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國內外的太陽輻射監測設備調查報告

放大字體??縮小字體 光伏產業網訊 發布日期:2019-06-15??瀏覽次數:149
核心提示:國內外的太陽輻射監測設備調查報告。
    由于天氣狀況直接影響光伏電站的發電量,所以光伏電站性能評估的核心參數離不開準確的氣象數據和太陽輻照度數據。在光伏電站監測系統中氣象傳感器發揮重要作用,精確的氣象實測數據是跟蹤、評估和控制光伏電站性能參數的關鍵,因此每個光伏電站監測系統都需要一組氣象監測傳感器和幾塊不同種類的太陽輻射傳感以計算光伏電站核心評估指標,用于光伏電產的選址、運維管理、評估、科學研究等任務以及故障預警等功能用途。數據的采樣與處理方法、傳感器的部署安裝方式也會對評估結果產生部分影響。
  精確的太陽總輻射(POA)數據對光伏發電至關重要,測光設備的精確性又直接影響著輻照數據的準確度,同一坐標點采用不同的測光設備得出的往往是不一樣的測光結果,有時甚至差別巨大。對于光伏發電項目開發而言,追求的是最貼近實際的數據,才可以正確測出電站的PR值,為此,選擇何種測光設備就顯得尤為重要。
  一、測光設備的應用現狀
  目前國內市場上的輻射監測設備和光伏環境監測儀在光伏發電行業中的應用以國產低精度的產品居多,高精度的以國外產品居多,而里面的太陽輻射傳感器國外如日本EKO、荷蘭HUKSEFLUX、KIPP ZONEN等太陽輻射傳感器產品在國內也有較多的應用,其中Kipp Zonen是世界公認的太陽輻射測量專家。公司提供全系列、高質量、高可靠性和極高性價比的精密儀器和附件,涵蓋的測量范圍從紫外線到遠紅外線。全世界主流的氣象觀測網絡均使用其生產的輻射儀器。而國內太陽輻射監測設備和光伏環境監測儀應用較多的有東莞綠光高精度FSP系列太陽輻射表(性能等同于Kipp & Zonen cmp系列)、錦州陽光氣象TBQ系列太陽輻射表的產品。
  二、測光輻射傳感器評價好壞的主要核心指標
  響應時間、 B類零點偏移(環境溫度變化5K/h)、年穩定性(年變化)、溫度響應(50K區間)、傾斜響應(0~90°)和日曝輻量預期精度以及靈敏度
  三、國內外產品的差異性
  國內外太陽輻射傳感器設備的監測原理都一樣,一般都是使用熱電堆進行感光然后轉化成電流最后換算結果,但因為國內外產品材料和工藝的差異而導致了產品的精度和穩定性有較大差異。近現代的熱電式輻射傳感器主要經歷了三個階段,分別是圖1的沿用繞線式熱電堆國內傳感器,其特點是體積大,響應慢,工藝不穩定,其代表型號多為TBQ系列;圖2是薄膜熱電堆傳感器;圖3是采用微型半導體熱電堆傳感器,1-2mm,響應快,工藝穩定,其代表型號多為CMP系列(國外)和FSP系列(國內)。其傳感器的外貌如下及其對比參數及相關性能如下:

    東莞綠光自主研制出的一款新型高穩定度的FSP10太陽輻射表及一系列的國產高精度太陽輻射監測設備,其總輻射傳感器具有與KippZonen CMP21 二等標準總輻射表的精度和穩定性,通過實際在室外挑選的晴天、多云天以及陰天短期和長期測得的數據與CMP21的數據非常接近,二者性能相差非常小。眾所周知進口的二級標準輻射表價格不菲,并不是所有電站都具備文中實施的條件;TBQ系列的太陽輻射表精度低,偏移比較大,年穩定性不好,測量的值很不準,價格便宜;而FSP10成本低,性能高,年穩定性好,解決了中國的光伏電站測光資源成本過高的問題。短期和長期測量數據見表.二者性能相差非常小,解決了中國的光伏電站測光資源成本過高的問題。

  A. 短期測量對比:(綠光自行測試數據: 計算公式:(FSP10暴輻量-CMP21暴輻量)/CMP21暴輻量×100%計算)


說明:在典型的晴天,FSP10與CMP21的室外測試數據誤差小于0.8%,多云天的數據誤差小于1.5%,陰天的數據誤差小于3%。實現了低成本高測量性能。

B.長期測量對比(國家光伏檢測中心測試數據)

C.FSP10與CMP21方向性響應測試對比數據


說明:FSP10總輻射表的雙層石英球罩經過精密光學加工,具有和進口表相同的光學特性,并且對方向性響應具有一定的修正作用,表中為在穩態太陽模擬器上測得的FSP10總輻射表和CMP21總輻射表的方向性響應數據,二者基本相當。這是國產其他總輻射表所達不到的水平。

國外產品在國內應用較多的是荷蘭Kipp&Zonen公司的CMP系列等產品。

這系列副基準級產品的測量精度高,成本很高。

四、光伏電站選用太陽輻射監測設備建議

1、在一些重要的大型電站建設中可以優先考慮國外精度更高的產品,更可以考慮采用太陽輻射傳感器用國外精度高的太陽輻射傳感器或者國內具有相同精度和穩定性的太陽輻射傳感器(須長期經過比對測試合格的產品,比方說FSP10太陽輻射傳感器,根據國家光伏檢測中心提供的長期對比測試數據來看,FSP10具有與CMP21的數據一致性很高)。

2、分布式電站中可以選用國產且精度較高的產品,至少一個具有與光伏組件傾角相同的傾角輻射表(POA)。

3、傳感器校驗周期的重要性

高質量的氣象和輻射傳感器需要周期性地校準或者其本身使用壽命有限,例如太陽輻射儀至少2年需要校準1次,機械式風速向向儀、溫度傳感器等的校準至1年。預防性維護、校準以及換新對于支持電站的長久運行是至關重要

4、傳感器正確使用的重要性

氣象數據的準確性是電站績效評估的關鍵。數據采集系統必須具有異常值檢測及剔除的算法,以保證最后存儲的歷史數據的可靠性。由于異常值會污染現有數據庫,所以數據采集系統有必要檢測這些數據的出現,并對其及時處理。

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關鍵詞: 光伏發電
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