确定PV模块容量和系统规格的方法与注意事项

PV制造商用各种不同的参数来确定模块的容量，包括额定功率、功率容差、每平方英尺的功率以及效率，还有几个附加参数，包括短路电流、开路电压、最大功率电压、最大功率电流、最大系统电压和串联熔丝容量。这些都是用来比较PV模块和设计PV系统的，以保证各元件能够承担阵列在所有条件下所产生的电压和电流。

额定功率是模块在标准测试条件（STC）下产生的瓦特数，这个量用来对模块进行相互比较。当专业人员或DIY人士要确定一个PV阵列的规模时，也会用到这个量。如第1章所讲到的，用来确定额定功率的标准测试条件基本上不能反映典型的运行工况。在更典型的现场条件下得到的额定功率，即PTC，是一个更实用的量（要了解更多这方面的内容，请参见第1章对“额定功率和容量”的讲述）。

还有一个量是功率容差，它是模块在STC下运行时超过或低于额定功率的范围，可以用百分比或者瓦来表述。额定功率容差的范围为-9%～+10%，与模块有关。有些模块，如Evergreen的新型195W、200W、205W和210W模块的功率容差为0/+5W。举例来说，这意味着200W模块在STC下产生的功率保证能够在200～205W之间。相对而言，更为典型的功率容差为-5%/+10%，一个这样的200W模块所产生的功率可以是介于190～220W之间的任意值。

一些制造商还给出了每平方英尺的额定功率（W）。顾名思义，它是每平方英尺的模块面积上输出的功率。这个数据对于那些安装空间有限又想在有限空间内尽可能多发电的PV阵列用户来说是很有用的。

模块效率也是很有用的数据。它是模块输出功率（W）与太阳输入功率（W）的比值。一个15%的模块效率意味着入射（输入的）阳光辐射的15%被转化成电力。与每平方英尺的额定功率类似，对于那些空间有限的用户来说，这个数据是很有用的。

其他几个参数，如开路电压和短路电流，在确定PV系统的元件规格时就显得比较重要了。要理解这几个参数，我们先看看图3-9a所示的电流-电压曲线，也叫做I-V曲线。

图3-9 I-V曲线

电流-电压或I-V曲线描绘了在特定条件下（电池温度和辐射）任何PV元件——电池、模块或阵列产生的电流和电压之间的关系。上面提到的参数代表了I-V曲线上特定的关键点（I表示电流，V表示电压）。

短路电流（I_sc）是当输出端子（正负引线）相互连接（即短路）时阵列输出的电流。将电气元件短路，如蓄电池，是非常危险的，但PV模块短路则没有什么危险。PV元件是限流的，这个意思是说它们在最优条件下也只能产生一定量的电流，而这些电流不会损坏模块。

PV的老化(https://www.xing528.com)

薄膜和晶体PV模块随时间的老化很慢，每年大约0.5%～1.0%。大多数模块都由制造商作出承诺，10年内可产生90%的最小峰值功率以及20～25年内为80%。所承诺的最小额定功率必须校正到额定功率容差以内。大多数模块的容差为+5%或-5%，在标准测试条件下，一个100W的模块将产生95～105W的功率。然而，为了兑现承诺，一个标定功率容差为+5%或-5%的100W的模块，其最小峰值功率的值就按95W来考虑。模块承诺将基于这个数字，而不是STC 100W额定值。因此，模块在10年内，在标准测试条件下，应保证能够输出95W的90%。

阵列的短路电流用于计算PV系统中导线、熔丝和断路器的额定安培数，因为这是阵列能够产生的最大电流。有必要安装合适的熔丝和断路器，以避免导线和阵列承受过大的电流。逆变器或充电控制器故障，或者出现其他异常工况时，都可能引起过电流。

设计PV系统要用到的另一个量是开路电压，或V_OC。如图3-9所示，开路电压是未连接负载（逆变器或蓄电池）的PV电池、模块或阵列所产生的电压。因为开路，所以没有电流流过。

开路电压表示PV元件在标准测试条件下能够产生的最高电压。系统中所使用的逆变器和充电控制器的最高输入电压必须高于阵列的最高输出电压，以避免可能出现的危险的过电压工况所导致的损坏。因为PV元件的出力随着温度的降低而增加，因此计算阵列的最高输出电压时要把阵列的V_OC乘以一个校正因子，这个校正因子是基于该地点的历史最低温度的。

图3-9还描述了以下三个参数是如何计算出来的：最大功率电压、最大功率电流和最大功率点。如图所示，最大功率点是I-V曲线上输出功率（W）达到最大时的那个点。用P_mp表示最大功率点。功率是安培×伏特的乘积，最大功率电压（V_mp）和最大功率电流（I_mp）就是相乘后产生最大功率P_mp时，x轴和y轴上对应的那两个点。

在确定模块额定功率和PV系统规模时，最大功率电压和最大功率电流不是太重要，但是要使得PV阵列发出最多的功率时，它们就变得极为重要了。您将在第6章学到，大多数逆变器和充电控制器都有确保阵列运行在最大功率点的电路，此功能叫做最大功率点跟踪（MPPT），这在第6章的“PV阵列电压、串规格和选用正确的逆变器”中做了解释。在很多应用场合，MPPT会使得PV阵列的输出增加每年15%。这个功能所带来的最大益处就出现在您最需要它的时候——冬季，PV电池温度很低，阵列电压较高，可获得的阳光最少。

最大系统电压是阵列能够安全运行的最高电压。对于目前的模块，通常为600V。这个较高的系统电压使得安装人员能够把许多模块串联起来，从而得到一个高压系统。

串联熔丝额定值是每个模块（或者模块串）必须串联的熔丝的值。异常工况下，模块中会产生反向电流，熔丝则用来保护模块避免受到反向电流的损伤。

虽然开始的时候这些参数可能容易混淆，但是当您设计一个系统或者进一步学习PV系统的时候，它们就将变得容易理解了。