公称電力（太陽光発電）

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え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、ケーブルとコンバータの寸法を正しく決定するための設備設計に重要です。^[1]

公称電力は、それが決定される試験条件が太陽からの最大放射に似ているため、ピーク電力とも呼ばれます。したがって、この量は、晴れた日にパネルを太陽に対して垂直に向けた場合のパネルの理論上の最大発電量に近いものです。公称電力は、通常、実際の放射条​​件下では達成されません。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、太陽光発電所など、電気をAC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サイズ設定されています。ピークDC電力に達するのは年間で数時間だけなので、小型のインバータを使用すると、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だけを削減(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。

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 で、スペクトルは夏 (}エアマス1.5)に北緯 35 度で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に当たる光電力 (領域 × 1000 W/m ² ) で割ると、その効率、つまり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。

家庭用太陽光発電設備の文脈では、キロワット（記号kW）が公称電力の最も一般的な単位です。たとえば、P_ピーク= 1 kWです。口語英語では、非標準のラベルであるワットピーク（記号W _p）を使用して、電力の量とその単位を混同することがあります。これは、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可能性があります。たとえば、太陽光発電設備は「1キロワットピークの電力」（「P = 1 kW _p」）を持つと説明される場合があります。^[2] ただし、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ために想定される条件に関する特定の情報を提供するために使用されるべきではありません。^[3]

太陽光発電は、直流(パネルから生成される 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。ソーラー パネルは 1 日に数時間だけピーク電力を生成するため、DC から AC へのコンバーターは高価です。そのため、コンバーターのサイズは通常、パネルのピーク DC 電力よりも小さくなります。つまり、1 日に数時間、ピークが「クリップ」され、余分なエネルギーが失われます。これは、年間で生成される総エネルギーにはほとんど影響しませんが、システムのバランス(BOS) コストを大幅に節約します。コンバーターのサイズが小さいため、太陽光発電所の AC 定格は、通常、DC 定格よりも大幅に低く、最大 30% 低くなります。これにより、計算された発電所の年間容量係数が増加します。ピーク電力のダウンレート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。DC から AC への変換で発生する損失は、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で表し、 W _{pと表記しています}^[4]。また、W _{DCと表記する場合もあります。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AC出力を公称直流ピーク電力の70％程度に制限する場合があります（ドイツ）。これら2つの異なる基準があるため、国際機関は、ワットピークでの一貫した世界的なPV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DCなのか、すでにAC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準拠ではありませんが、広く使用されています。たとえば、定格容量がMW _ACで示されているカリフォルニアでは、DCからAC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、太陽光の強さやその他の条件によって異なります。太陽光が強いほど、PV モジュールはより多くの電力を生成します。最適な条件での性能と比較した損失は、傾斜や方位角のモジュールの不理想的な配置、高温、モジュール電力の不一致 (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、それ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 への変換により発生します。実際の条件でモジュールが生成する電力は、太陽光の強さが 1000 W/m ² (これは、たとえばドイツでの夏の正午にほぼ相当します) を超える場合、または低温で 1000 W/m ²に近い太陽光照射が発生した場合に、公称電力を超えることがあります。