Кремниевый датчик освещенности для мониторинга производительности фотоэлектрических систем

Опорная ячейка RS485 Modbus PV для измерения освещенности в плоскости массива

Он JW-TBQ-GJ(LC13) Кремниевый датчик освещенности Это фотоэлектрический датчик на основе эталонной ячейки, разработанный для измерения солнечной радиации на фотоэлектрических электростанциях, солнечных системах на крышах, в проектах по тестированию модулей и на солнечных метеостанциях.

В нем используется сенсорный элемент на основе монокристаллического кремния со спектральной характеристикой, аналогичной характеристике обычных фотоэлектрических модулей из кристаллического кремния. Это позволяет датчику предоставлять данные об освещенности, которые точно отражают солнечную энергию, доступную для контролируемой фотоэлектрической батареи.

Благодаря выходу RS485, стандартной связи Modbus, встроенной температурной компенсации и наружному корпусу со степенью защиты IP65, датчик может быть подключен к регистраторам данных, RTU, ПЛК, системам SCADA и платформам мониторинга фотоэлектрических систем.

Он может работать как независимый датчик освещенности или быть интегрирован в полноценную систему. решение для мониторинга возобновляемой энергии с датчиками погоды, модулями датчиков температуры, коммуникационным оборудованием и облачным управлением данными.

Обзор продукта

JW-TBQ-GJ(LC13) также часто описывается как:

• Эталонная фотоэлектрическая ячейка
• Кремниевая эталонная ячейка
• Фотоэлектрический датчик освещенности
• Датчик освещенности POA
• Датчик освещенности эталонной ячейки

В отличие от обычного датчика освещенности, он специально разработан для мониторинга солнечной радиации, получаемой фотоэлектрическими модулями.

Поскольку чувствительный элемент основан на технологии кристаллического кремния, его реакция на солнечный свет ближе к реакции фотоэлектрического модуля на основе кристаллического кремния, чем к реакции многих широкоспектральных излучателей. Это делает его пригодным для сравнения характеристик, оперативного анализа и мониторинга в плоскости массива.

Датчик преобразует отклик кремниевой ячейки в цифровое значение освещенности, которое может передаваться по протоколу RS485 Modbus на локальный контроллер или платформу удаленного мониторинга.

Что измеряет датчик?

Датчик измеряет интенсивность солнечного излучения, падающего на его чувствительную поверхность.

При установке под тем же углом наклона и в той же ориентации, что и фотоэлектрические модули, это может обеспечить освещенность плоскости массива, Обычно это сокращенно обозначается как POA irradiance (освещенность в точке опоры).

Показатель освещенности POA отражает количество солнечной энергии, достигающей наклонной поверхности фотоэлектрической батареи. Он особенно полезен для сравнения:

• Доступная солнечная радиация
• Ожидаемая выработка солнечной энергии
• Фактическая выходная мощность инвертора
• температура модуля
• Системная эффективность
• Коэффициент производительности
• Потеря солнечной радиации, вызванная облаками или затенением.
• Различия между цепочками фотоэлектрических элементов или секциями массива.

Датчик не измеряет напрямую выходную мощность фотоэлектрических панелей. Вместо этого он предоставляет эталонные данные об окружающей среде, которые можно сравнить с данными о выработке электроэнергии.

Зачем использовать кремниевый эталонный элемент на фотоэлектрической электростанции?

Оценить производительность фотоэлектрической электростанции, используя только выходную мощность, невозможно.

Снижение выработки электроэнергии может быть вызвано следующими причинами:

• Более низкая интенсивность солнечного излучения
• Проплывающие облака
• Высокая температура модуля
• Пыль или загрязнение
• Частичное затенение
• деградация модуля
• Ограничение инвертора
• Сбой строки
• Потери в кабеле
• ограничение энергоснабжения

Измеряя интенсивность излучения вблизи фотоэлектрической батареи, операторы могут отделить изменения, вызванные доступным солнечным светом, от изменений, вызванных оборудованием или условиями эксплуатации.

Например, снижение выходной мощности при низкой интенсивности излучения может быть нормальным явлением. Снижение выходной мощности при высокой интенсивности излучения может указывать на проблему в работе системы, требующую исследования.

Мониторинг освещенности в плоскости массива

Датчик обычно устанавливается под тем же углом наклона и азимутом, что и контролируемые фотоэлектрические модули.

Этот способ установки позволяет чувствительной поверхности получать солнечный свет в условиях, аналогичных тем, в которых находится массив датчиков.

Данные, полученные с помощью плоскостной матрицы, могут поддерживать:

• анализ коэффициента производительности фотоэлектрических систем
• Оценка урожайности
• Оценка производительности инвертора
• сравнение строк
• Анализ потерь от загрязнения
• исследования деградации модулей
• Обнаружение неисправностей
• Отчетность по эксплуатации и техническому обслуживанию
• Прогнозирование солнечной активности
• Платформы цифровых двойников и аналитики

Для крупных солнечных электростанций с различной ориентацией массивов датчиков может потребоваться несколько датчиков.

Для следующих целей могут быть предусмотрены отдельные точки мониторинга:

• Массивы, обращенные на восток и запад
• Различные блоки отслеживания
• Секции с фиксированным наклоном и слежением
• Различные модульные технологии
• Раздельные зоны инвертора
• Участки с различными условиями затенения
• Географически распределенные участки растений

Как работает кремниевый датчик освещенности

1. Солнечная энергия достигает сенсорной ячейки.

Солнечный свет достигает монокристаллической кремниевой чувствительной поверхности.

2. Клетка производит электрический ответ.

Кремниевая ячейка генерирует электрический сигнал, связанный с интенсивностью излучения, получаемого чувствительной поверхностью.

3. Применяется температурная компенсация.

Реакция кремниевых ячеек изменяется в зависимости от температуры.

Встроенная функция температурной компенсации помогает уменьшить погрешность измерений, вызванную изменением температуры наружного воздуха, и повышает стабильность долговременного мониторинга.

4. Сигнал преобразуется в цифровые данные.

Электроника датчика обрабатывает сигнал и преобразует его в значение интенсивности излучения.

5. Передача данных осуществляется через интерфейс RS485 Modbus.

Измеренное значение передается на регистратор данных, RTU, ПЛК, промышленный компьютер или платформу мониторинга через интерфейс RS485.

Связь по протоколу Modbus RS485

Устройство JW-TBQ-GJ(LC13) использует интерфейс связи RS485 и поддерживает стандартный протокол Modbus.

RS485 подходит для промышленного и наружного мониторинга, поскольку поддерживает:

• Стабильная проводная связь
• Многоустройственные сети
• Кабельная разводка на большие расстояния
• Интеграция с промышленными контроллерами
• Стандартное считывание данных на основе регистров
• Централизованный сбор данных с датчиков

Датчик можно подключить к:

• регистраторы данных фотоэлектрических систем
• Удаленные терминальные устройства
• ПЛК-системы
• Системы SCADA
• Контроллеры метеостанций
• Промышленные ворота
• периферийные вычислительные устройства
• Локальные серверы мониторинга
• платформы мониторинга облачных сервисов

Перед интеграцией системы необходимо подтвердить адрес связи, скорость передачи данных, настройку четности, карту регистров и формат данных в последней версии документации по протоколам связи.

Типичные технические характеристики

Технические характеристики следует подтвердить, используя последнюю версию технической документации, перед закупкой.

Для инженерных проектов, пожалуйста, также подтвердите:

• Диапазон измерения освещенности
• Разрешение
• Время отклика
• Диапазон рабочих температур
• Диапазон температур хранения
• Длина кабеля
• Тип разъема
• Схема регистров Modbus
• Размеры датчика
• Размеры монтажного отверстия
• Метод калибровки
• Документация по калибровке
• Требования к защите от перенапряжений и молний

Кремниевый датчик освещенности против пиранометра

Кремниевый датчик солнечной радиации и пиранометр измеряют солнечную радиацию, но они используют разные технологии измерения и отвечают различным потребностям проекта.

Кремниевый датчик часто предпочтительнее, когда проекту требуется экономичный, быстродействующий эталонный датчик освещенности, тесно связанный с поведением фотоэлектрических модулей из кристаллического кремния.

В случаях, когда проект требует:

• Измерение солнечной радиации широкого спектра
• Метеорологические справочные данные
• Соответствие установленному классу пиранометра.
• Мониторинг интенсивности излучения исследовательского уровня
• Сравнение различных фотоэлектрических технологий
• Прослеживаемость калибровки более высокого уровня

JW-IoT также предоставляет Пиранометр класса А с датчиком солнечной радиации и выходом RS485., а Датчик солнечной радиации класса C для мониторинга 2000 Вт/м² и а Фотоэлектрический датчик суммарного солнечного излучения для мониторинга освещенности по протоколу RS485..

Выбор подходящего датчика должен основываться на требуемой точности, спектральной характеристике, стандартах проекта, бюджете и целях мониторинга.

Данные о мощности кремниевого эталонного элемента по сравнению с фотоэлектрическим модулем

Кремниевый эталонный элемент измеряет поступающее солнечное излучение.

Меры электрического мониторинга фотоэлектрических систем:

• постоянное напряжение
• постоянный ток
• постоянный ток
• выход переменного тока
• КПД инвертора
• Выход энергии

Эти измерения не должны заменять друг друга.

Датчик освещенности показывает, сколько солнечной энергии было доступно. Система электрического мониторинга показывает, сколько энергии произвела фотоэлектрическая система.

Сравнение двух наборов данных помогает операторам оценить, насколько эффективно электростанция преобразует доступную солнечную энергию в электроэнергию.

Мониторинг коэффициента производительности

Коэффициент производительности, или PR, обычно используется для оценки нормализованной производительности фотоэлектрической электростанции.

Для упрощенного сравнения на уровне проекта используются следующие методы:

• Измеренная освещенность
• Установленная мощность фотоэлектрических систем
• Фактическая выработка энергии
• температура модуля
• Период мониторинга
• Системные потери

Кремниевый датчик солнечной радиации обеспечивает ввод данных о солнечном излучении, необходимых для многих систем мониторинга PR.

Для надежного анализа данные об освещенности следует синхронизировать со следующими параметрами:

• Данные инвертора
• Данные счетчика
• температура модуля
• Температура окружающей среды
• Ветровые условия
• Записи о тревогах
• Наличие растений
• Периоды сокращения

Неправильная установка датчика или ненадлежащее техническое обслуживание могут напрямую исказить результаты анализа PR.

Инструкция по установке

Установите под тем же углом, что и солнечную батарею.

Для измерения в плоскости массива датчик должен соответствовать углу наклона и азимуту контролируемых фотоэлектрических модулей.

Даже небольшая угловая разница может привести к расхождениям в измерениях, особенно когда солнце находится низко.

Избегайте затенения

Не устанавливайте датчик в местах, где он может быть затенен:

• Рамки модулей
• Монтажные конструкции
• Кабели
• Распределительные коробки
• Перила
• Ближайшие датчики
• Растительность
• Здания
• Компоненты трекера

Чувствительная поверхность должна получать такое же беспрепятственное солнечное освещение, как и контролируемые модули.

Выберите местоположение представителя

Место установки должно соответствовать условиям эксплуатации целевой фотоэлектрической батареи.

Избегайте необычных мест, подверженных воздействию:

• Локальные размышления
• Постоянное затенение
• Чрезмерное скопление пыли
• сток воды
• Выхлопная система системы отопления
• Снежные заносы
• Неравномерная уборка

Для крупных растений может потребоваться несколько точек измерения.

Поддерживайте чистоту чувствительной поверхности.

Пыль, песок, пыльца, птичий помет, солевые брызги и пятна от воды могут снизить измеряемую интенсивность излучения.

Датчик следует осматривать и очищать в рамках планового технического обслуживания фотоэлектрической установки.

При проведении исследований загрязнения убедитесь, что метод очистки соответствует цели мониторинга.

Защитите кабель

Проложите кабель RS485 через подходящие трубы или кабельные лотки.

Избегать:

• Крутые повороты
• Слабые связи
• Длинные участки кабеля без опоры
• Непосредственный контакт с горячими задними панелями модулей.
• Скопление воды в соединительных элементах
• Параллельная прокладка рядом с высоковольтными кабелями без надлежащего разделения.

В соответствии с проектными требованиями следует применять защиту от перенапряжения и молнии.

Информация об установке записи

Документ:

• серийный номер датчика
• Дата установки
• Местоположение по GPS
• Раздел массива
• Угол наклона
• Азимут
• Длина кабеля
• Адрес Modbus
• канал регистрации данных
• Информация о калибровке
• История технического обслуживания

Эта информация важна для устранения неполадок и обеспечения долгосрочной прослеживаемости данных.

Установка с передней и задней стороны

Текущая конфигурация изделия позволяет устанавливать его как на поверхность фотоэлектрической панели, так и на ее заднюю сторону.

Выбранный метод должен соответствовать цели мониторинга и крепежным элементам.

Положение спереди или в плоскости массива

Такое положение обычно используется, когда чувствительный элемент должен получать тот же солнечный свет, что и поверхность фотоэлектрического модуля.

Датчик не должен создавать затенение в активной области модуля.

Конструкция крепления с задней стороны

Монтаж с задней стороны может подразумевать крепление кронштейна датчика к задней части или раме модуля при сохранении ориентации чувствительной поверхности в сторону неба.

Сама чувствительная поверхность должна оставаться свободной от препятствий и выровненной по плоскости модуля.

Не устанавливайте активную чувствительную поверхность лицевой стороной вниз, если только для данного применения не требуется измерение отраженного или заднего излучения, и конфигурация изделия это не поддерживает.

Сценарии применения

Фотоэлектрические электростанции промышленного масштаба

Датчик может быть установлен на солнечных электростанциях с фиксированным наклоном или с отслеживанием положения солнца для поддержки следующих функций:

• Мониторинг освещенности
• анализ коэффициентов производительности
• Сравнение инверторных зон
• Диагностика эксплуатации и технического обслуживания
• Оценка урожайности
• Расследование причин неисправности

Солнечные системы на крыше

Для коммерческих и промышленных солнечных электростанций на крышах датчик может служить локальным эталоном освещенности для сравнения ожидаемой и фактической выработки системы.

Метеостанции на солнечных батареях

Датчик можно комбинировать со следующими устройствами:

• Датчики температуры и влажности окружающей среды
• Датчики температуры фотоэлектрических модулей
• Датчики скорости и направления ветра
• Дождемеры
• Датчики атмосферного давления
• Регистраторы данных
• Коммуникационные шлюзы

Узнайте больше датчики излучения для комплексных проектов по мониторингу солнечной энергии и погоды.

Тестирование фотоэлектрических модулей

Датчик позволяет проводить сравнительные испытания по следующим параметрам:

• Отдельные фотоэлектрические модули
• Различные углы наклона
• Различные модульные технологии
• Методы очистки
• Методы охлаждения
• Варианты монтажа
• Условия затенения

Эксплуатация и техническое обслуживание солнечной электростанции.

Группы по эксплуатации и техническому обслуживанию могут сравнивать данные об освещенности и выработке электроэнергии для выявления следующих факторов:

• Неожиданные потери производительности
• Низкая производительность инвертора
• Аномалии на уровне строк
• Потери, связанные с загрязнением
• События затенения
• Неисправности датчиков
• Проблемы синхронизации данных

Распределенный мониторинг фотоэлектрических систем

Компактная структура RS485 делает датчик подходящим для распределенных систем, требующих множества точек мониторинга освещенности, подключенных к локальным шлюзам или централизованным платформам.

Исследования в области возобновляемой энергии

Датчик может использоваться в прикладных исследованиях, включающих:

• эффективность фотоэлектрических систем
• Изменчивость освещенности
• температура модуля
• Прогнозирование солнечной активности
• Потери от загрязнения
• Эффекты облаков
• модели выхода энергии

Комплексная система мониторинга фотоэлектрических систем

Полная система экологического мониторинга фотоэлектрической системы может включать в себя:

1. Кремниевый датчик освещенности
2. Датчик температуры фотоэлектрического модуля
3. Датчик температуры и влажности окружающей среды
4. Датчик скорости ветра
5. Датчик направления ветра
6. Дождемер
7. Датчик контроля загрязнения
8. Камера, охватывающая все небо
9. регистратор данных или RTU
10. коммуникационная сеть RS485
11. Шлюз 4G, Ethernet или LoRaWAN
12. Платформа облачного мониторинга
13. Интеграция API или SCADA
14. Защита от перенапряжения и молнии

JW-IoT Мониторинг возобновляемой энергии В портфолио компании входят системы экологического мониторинга солнечных электростанций, мониторинга солнечных батарей на крышах, мониторинга плавучих солнечных электростанций, метеостанции для фотоэлектрических установок и системы мониторинга фотоэлектрических систем на основе Интернета вещей.

Качество данных и распространенные ошибки установки

Надежные данные об уровне освещенности зависят не только от технических характеристик датчика.

К распространённым причинам неточных показаний относятся:

• Неправильный угол наклона
• Неверный азимут
• Частичное затенение
• Поверхность датчика загрязнения
• Ненадежная проводка
• Неправильные настройки Modbus
• Падение напряжения
• Неправильная интерпретация регистра
• Несоответствие тактовой частоты датчика и инвертора.
• Неудачное место установки
• Различаются условия очистки датчика и модулей.
• Использование одного датчика для нескольких ориентаций массива.
• Отсутствуют записи калибровки.

После установки данные следует проверить, сравнив их следующим образом:

• Показания датчика в условиях ясного неба
• Приборы для измерения освещенности, расположенные поблизости
• Тенденции развития солнечной энергетики
• температура модуля
• Ожидаемое положение Солнца
• Исторические данные по сайту

Рекомендации по техническому обслуживанию

Регулярная проверка

Проверьте датчик на наличие следующих признаков:

• Загрязнение поверхности
• Механические повреждения
• Свободные скобы
• Износ кабелей
• Коррозия
• Проникновение воды
• Повреждение разъема
• Неожиданное затенение

Уборка

Очистите чувствительную поверхность подходящим мягким неабразивным средством.

Не используйте острые инструменты или агрессивные химические вещества, которые могут повредить оптическую или чувствительную поверхность.

Проверка данных

Просмотрите данные по следующим пунктам:

• Показания прямой линии
• Внезапные смещения
• Нереалистичные ночные значения
• Повторные потери связи
• Различия с показаниями расположенных рядом датчиков
• Необъяснимое отклонение от выходной мощности фотоэлектрической системы.

Калибровка

Требования к калибровке зависят от стандарта проекта, договорных условий и требуемой неопределенности измерений.

Перед оформлением заказа уточните рекомендуемый интервал калибровки и имеющуюся документацию.

Как выбрать правильный датчик освещенности

Выбирайте кремниевый датчик освещенности в следующих случаях:

• Проект в основном занимается мониторингом фотоэлектрических модулей из кристаллического кремния.
• Требуется освещенность плоскости массива.
• Быстрый оперативный мониторинг имеет важное значение.
• Необходимо несколько точек мониторинга.
• Предпочтительна интеграция с RS485 Modbus.
• Стоимость проекта должна контролироваться.
• Датчик будет поддерживать анализ PR и O&M.

Следует рассмотреть возможность использования термоэлектрического пиранометра в следующих случаях:

• Требуется широкоспектральное измерение.
• В проекте указан класс пиранометра.
• Необходимы метеорологические эталонные измерения.
• Прослеживаемость калибровки имеет более высокий приоритет.
• Необходимо сравнивать различные фотоэлектрические технологии.
• Для реализации проекта необходимы данные о радиации исследовательского уровня.

Информация для заказа

Для рекомендации правильной конфигурации, пожалуйста, предоставьте следующую информацию:

• Заявка на проект
• страна установки
• мощность фотоэлектрической электростанции
• технология фотоэлектрических модулей
• Система с фиксированным наклоном или слежением
• Количество ориентаций массива
• Количество точек мониторинга
• Требуемый диапазон освещенности
• Требуемая точность
• Протокол связи
• Длина кабеля
• регистратор данных или система SCADA
• Требования к калибровке
• Количество
• Ожидаемая дата доставки

Почему стоит выбрать JW-IoT?

JW-IoT предоставляет датчики и поддержку в системной интеграции для проектов мониторинга солнечных фотоэлектрических систем и возобновляемых источников энергии.

В число доступных вариантов поддержки проекта входят:

• Выбор датчика освещенности
• Конфигурация фотоэлектрической метеостанции
• мониторинг температуры модуля
• Интеграция RS485 Modbus
• Настройка RTU и регистратора данных
• Связь 4G и Ethernet
• Подключение к облачной платформе
• Интеграция API и SCADA
• Услуги OEM и производства продукции под собственной торговой маркой.
• Инструкция по установке
• Удалённая техническая поддержка

Запросить ценовое предложение

Для получения информации о ценах, технических документах, протоколе Modbus и конфигурации проекта, пожалуйста, укажите тип вашей фотоэлектрической установки, точки мониторинга, требования к связи, длину и количество кабелей.

Для выбора продукции и получения ценового предложения свяжитесь с компанией JW-IoT.

Узнайте больше Радиационные датчики JW-IoT для фотоэлектрического, метеорологического, сельскохозяйственного и исследовательского мониторинга.