総発電量のごく一部しか無駄にすることなく、インバータの費用を節約できます。直流から交流への変換後の発電所の容量は、通常、直流電力( W DC)やワットピーク(W p)ではなく、交流電力(W AC )で報告されます。
太陽光発電デバイスの公称出力は、IEC 61215、IEC 61646、UL 1703などの規格で規定されている標準試験条件 (STC)で測定されます。具体的には、光強度は1000 W/m²で、スペクトルは夏季の北緯35度(エアマス1.5)の地球表面に当たる太陽光に類似しており、セルの温度は25 ℃です。出力は、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)の間で変化させながら測定されます。このようにして測定された最大出力が、モジュールの「公称」出力(ワット)です。この公称出力を、太陽光発電デバイスの特定の面積に当たる光出力(面積×1000 W/m² )で割った値が、デバイスの効率、つまり入射エネルギーに対するデバイスの電気出力の比率です。
家庭用太陽光発電設備においては、キロワット(記号 kW)が公称電力の最も一般的な単位であり、例えば Pピーク= 1 kW となります。口語英語では、電力とその単位を混同し、非標準的な表記であるワットピーク(記号 W p)を使用することがあり、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く場合もあります。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」)を持つと表現されることがあります。[ 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 ]
太陽光発電は、パネルから生成される直流(DC)から交流(AC)に変換して電力網に注入する必要があります。太陽光パネルは1日に数時間しか最大出力を生成せず、DC-ACコンバータは高価であるため、コンバータは通常、パネルの最大DC出力よりも小さく設計されます。つまり、1日のうち数時間はピークが「クリッピング」され、余剰エネルギーが失われます。これは年間総発電量にはほとんど影響しませんが、バランスオブシステム(BOS)コストを大幅に削減できます。コンバータのサイズが小さいため、太陽光発電所のAC定格は一般的にDC定格よりも最大30%も低くなります。これにより、発電所の年間設備利用率が計算上増加します。ピーク出力のダウンレーティングとそれに伴うクリッピングは、DCからACへの変換で発生する損失とは異なります。変換損失はどの出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とパネルの設置済み公称定格容量をワットピーク(W pと表記)でDC電力を数えることで示しており、[ 4 ]太陽光発電業界のほとんどのメーカーや組織(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)も同様です。一部のグリッド規制では、太陽光発電システムのAC出力が公称DCピーク電力の70%程度に制限されている場合があります(ドイツ)。これら2つの異なる指標のため、国際機関は、ワットピークでの整合性のある世界的な太陽光発電導入量を報告するために、上記の国の公式国内数値を元のDC出力に再変換する必要があります。[ 5 ]
公称出力電力(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とMW AC、またはkW DCとkW ACと明示的に表記されることがあります。変換されたW ACは、「MW (AC)」、「MWac」、または「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に準拠していませんが、広く使用されています。たとえば、定格容量がMW ACで示されるカリフォルニア州では、直流から交流への変換で15パーセントのダウンレーティングが想定されています。[ 6 ]
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化します。日照量が多いほど、PVモジュールが生成する電力は多くなります。最適な条件下での性能と比較して、モジュールの傾斜角や方位角の不完全さ、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属するストリングの性能を決定します)、経年劣化、汚れ、DC-AC変換などにより、損失が発生します。実際の条件下でモジュールが生成する電力は、日照強度が1000 W/m 2を超える場合(これは、例えばドイツの夏の正午にほぼ相当します)、または1000 W/m 2に近い日射量が低温で発生する場合に、公称電力を超えることがあります。