深入了解太阳能发电系统及其额定出力

从名字可以看出，太阳能发电系统将阳光的能量转换成为电力。这种转换发生在太阳能模块中，也就是通常所指的太阳能板。一个太阳能模块包含大量的太阳电池（见图1-1）。太阳电池是使用地球上最丰富的化学物质之一——硅制成的，硅是构成大部分地壳的沙子和石英的一种成分。

图1-1 太阳能发电系统通常由两个或多个模块组成，模块之间用导线连接到一起，从而形成阵列。每个模块则由很多太阳电池组成，电池用导线串联起来，从而提高电压。

太阳电池通过导线连接到一起，再封装在塑料和玻璃中，成为太阳能模块。塑料和玻璃层保护太阳电池不接触自然环境，特别是潮气。通常，一块支架上安装两个或多个模块并用导线连接到一起。支架和太阳能模块合起来被称为一个阵列。

额定功率和容量

太阳能房屋的房主和安装了太阳能的人，一般用额定功率，也就是额定容量来描述他们的太阳能发电系统。例如，一个房主可能会告诉你她有一个额定3000W的PV系统。额定功率是太阳能模块在标准测试条件（STC）下瞬时输出的瓦数。瓦是功率的单位，用来衡量能量的流动；也用来衡量发电技术，如太阳电池；还用来衡量电力设备，如灯泡。稍后我们将更详细地描述瓦，但请先记住它是一个发电元件出力或耗电元件用电的瞬时单位。

PV模块的额定出力通过在模块上施加1000W/m²的闪光灯来决定，等价于日光直射，同时模块温度保持在77℉（25℃）——稍稍有点温热。这个过程中，太阳光线垂直射到太阳能模块上（光线直射到模块表面可以得到最大的阳光吸收效果）。在标准测试条件下的标称模块提供额定的功率，供买家参考，货比三家。额定出力还用于描述太阳能系统的规模。

大部分居民太阳能发电系统在1000～6000W的范围内，或者说1～6kW（千瓦）（1000W等于1kW）。不过，必须指出的是，一个3kW的PV系统不会在太阳照射的所有时间里都产生3000W的电力，而只在标准测试条件下才产生这个数量的电力。所以，这种标称系统并非那么精确。(www.xing528.com)

户外安装时，PV模块的运行温度一般要比标准测试条件下的高一些，这是由于阳光中的红外线辐射使得PV模块温度升高。为了使PV模块在类似实验室所测的日光直射条件下达到77℉（25℃）的温度，空气温度必须很低——约23～32℉（0～5℃），而这却不是大部分区域的PV模块在一年的大部分时间里的典型温度。这很重要，因为较高的电池温度降低了PV电池的效率。

为了更好地模拟真实的条件，太阳能行业开发了另一种标称系统，称之为PTC，代表PV-USA测试条件（代表电力部门应用规模的PV测试条件）。

PTC是在加利福尼亚州戴维斯市的PV-USA测试场中开发出来的，它更接近于实际的运行条件。在这个标称系统中，环境温度保持在68℉（20℃）。模块面向太阳，当太阳的辐射达到1000W/m²时，测量模块的输出。该测试条件还考虑了风的冷却作用。测试中，离地面10m处的风速为2.24mile/h^[1]（或1m/s）。也就是说，在10m高，或者说33ft^[2]高的地方监测风速）。虽然不同电池的温度也不同，但是在PTC下的典型值约为113℉（45℃）。

一般而言，PTC的标称值比STC的标称值要低大约10%，因为功率输出随温升而降低。温度每上升1℃，功率降低约0.5%。不过，由于PV模块的不同，其PTC与STC的比值迥异。

当你购买PV模块时，我们建议不看制造商给出的铭牌上的标称值，而是去留意PTC标称值。有些制造商会在其规格书上标明这个数据，有些则不标明。你可以在加利福尼亚能源委员会的网站（www.consumerenergycenter.org）上查看PTC标称值。

PV阵列发出的电经过导线流向也属于该系统的另一个元件，逆变器。它把太阳电池产生的直流电转换成我们家庭和办公通常使用的交流电。