全自动太阳辐射监测系统

太阳以光量子电磁波的形式向外传递能量，称太阳辐射（Solar Radiation/Irradiance），在此过程中所传递的能量，称为太阳辐射能。与太阳能利用直接相关的几个主要太阳辐射分量为：直接辐射（DNI，Direct Normal Irradiance）、总辐射（GHI，Global Horizontal Irradiance）、散射辐射（DHI，Diffuse Horizontal Irradiance）、倾角辐射（GTI，Global Tilted Irradiance）和日照时长（Sunshine Duration）等，随着需求的加深和精细化，这些分量所对应的分光谱辐射（Spectral Irradiance）也越来越得到重视。

（1）水平总辐射（GHI）：定义为地面水平面上接收到的太阳总辐射，包括了直接辐射（DNI）和散射辐射（DHI）。

（2）直接辐射（DNI）：沿着太阳法向方向，单位面积接收到的太阳辐射量。

（3）水平散射辐射（DHI）：太阳光在穿过大气层到达地面过程中遇到云、气体分子、尘埃等产生散射，以漫射形式到达地球表面的辐射能。

（4）倾角辐射（GTI）：是指特定倾斜面上接收到的直接辐射(DNI)和散射辐射(DHI)之和，是计算固定倾角光伏电站产能的重要指标。

（5）日照时数（Sunshine Duration）：一天内太阳直射光线照射地面的时间。定义为太阳直接辐照度达到或超过120W/m2的各段时间的总和，以小时为单位，取一位小数。日照时数是反映一个地区太阳能资源状况的重要指标。

（6）光谱辐射（Spectral Irradiance）：

太阳辐射由不同波长的电磁波组成，其随波长的分布称为太阳辐射光谱。根据波长范围，可大致分为紫外（波长小于400nm）、可见光（400-760nm）和红外（大于760nm）波段。太阳辐射能量主要集中在可见光区范围（50%）和红外区域（43%），紫外区能力***少，占7%。光伏电池在工作过程中，并不能将所有太阳辐射能量直接吸收，而是选择性的吸收特定波长的太阳辐射并转化为电能。为了改进技术提升光伏电池的转换效率，需要研究光伏电池材料对不同波长太阳辐射的吸收和转化效率，进而需要定量观测模拟光源或太阳光谱辐射变化状况。

如何为配备太阳辐射监测系统

选择高品质太阳辐射监测仪的首要条件是，设备通过ISO9060等级标准，可以溯源到世界辐射测量基准值(ＷRR)，并可以全天候正常工作。满足该条件的辐射监测仪才可用于客观分析太阳能组件发电效率、预测电站发电量、电站运维管理、电站绩效评估、比较不同电站的优异性等。

针对商用电站，一般要求太阳辐射监测系统***包括GHI、DNI和DHI的观测。并且，需要有一套备份观测系统同时工作，两套系统之间可以互相校验，一旦一套系统出现故障时，可以被及时发现。图3为典型太阳辐射监测站。该辐射监测站可以监测GHI、DNI、DHI以及温度、湿度、风向、风速等与太阳能发电效率相关的气象要素。

（1）常规太阳辐射测量（GHI和GTI测量）

大多数的太阳能电站均会监测GHI，对于固定倾角光伏电站则需要增加观测与光伏面板平行面上的GTI。根据对精度的要求可以选用ISO次基准辐射表、ISO一级辐射表或者ISO二级辐射表，三者的测量精度分别为~1%，~3%，~5%。GHI的测量采用水平放置的总辐射测量水平面上180°视场角范围内的太阳辐射总量。GTI测量则将总辐射表摆放在与光伏面板平行的倾斜面上，观测该倾斜面上的太阳总辐射量。

（2）高精度太阳辐射测量系统（GHI、DNI和DHI测量）

高精度太阳辐射测量系统设计主要为了实现精确测量DNI、GHI和DHI。DNI是太阳辐射***重要的参数之一，对聚光太阳能电站和跟踪式太阳能电站尤为重要。DNI在某一地区的太阳辐射能量中所占的比例是设计聚光太阳能系统和跟踪式太阳能系统时需要考虑的主要因素。例如，由于散射光入射方向随机，聚光光伏组件或聚光太阳能集热装置无法通过反射和折射等方法聚集起来，因此聚光型太阳能装置无法利用散射光，只有在DNI比例较大的地区利用效率才比较高。同理，在DNI比例较大的地区采用追踪太阳的装置会显著提高光伏组件或集热器接收太阳辐射能量的效率。

MS-80（Secondary Class）:新一代的辐射传感器，采用全新的设计理念，拥有世界上***快的响应速度，用于***别的研究和观测。

MS-802（Secondary Class）:拥有质量的玻璃罩以及创新的技术设计，并具备温度补偿功能，具有极高的相应速度和精度，能满足***别应用到要求。

EKO新一代高精度直接辐射传感器（MS-57，ISO一级），该辐射传感器具有国际上***快的响应速度，95%响应时间小于0.2s，99%响应时间小于0.5s。五年内设备的不稳定性小于0.5%，五年之内，仅需要标定一次。传感器观测误差小于0.9%。该传感器配合STR-21G/22G高精度太阳追踪系统（追踪精度0.01°），可以胜任CSP/CPV等聚光电站太阳能资源评估、选址、运维、科研等任务。

日本EKO-STR系列单/双臂太阳追踪系统可装载各种类型的太阳辐射表，具有世界上***优秀的追踪精度。重型STR-32G能承受4倍于STR-21G/22G的负载，约60kg。结合直接辐射表（DNI传感器），遮挡组件以及总辐射表可以测量直接和散射辐射分量。该系统在气象、环境、新能源和科学研究等领域拥有广泛的客户群。为便于安装和精确的太阳追踪，所有的STR太阳追踪器都有一个内置的GPS接收器。自动设置的位置坐标和时间信息可用来计算和控制其精确的对准太阳。标准的四象限太阳传感器可以补偿任何几何定位偏差，这也使得测量更为精确。