В каких случаях для солнечной электростанции необходим пиранометр класса А?

Интенсивность солнечного излучения является одним из важнейших эталонных показателей при мониторинге фотоэлектрических систем.

Однако не для каждого солнечного проекта требуется одинаковый уровень точности измерения радиации.

Небольшая установка на крыше, распределенная коммерческая фотоэлектрическая система, крупномасштабная солнечная электростанция и метеорологическая исследовательская станция — все они могут измерять солнечный свет, но делают это по разным причинам и с разными ожиданиями относительно качества данных.

Это поднимает важный инженерный вопрос:

В каких случаях использование пиранометра класса А действительно выгодно для проекта, а не более универсального датчика солнечной радиации?

Ответ зависит не столько от размера датчика, сколько от того, как будут использоваться данные об освещенности.

Если данные о солнечном излучении необходимы только для базового наблюдения за окружающей средой, может быть достаточно более простого датчика освещенности. Если же эти данные становятся важным ориентиром для сравнения производительности фотоэлектрических систем, анализа долгосрочных тенденций, диагностики растений или профессионального метеорологического мониторинга, требования значительно возрастают.

В этом руководстве объясняется, как принять такое решение с точки зрения проектирования системы.

Почему качество измерения освещенности имеет значение при мониторинге фотоэлектрических систем

Оценить эффективность фотоэлектрической установки можно только по вырабатываемой ею электроэнергии.

Снижение выработки электроэнергии не означает автоматически, что модули, инверторы или кабели неисправны. Выходная мощность может измениться просто из-за изменения доступного солнечного излучения.

По этой причине измерения интенсивности излучения служат эталоном окружающей среды, относительно которого можно интерпретировать выработку электроэнергии.

Система мониторинга может сочетать в себе:

• Солнечная радиация
• температура фотоэлектрического модуля
• Температура окружающей среды
• Ветровые условия
• Другие параметры погоды
• данные о выработке электроэнергии

При совместном просмотре этих наборов данных операторы получают более четкое представление о том, связано ли изменение выходной мощности с погодными условиями или же требуется дополнительная проверка фотоэлектрической системы.

JW-IoT предоставляет более широкие возможности. Датчик солнечной радиации для решения мониторинга фотоэлектрических систем для проектов, требующих интеграции измерения интенсивности солнечного излучения с измерением температуры модулей, датчиками погоды, коммуникационным оборудованием и дистанционным мониторингом.

Чем важнее для анализа данные об освещенности, тем важнее становится измерительный прибор.

1. Когда освещенность используется в качестве эталона производительности

Одна из самых веских причин рассмотреть возможность использования пиранометра с более высокими характеристиками заключается в том, что интенсивность излучения не просто отображается на приборной панели, а используется в качестве эталонной переменной.

Рассмотрим две различные ситуации мониторинга.

В первом случае управляющий объектом хочет лишь узнать, высок или низок уровень солнечной радиации в данный момент.

Во втором случае оператор фотоэлектрической установки хочет сравнить доступность солнечной энергии с тенденциями выработки электроэнергии за месяцы или годы.

Эти два приложения предъявляют совершенно разные требования к датчику излучения.

При долговременном мониторинге растений изменения в работе датчиков могут постепенно влиять на сравнение интенсивности излучения и выработки электроэнергии. Поэтому стабильность данных приобретает все большее значение, когда они предназначены для поддержки исторического анализа.

JW-IoT Пиранометр класса А, датчик солнечного излучения Этот показатель характеризуется годовой стабильностью ниже 1%, что делает его особенно актуальным в тех случаях, когда долгосрочные наборы данных об освещенности являются важной частью мониторинга растений.

2. Когда погодные условия быстро меняются

Интенсивность солнечного излучения не всегда стабильна.

Проходящие облака могут вызывать быстрые переходы между условиями высокой и низкой радиации. Эти изменения могут происходить гораздо быстрее, чем общие почасовые тенденции погоды.

Если цель состоит лишь в регистрации ежедневных условий окружающей среды, то фиксация всех краткосрочных колебаний может быть необязательной.

Однако для более детального мониторинга фотоэлектрических систем более важным становится отклик датчика.

Более быстрый датчик излучения может точнее отслеживать изменения солнечного света, получая данные об освещенности, которые лучше синхронизированы с измерениями, полученными с помощью системы электрического мониторинга.

Модель класса А JW-TBQ-2H(LC25) имеет заявленное время отклика менее 7 секунд.

Это может быть полезно для мест с сильно изменчивой облачностью или для систем мониторинга, где кратковременные изменения интенсивности солнечного излучения сравниваются с выходной мощностью фотоэлектрических систем.

3. Когда пиранометр становится частью метеостанции, использующей солнечную энергию.

Во многих солнечных электростанциях пиранометр не используется в качестве автономного прибора.

Вместо этого датчик становится одним из компонентов более крупной системы мониторинга окружающей среды, создаваемой фотоэлектрическими системами.

Типичная архитектура может выглядеть следующим образом:

Пиранометр → Регистратор данных / RTU → Коммуникационная сеть → Платформа мониторинга

К той же системе сбора данных могут быть подключены и другие датчики, в том числе:

• Датчики температуры модуля
• Датчики температуры и влажности окружающей среды
• Датчики скорости и направления ветра
• Дождемеры
• Датчики барометрического давления

JW-IoT Решение для метеостанции на базе фотоэлектрической электростанции Сочетает в себе мониторинг солнечной радиации с измерениями параметров окружающей среды, сбором данных, связью и облачным мониторингом.

Для проектов, требующих целой станции, а не отдельного датчика, Метеостанция на солнечных батареях для мониторинга электростанции предоставляет еще один вариант на системном уровне.

Ключевой момент заключается в том, что выбор пиранометра не должен быть отделен от выбора архитектуры мониторинга, используемой в его работе.

4. Когда интеграция RS485 может упростить систему мониторинга

Производительность датчиков — это лишь один из факторов успешной установки.

Измеренные данные также должны надежно передаваться в систему мониторинга.

В солнечных электростанциях и промышленных фотоэлектрических проектах часто используются распределенные архитектуры сбора данных. Датчики могут подключаться к:

• Регистраторы данных
• RTU
• ПЛК
• Шлюзы
• Контроллеры метеостанций
• системы мониторинга растений

В рамках таких проектов цифровые средства связи могут упростить интеграцию на местах.

Пиранометр JW-IoT класса A доступен с интегрированным выходом RS485, а также в конфигурациях 0–20 мВ и 4–20 мА.

Конфигурация RS485 может быть полезна в тех случаях, когда на предприятии уже используется сеть датчиков RS485, поскольку пиранометр может быть интегрирован в существующую архитектуру связи на объекте, а не требовать отдельного преобразователя сигнала.

Проекты, требующие дополнительных шлюзов, RTU или передающих устройств, также могут рассмотреть JW-IoT. Коммуникационные устройства для обеспечения связи между датчиком и платформой.

Поэтому правильный выходной сигнал следует выбирать в соответствии с системой сбора данных, а не просто в соответствии со спецификациями датчика.

5. Пиранометр класса А или датчик общей освещенности?

Более высокая производительность не означает автоматически, что в каждом проекте следует выбирать датчики самого высокого доступного класса.

Более практичный вопрос звучит так:

Какие решения будут приняты на основе этих данных?

В следующих случаях может быть достаточно обычного датчика освещенности:

• Солнечное излучение в основном является показателем состояния окружающей среды.
• Проект требует проведения базового мониторинга интенсивности солнечного излучения.
• Приоритетными задачами являются стоимость и компактность монтажа.
• Долгосрочное сравнение точности не является главной целью.
• Датчик является частью крупной распределенной сети со средними требованиями к измерениям.

JW-IoT также предлагает альтернативные технологии, такие как Кремниевый датчик освещенности для мониторинга производительности фотоэлектрических систем для мониторинга фотоэлектрических систем.

Пиранометр класса А становится более актуальным в следующих случаях:

• Интенсивность солнечного излучения является важным показателем для анализа производительности фотоэлектрических систем.
• Долгосрочная согласованность набора данных имеет значение.
• Необходимо более эффективно фиксировать резкие изменения солнечного света.
• Этот прибор используется в профессиональном метеорологическом мониторинге.
• Для реализации проекта требуется широкий диапазон измерений солнечной радиации.
• Датчик должен быть интегрирован в высококачественную систему мониторинга погоды, создаваемую фотоэлектрическими системами.

Такой подход позволяет избежать излишней детализации простых проектов, одновременно обеспечивая качество данных в тех случаях, когда измерения освещенности имеют более высокую практическую ценность.

6. Размещение датчиков может иметь такое же значение, как и их выбор.

Высокоэффективный пиранометр не может компенсировать некачественную установку.

Даже тщательно подобранный датчик излучения может давать нерепрезентативные данные, если он установлен в неправильном месте.

Перед установкой необходимо ответить на ряд практических вопросов.

Является ли точка измерения репрезентативной?

Пиранометр должен отражать солнечные условия, характерные для контролируемой территории.

Избегайте мест, подверженных необычному затенению из-за:

• Близлежащие здания
• Поляки
• Коммуникационные антенны
• конструкции метеостанций
• Деревья
• Прочее оборудование

Датчик, расположенный в нерепрезентативной микросреде, может выдавать технически достоверные измерения, которые, тем не менее, непригодны для интерпретации в масштабах всего предприятия.

Вы измеряете освещенность в горизонтальной плоскости или в плоскости антенной решетки?

Необходимая ориентация при монтаже зависит от цели мониторинга.

Измерение в горизонтальном положении обеспечивает иную точку отсчета по сравнению с датчиком, установленным параллельно фотоэлектрическим модулям.

Для мониторинга производительности фотоэлектрических систем в некоторых проектах используются измерения интенсивности излучения в той же плоскости, что и модули, чтобы измерение излучения более точно отражало количество солнечной энергии, достигающей массива.

В других проектах также требуются измерения горизонтальной опорной точки.

Поэтому цель мониторинга следует определить до выбора способа монтажа.

Может ли датчик оставаться в горизонтальном положении и механически устойчивым?

Механическое движение может постепенно изменять ориентацию датчика.

Таким образом, монтажная конструкция должна оставаться стабильной при длительном воздействии внешних условий.

Это особенно важно в следующих случаях:

• Крыши
• Структуры слежения
• Плавучие фотоэлектрические установки
• Участки, подверженные воздействию ветра
• Временные сооружения для мониторинга

7. Выходите за рамки пиранометра: постройте цепочку данных.

Распространенная ошибка в проектах по мониторингу окружающей среды заключается в том, что основное внимание уделяется техническим характеристикам датчиков, а меньше — тому, что происходит после того, как датчик выдает данные.

Полная цепочка мониторинга освещенности включает в себя несколько уровней:

Солнечное излучение

↓

Пиранометр

↓

Сбор данных

↓

Коммуникация

↓

Хранилище

↓

Визуализация и анализ

Каждый слой может влиять на то, насколько полезными окажутся итоговые данные.

Например, инженеры проекта должны определить:

• Интервал выборки
• Интервал регистрации данных
• Метод коммуникации
• Управление адресами датчиков
• Синхронизация времени
• стратегия хранения данных
• Интеграция платформы
• Требования к экспорту данных

Выбор пиранометра в первую очередь и последующее решение этих вопросов может привести к ненужной работе по интегрированию.

Для создания полноценной архитектуры используйте JW-IoT. Решение для метеостанции на базе фотоэлектрической электростанции демонстрирует, как могут взаимодействовать датчики погоды, оборудование для сбора данных, средства связи и облачный мониторинг.

8. Для обеспечения долговременного качества данных требуется поддержание их качества.

Радиационный мониторинг не следует рассматривать как процесс, полностью не требующий технического обслуживания.

Пиранометр, установленный на открытом воздухе, постоянно подвергается воздействию условий окружающей среды.

В зависимости от места установки, на поверхность датчика могут влиять следующие факторы:

• Пыль
• Пыльца
• Соляные отложения
• Промышленные частицы
• Заражение птицами
• Снег или лед
• Остаток воды

Загрязнение может влиять на количество излучения, достигающего чувствительного элемента.

Поэтому планирование технического обслуживания следует рассматривать на этапе проектирования системы, а не после выявления неточных измерений.

Практическая программа мониторинга может включать в себя:

1. Регулярный визуальный осмотр
2. Очистка в соответствии с условиями на объекте.
3. Проверка устойчивости крепления
4. Проверка кабелей и разъемов.
5. Анализ данных об интенсивности излучения на предмет необычных сдвигов или разрывов.
6. Следуйте рекомендованным производителем процедурам проверки или калибровки.

Необходимая частота проверок в значительной степени зависит от условий окружающей среды.

Например, для солнечной электростанции в пустыне и для городской солнечной электростанции на крыше могут потребоваться совершенно разные интервалы технического обслуживания.

9. Где пиранометры класса А находят применение в различных солнечных проектах

Фотоэлектрические электростанции промышленного масштаба

Крупные предприятия часто в значительной степени зависят от данных об окружающей среде.

Пиранометр класса А может входить в состав профессиональной метеорологической станции для мониторинга фотоэлектрических систем и использоваться для понимания условий солнечной радиации на всей территории электростанции, а также для сравнения изменений солнечного ресурса с тенденциями выработки электроэнергии.

Солнечные батареи на крышах коммерческих и промышленных зданий

Не для каждой системы, устанавливаемой на крыше, требуется датчик класса А.

Однако более крупные коммерческие системы, зависящие от детального долгосрочного мониторинга производительности, могут выиграть от более качественных данных об освещенности, особенно в тех случаях, когда владельцы системы хотят отличить изменения окружающей среды от изменений производительности, связанных с оборудованием.

Распределенные фотоэлектрические сети

Проекты распределенной фотоэлектрической энергетики создают еще одну проблему: одно измерение погоды может не отражать ситуацию в каждом конкретном месте.

В таких случаях стратегия мониторинга может потребовать сочетания более качественных эталонных станций и дополнительных распределенных точек измерения.

Плавающие фотоэлектрические системы

Плавучие установки создают дополнительные экологические и механические факторы, включая влажность, воздействие ветра и движение плавучей конструкции.

JW-IoT предоставляет выделенный Решение на основе плавучей станции мониторинга солнечной энергии. для экологического мониторинга вокруг фотоэлектрических проектов на основе водохранилищ и озер.

Мониторинг метеорологических и солнечных ресурсов

В тех случаях, когда основная задача выходит за рамки эксплуатации электростанции и включает наблюдение за солнечным излучением или профессиональный метеорологический мониторинг, стабильность и характеристики отклика датчиков приобретают еще большее значение.

Поэтому пиранометр класса А более естественно подходит для проектов, где измерение радиации является основным требованием к данным.

10. Вопросы, которые следует задать перед выбором пиранометра

Перед выбором датчика солнечной радиации инженеры проекта могут использовать следующий контрольный список.

Цель измерения

Для чего именно будут использоваться данные об освещенности?

Продолжительность мониторинга

Это временное тестирование, краткосрочный проект или многолетняя система мониторинга?

Требуемый ответ

Необходимо ли приложению фиксировать резкие изменения интенсивности солнечного излучения?

Ориентация при установке

Будет ли датчик измерять горизонтальное излучение, излучение в плоскости антенной решетки или и то, и другое?

Сбор данных

Будет ли датчик подключаться к регистратору данных, RTU, ПЛК или контроллеру метеостанции?

Выходной сигнал

Требует ли существующая система милливольт, 4–20 мА или RS485?

Архитектура коммуникаций

Будут ли данные храниться локально или передаваться на платформу удаленного мониторинга?

Условия на участке

Повлияют ли пыль, высокая влажность, экстремальные температуры или затрудненный доступ на проведение технического обслуживания?

Ответы на эти вопросы обычно позволяют сделать более удачный выбор датчика, чем выбор исключительно на основе таблицы технических характеристик.

Пиранометр JW-IoT класса А для проектов мониторинга солнечной энергии.

Для приложений, где важны стабильное и быстрое измерение солнечной радиации, а также простая интеграция с системами мониторинга, JW-IoT предоставляет следующие возможности: JW-TBQ-2H(LC25) Пиранометр класса А, датчик солнечного излучения.

Основные технические характеристики включают:

• Спектральный диапазон: 285–2800 нм
• Время ответа: <7 секунд
• Годовая стабильность: <1%
• Рабочая температура: от -40°C до 80°C
• Параметры вывода: 0–20 мВ, 4–20 мА и RS485

Датчик может быть интегрирован в метеостанции для солнечных электростанций, системы мониторинга солнечной энергии, регистраторы данных и архитектуры мониторинга на основе RTU.

Полные технические характеристики продукта можно посмотреть здесь:

Пиранометр класса А, датчик солнечного излучения, выход RS485.

Часто задаваемые вопросы

1. Для чего используется пиранометр класса А?

Пиранометр класса А подходит для применений, где требуются высококачественные измерения солнечной радиации, включая мониторинг фотоэлектрических установок, профессиональные метеостанции, наблюдение за солнечными ресурсами и экологические исследования.

2. Необходим ли пиранометр класса А для каждой солнечной электростанции?

Нет. Выбор подходящего датчика зависит от того, как будут использоваться данные об освещенности. Для базового мониторинга окружающей среды может не потребоваться такая же точность измерений, как для долгосрочного анализа производительности фотоэлектрических систем или профессионального метеорологического мониторинга.

3. Почему время отклика пиранометра имеет значение?

Солнечное излучение может быстро меняться при движении облаков над Солнцем. Более быстрый датчик может более точно отслеживать эти кратковременные изменения интенсивности излучения, что может улучшить синхронизацию между измерениями излучения и мощности фотоэлектрических систем.

4. Может ли пиранометр класса А напрямую подключаться к сети мониторинга RS485?

Модель JW-TBQ-2H(LC25) доступна с интегрированным выходом RS485. Таким образом, её можно сконфигурировать для интеграции с совместимыми системами сбора и мониторинга данных.

5. Следует ли устанавливать пиранометр горизонтально или параллельно фотоэлектрическим модулям?

Это зависит от того, что именно необходимо измерить в рамках проекта. Горизонтальные измерения и измерения в плоскости массива отвечают на разные вопросы мониторинга. Необходимая геометрия измерения должна быть определена до определения положения установки датчика.

6. Какие еще датчики следует использовать с пиранометром на фотоэлектрической электростанции?

Системы мониторинга фотоэлектрических систем обычно объединяют измерения интенсивности излучения с измерением температуры модуля и другими параметрами окружающей среды. Окончательная конфигурация датчиков должна основываться на анализе производительности и требованиях к эксплуатации и техническому обслуживанию проекта.

Заключение

Выбор пиранометра не должен начинаться с вопроса: “Какой датчик обладает самыми высокими техническими характеристиками?”

Более уместный вопрос:

Насколько важными будут данные об интенсивности излучения для решений, принимаемых системой мониторинга?

Если солнечное излучение является просто дополнительным параметром окружающей среды, то может подойти обычный датчик освещенности.

Если уровень солнечной радиации станет долгосрочным эталоном для мониторинга производительности фотоэлектрических систем, анализа изменений погоды, профессиональных метеорологических наблюдений или оценки солнечных ресурсов, то стабильность и характеристики отклика пиранометра класса А приобретут еще большую ценность.

Не менее важно и то, что точность измерения зависит не только от самого датчика.

Правильное размещение, надлежащая установка, надежный сбор данных, архитектура связи и долгосрочное техническое обслуживание — все это влияет на качество итогового набора данных об освещенности.

Для проектов, требующих профессионального измерения солнечной радиации или комплексной архитектуры мониторинга окружающей среды для фотоэлектрических систем, изучите следующие варианты. Пиранометр класса А JW-IoT или Решение для метеостанции на базе фотоэлектрической электростанции.

Нужна помощь в выборе подходящего датчика освещенности, выходного сигнала или архитектуры мониторинга погоды для фотоэлектрических систем? Свяжитесь с JW-IoT, указав тип вашего проекта, параметры мониторинга, метод сбора данных и требования к связи, чтобы получить рекомендации по конфигурации, адаптированные под ваш проект.