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國內(nèi)外的太陽輻射監(jiān)測設(shè)備調(diào)查報告

核心提示:國內(nèi)外的太陽輻射監(jiān)測設(shè)備調(diào)查報告。
    由于天氣狀況直接影響光伏電站的發(fā)電量,所以光伏電站性能評估的核心參數(shù)離不開準確的氣象數(shù)據(jù)和太陽輻照度數(shù)據(jù)。在光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)中氣象傳感器發(fā)揮重要作用,精確的氣象實測數(shù)據(jù)是跟蹤、評估和控制光伏電站性能參數(shù)的關(guān)鍵,因此每個光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)都需要一組氣象監(jiān)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(chǎn)的選址、運維管理、評估、科學研究等任務(wù)以及故障預警等功能用途。數(shù)據(jù)的采樣與處理方法、傳感器的部署安裝方式也會對評估結(jié)果產(chǎn)生部分影響。
  精確的太陽總輻射(POA)數(shù)據(jù)對光伏發(fā)電至關(guān)重要,測光設(shè)備的精確性又直接影響著輻照數(shù)據(jù)的準確度,同一坐標點采用不同的測光設(shè)備得出的往往是不一樣的測光結(jié)果,有時甚至差別巨大。對于光伏發(fā)電項目開發(fā)而言,追求的是最貼近實際的數(shù)據(jù),才可以正確測出電站的PR值,為此,選擇何種測光設(shè)備就顯得尤為重要。
  一、測光設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀
  目前國內(nèi)市場上的輻射監(jiān)測設(shè)備和光伏環(huán)境監(jiān)測儀在光伏發(fā)電行業(yè)中的應(yīng)用以國產(chǎn)低精度的產(chǎn)品居多,高精度的以國外產(chǎn)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(chǎn)品在國內(nèi)也有較多的應(yīng)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(zhì)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(wǎng)絡(luò)均使用其生產(chǎn)的輻射儀器。而國內(nèi)太陽輻射監(jiān)測設(shè)備和光伏環(huán)境監(jiān)測儀應(yīng)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(chǎn)品。
  二、測光輻射傳感器評價好壞的主要核心指標
  響應(yīng)時間、 B類零點偏移(環(huán)境溫度變化5K/h)、年穩(wěn)定性(年變化)、溫度響應(yīng)(50K區(qū)間)、傾斜響應(yīng)(0~90°)和日曝輻量預期精度以及靈敏度
  三、國內(nèi)外產(chǎn)品的差異性
  國內(nèi)外太陽輻射傳感器設(shè)備的監(jiān)測原理都一樣,一般都是使用熱電堆進行感光然后轉(zhuǎn)化成電流最后換算結(jié)果,但因為國內(nèi)外產(chǎn)品材料和工藝的差異而導致了產(chǎn)品的精度和穩(wěn)定性有較大差異。近現(xiàn)代的熱電式輻射傳感器主要經(jīng)歷了三個階段,分別是圖1的沿用繞線式熱電堆國內(nèi)傳感器,其特點是體積大,響應(yīng)慢,工藝不穩(wěn)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(yīng)快,工藝穩(wěn)定,其代表型號多為CMP系列(國外)和FSP系列(國內(nèi))。其傳感器的外貌如下及其對比參數(shù)及相關(guān)性能如下:

    東莞綠光自主研制出的一款新型高穩(wěn)定度的FSP10太陽輻射表及一系列的國產(chǎn)高精度太陽輻射監(jiān)測設(shè)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(wěn)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(shù)據(jù)與CMP21的數(shù)據(jù)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(wěn)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(wěn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù): 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,F(xiàn)SP10與CMP21的室外測試數(shù)據(jù)誤差小于0.8%,多云天的數(shù)據(jù)誤差小于1.5%,陰天的數(shù)據(jù)誤差小于3%。實現(xiàn)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(shù)據(jù))

C.FSP10與CMP21方向性響應(yīng)測試對比數(shù)據(jù)


說明:FSP10總輻射表的雙層石英球罩經(jīng)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(yīng)具有一定的修正作用,表中為在穩(wěn)態(tài)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(yīng)數(shù)據(jù),二者基本相當。這是國產(chǎn)其他總輻射表所達不到的水平。

國外產(chǎn)品在國內(nèi)應(yīng)用較多的是荷蘭Kipp&Zonen公司的CMP系列等產(chǎn)品。

這系列副基準級產(chǎn)品的測量精度高,成本很高。

四、光伏電站選用太陽輻射監(jiān)測設(shè)備建議

1、在一些重要的大型電站建設(shè)中可以優(yōu)先考慮國外精度更高的產(chǎn)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(nèi)具有相同精度和穩(wěn)定性的太陽輻射傳感器(須長期經(jīng)過比對測試合格的產(chǎn)品,比方說FSP10太陽輻射傳感器,根據(jù)國家光伏檢測中心提供的長期對比測試數(shù)據(jù)來看,F(xiàn)SP10具有與CMP21的數(shù)據(jù)一致性很高)。

2、分布式電站中可以選用國產(chǎn)且精度較高的產(chǎn)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(zhì)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(guān)重要

4、傳感器正確使用的重要性

氣象數(shù)據(jù)的準確性是電站績效評估的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(shù)據(jù)的可靠性。由于異常值會污染現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫,所以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有必要檢測這些數(shù)據(jù)的出現(xiàn),并對其及時處理。

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