太阳辐射监测中总辐射、直接辐射、散射辐射检测方案(其它辐射测量)

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太阳辐射类型、区别、关系及选型 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 NormalIrradiance)、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，是计算固定倾角光犬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%)，紫外区能力最少，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。 Solar Zenith Angle：太阳天顶角(与太阳高度角之和为90度，互余关系)解释为一束光线从太阳到达地面一点形成的光线与此点垂直于地面的直线夹角；所以在日出和日落时天顶角为90度(太阳高度角为0)，没有直射辐射到达水平面。 三个辐射参数之间的关系：GHI=DHI+(cOS心xDNI) 0= Solar Zenith Angle (太阳天顶角)、0°is vertical、90°is horizontal 国际标准组织 (ISO)和国际气象组织(WMO) 国际标准： ISO 9060：1990 Second Class First Class Secondary Standard ISO 9060：2018 Class C Class B Class A WMO Moderate quality Good quality Higher quality 响应时间(95%) <60s < 30 s < 15 s 零漂移(a)响应 200W/m2净辐射时 ±30 W/m ±15 W/m ±7W/m^ 零漂移(b)响应 5K/hr空气温度变化时 ±8 W/m^ +4W/m ±2 W/m^ WMO分辨率(最小测量变化) ±10 W/m ±5W/m ±1W/m 非稳定(每年响应率百分比改变) +3% ±1.5% +0.8% 非线性 (@100 W/m²~1000 W/m) ±3% ±1% ±0.5% 方向响应(全方位入射光@1000 W/m²) ±30 W/m‘ ±20 W/m ±10 W/m 光谱选择性 ISO (0.35~1.5 um) +10% +5% ±3% 光谱选择性 WMO(0.3~3 um) ±10% +5% ±2% 温度响应(@50℃ band) 8% 4% 2% 倾斜响应(@1000W/m²时，从0~80°) ±5% ±2% ±0.5% ( 北京博伦经纬科技发展有限公司 ) ( 电话：+086010-56187396 ) 气象、光伏、光热配置选型 应用 测量参数 测量仪器 基础 高级 勘察 POA、GHI(可选) DNI、GHI、DHI、气象情况、数据记录仪 太阳日动跟踪器：STR-21G或 STR-22G ISO 9060 第一类太阳热量计： MS57 ISO 9060 一级标准日射强度计：MS60或 MS410 ISO 9060 二级标准日射强度计：MS802、MS80或 ER08S气象站：风速、风向、温度、湿度、气压、雨量 小型固定式光伏 POA、GHI (可选) 智能日射强度计 MS40M、MS60M 或 MS80M 中型固定式光伏 DNI、GHI、数据记录仪 POA、GHI，至少两个地点，气象情况、数据记录仪 ISO 9060 二级标准日射强度计：MS40M、MS60M 或MS80M 气象站：风速、风向、温度、湿度、气压、雨量 大定固定式光伏 GHI，至少两个地点，分布式POA POA、GHI、DNI、DHI、分布式 POA、气象情况、数据记录仪 太阳自动跟踪器： STR-21G或 STR-22G ISO 9060 第一类太阳热量计：MS57 ISO 9060一级标准日射强度计：MS60或 MS410 ISO 9060 二级标准日射强度计：MS802、MS80或 ER08S气象站：风速、风向、温度、湿度、气压、雨量 跟踪式光伏 DNI ISO9060 第一类太阳热量计： MS57 CPV DNI、GHI、数据记录仪 DNI、GHI、DHI、气象情况、数据记录仪 太阳自动跟踪器： STR-21G 或 STR-22G ISO 9060 第一类太阳热量计：MS57 ISO 9060 一级标准日射强度计：MS60或MS410ISO 9060 二级标准日射强度计：MS802、MS80或 ER08S气象站：风速、风向、温度、湿度、气压、雨量 CSP DNI、GHI、DHI、气象情况、数据记录仪 太阳自动跟踪器： STR-21G 或 STR-22G ISO 9060 第一类太阳热量计：MS57 ISO 9060 一级标准日射强度计：MS60或 MS410ISO 9060 二级标准日射强度计：MS802、MS80 或 ER08S 气象站：风速、风向、温度、湿度、气压、雨量 北京博伦经纬科技发展有限公司电话：+086 010-56187396 2 总辐射表系列 MS-40/60/80 是 EKO公司生产的新一代日射强度计， MS-40是二级标准 (Second Class)， MS-60是一级标准(First Class) MS-80副基准 (Secondary Class)，采用全新的设计理念，广泛应用于气象、辐射、能源、光伏、光热、科研、照晒和老化实验等领域。 MS80M / MS60M / MS40M 数字型日射强度仪，提供 Modbus 485 输出 MS80A MS60A MS40A 电流型总辐射表，提供4~20mA输出 MS-602/410/802 是 EKO公司生产的经典型日射强度计， MS-602是二级标准 (Second Class)， MS-410是一级标准(First Class)，MS-802副基准 (Secondary Class) ，采用世界先进技术设计，广泛应用于气象、辐射、能源、光伏、光热、科研、照晒和老化实验等领域。 技术指标： MS-80 MS-802 MS60 MS-410 MS40 ISO 9060 1990标准 Secondary Class Secondary Class First Class First Class Second Class ISO 9060 2018 标准 Class A Class A Class B Class B Class C 光谱范围 285-3000nm 285-3000nm 285-3000nm 285-3000nm 285-3000nm 响应时间(95%) <0.5S <5S <18S <18S <18S 响应时间(63%) < 0.1S <1.5 S <5S <5S <5S 热辐射偏移(200W/m) <1W/m +6W/m² <5W/m <6W/m² +12W/m 温度偏移 (5K/hr) ±1W/m ±2W/mf ±2W/m ±2W/m ± 5W/m 非稳定性(年变化) <0.5%/5year <0.5%/year <1.5%/year < 1.5%/year <1.5%/year 非线形误差(在1000W/m) <0.2% <0.2% <1% <1% <1% 方向响应(~80°，@1000W/m²) <10W/m <10W/m <18W/m <20W/m <20W/m² 光谱选择性(0.35-1.5um) <3% <1% <1% <1% <1% 温度响应(-20for 50℃ band) <1% <1% <2% <2% <3% 倾斜响应(at 1000W/m) <0.2% <0.2% <2% <2% <1% 分辨率(uV/W/m) 7~14 7~14 7~14 7~14 7~14 阻抗 (Q) ~45000 ~500 ~100 ~100 ~100 测量范围 0-4000W/m 0-4000W/m 0-2000W/m 0-2000W/m 0-2000W/m 信号输出 0~40mV 0~40mV 0~20mV 0~ 20mV 0~20mV 视角 180° 180° 180° 180° 180° 防护等级 IP67 IP67 IP67 IP67 IP67 工作温度 -40~ +80℃ -40~+80℃ -40~+80℃ -40~+80C -40~+80℃ 工作湿度 0~100% RH 0~100% RH 0~100% RH 0~100% RH 0~100% RH 线缆长度 10m 10m 10m 10m 10m Modbus 485 输出 MS-80M MS-60M MS-40M 4~20mA 输出 MS-80A MS-60A MS-40A 图片 ( 北京博伦经纬科技发展有限公司 ) ( 电话：+0 8 6 010-56187396 ) 反照率传感器 EKO公司推出新型的反照率传感器，符合ISO9001、ISO17025、ISO14001、IEC60904、ISO9060-2018和 WMO等国际标准，是一款新型精密的反照率传感器，我公司共推出两个个型号， MSA-80、MSA-60 和MSA-40， MSA-80是一款副基准反照率传感器， MSA-60 是一级反照率传感器，MSA-40是二级反照率传感器。 MSA-80是一款副基准反照率传感器是采用2个 MS-80 总辐射传感器，95%的响应时间为小于0.5秒，五年之内免标定，广泛应用于气象、科研、水文和农业研究等领域。 MSA-60 是一款一级反照率传感器是采用 MS60 新型的一级总辐射传感器， MS-60 是 EKO公司推出的新款总辐射传感器，测量精度好，性价格比高，广泛应用于气象、科研、水文和农业研究等领域 MSA-40是一款二级反照率传感器是采用 MS40 新型的二级总辐射传感器， MS-60是EKO公司推出的新款总辐射传感器，测量精度好，性价格比高，广泛应用于气象、科研、水文和农业研究等领域 技术指标： MSA-80 (2个MS-80) MSA-60 (2个MS-60) MSA-40 (2个MS-40) ISO 9060 1990标准 Secondary Class First Class Second Class ISO 9060 2018 标准 Class A Class B Class C 光谱范围 285-3000nm 285-3000nm 285-3000nm 响应时间(95%) <0.5 S <18S <18 S 响应时间(63%) <0.1S <5S <5S 热辐射偏移(200W/m²) <1W/m² <5W/m +12W/m^ 温度偏移(5K/hr) ±1W/m ±2W/m 5W/m 非稳定性(年变化) <0.5%/5year <1.5%/year <1.5%/year 非线形误差(在1000W/m²) <0.2% <1% <1% 方向响应(~80°，@1000W/m) <10W/m <18W/m- <20W/m丫 光谱选择性(0.35-1.5um) <3% <1% <1% 温度响应(-20for 50℃ band) <1% <2% <3% 倾斜响应(at 1000W/m) <0.2% <2% <1% 分辨率(uV/W/m) 7~14 7~14 7~14 阻抗(Q) ~45000 ~100 ~100 测量范围 0-4000W/m 0-2000W/m 0-2000W/m 信号输出 0~40mV 0~20mV 0~20mV 视角 180° 180° 180° 防护等级 IP67 P67 IP67 工作温度 -40~+80℃ -40~+80℃ -40~+80℃ 工作湿度 0~100%RH 0~100%RH 0~100%RH 线缆长度 10m 10m 10m 直接辐射传感器 EKO 新一代高精度直接辐射传感器器(1(MS-57， ISO一级)，该辐射传感器具有国际上最快的响应速度，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。 技术指标 MS-57 ISO 9060标准 First Class 光谱范围 200-4000nm 响应时间(95%) <0.2S 响应时间(99%) < 0.5S 热辐射偏移(200W/m) 0W/m' 温度偏移 (5K/hr) <1W/m 非稳定性(年变化) <0.5%/5year 非线形误差(在1000W/m) <0.2% 光谱选择性(0.35-1.5um) ±1% 温度响应(-20for 50℃ band) <0.5% 倾斜响应(at1000W/m) <0.2% 分辨率(uV/W/m²) 7~14 阻抗(Q) ~15000 测量范围 0-4000W/m 信号输出 0~40mV 视角 180° 防护等级 IP67 工作温度 -40~+80℃ 工作湿度 0~100% RH 线缆长度 10m 图片 Email： www.bljw168.com 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，具有世界上最优秀的追踪精度。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。 技术指标： STR-21G STR-22G SRT-32G 臂膀 单臂 双臂 双臂 电机 步进电机 步进电机 步进电机 跟踪技术 谐波传动 谐波传动 谐波传动 指向精度(0~87°) <0.01° <0.01° <0.01° 角度分辨率 0.009° 0.009° 0.0036° 跟踪高度角 -15~95° -15~95° -15~95° 跟踪方位角 0~360° 0~360° 0~360° 扭矩 12Nm 24Nm(12+12) 60Nm(30+30) 负载 7.5kq 15kg 60kg 太阳传感器视角 30°(±15°) 30°(±15°) 30°(±15°) 太阳传感器视角精度 ±0.01° ±0.01° ±0.01° GPS定位 水平位置<15m 水平位置<15m 水平位置<15m 定位速度 <5min <5min <5min 通讯方式 RS232/9600/8N1 RS232/9600/8N1 RS232/9600/8N1 电源要求 100~240VAC21~31V DC 100~240V AC21~31V DC 100~240V AC21~31V DC 功耗 <20W <20W <20W 防护等级 IP65 IP65 IP65 工作温度 -40~+50℃ -40~+50℃ -40~+50℃ 工作湿度 0~100% RH 0~100%RH 0~100% RH 尺寸(mm) 430*380*440 430*380*440 430*380*249 重量 14.5kg 15.5kg 15kg 图片 EKO BL-01日照传感器 BL-01日照计是日本 EKO 公司生产的新型记录日照时长的传感器，设计简单，其工作原理类似于人眼一样判断太阳光线，甚至可以通过黄昏或者黎明来确定日照时长，穹顶反射的光线通过一个特殊的滤光片照射到 Lux 传感器上，通过一个科学的计算方法，来推导阳光的照射，这种测量方法局限于 WMO标准。BL-01日照计它是一款智能的日照传感器，能够高精度测量日照时间(不确定度为每天0.3小时)。该传感器易于安装，可在全球范围内应用，广泛应用于气象、海洋、科研、光伏和新能源等等域。 技术指标： 工作区域：纬度(-90°~+90°)；经度 (0-360°) 光谱范围：300-800nm 校正不确定度：<0.3h/day 信号输出：5V/1V、20mA/4mA 或开关量 工作环境：：-20~+50℃ 供电：12-30V 功耗：<<0.5W 防护等级：IP65 尺寸：160x100x83/083x74 mm 重量： 0.8kg 日本EKO MS-711全天候光栅光谱辐射计 MS-711是新一代全天候光栅光谱辐射计，光谱范围 300-1100nm(紫外/可见/近红外)，温控系统使得设备拥有更高的光谱分辨率和观测精度。适用于多种研究应用的室外连续观测，可用于研究辐射、气溶胶特性、植被和海洋色度、光合有效辐射(PAR)、光伏电池组敏感区等。 MS-711光谱仪具有单独的电源，并可通过 RS232/422由PC机或数据记录器。标准的 PC 软件提供了不同的功能，操作，数据管理和可视化。 技术指标： 光谱范围：300~1100nm 光谱间隔：0.3~0.5nm 分辨率：<7nm 波长精度：±0.2nm 温度依依性：<2%(-10~+50℃) 温度控制：25℃±2℃ (Ta=-10~+40℃)； 余弦响应：<5%(天顶角：0~80°) 杂散光：0.15% 曝光时间：10msec~5，000msec， 自动控制 圆顶材料：石英玻璃 线缆长度：10米 输入： AC100-240V， 50/60Hz， 50VA 最大消耗：100W 输出：12VDC 保险： p5.2x20， 250V， 2A 通讯接口： RS-232C(电源和PC之间) 通讯线长：1.2米 工作环境温度：-10-40℃，湿度： (%)0-90 无冷凝 北京博伦经纬科技发展有限公司 ( 电话：+086010-56187396 ) SolarSIM-G 是一款智能型太阳光谱辐照仪，能够精确测量太阳光谱和太阳总辐射，仪器采用硅光电二极管结合光学带通滤波器对波长的选择性，进行不同波长的各波段的辐照度的测量。同时仪器还可以测量空气温度、大气压力以及太阳总辐射值，是一款适合在野外长期进行太阳光谱能量、太阳能资源和气象评估的理想选择。SolarSIM-G应用包括太阳能资源评估、太阳能监控、光伏面板开发、环境保护与监测、、气溶胶分析、科学研究、1、气象网络、海洋光学、认证和运营管理，农业监控、紫外线指数测量、材料试验甚至多和 hyper-spectrafy 成像。 技术指标： 总辐射测量误差：<2% 最大辐照度：1366 W/m (AM0) 非线性 (0~1366W/m2)：<0.5% 非稳定性(年变化)：：<0.5% 最大数据扫描频率：1HZ 工作温度：-30~+65℃ 湿度范围：0~100% 仪器温度影响：自动温度修正 电源：12VDC功I耗：<1W 信号输出：两线制 RS485、直接到电脑、串口太网或数据记录仪 SolarSIM-D2 是 SolarSIM-G1的升级型太阳光谱仪，能够精确测量太阳光谱和常规直接辐照度(DNI)、是太阳能资源评估和模块性能表征研究的一种高效工具。仪器采用硅光电二二管结合六个光学带通滤波器对波长的选择性，进行不同波长的各波段的辐照度的测量；同时仪器还可以测量空气温度、大气压力、臭氧含量、水汽含量以及气溶胶厚度等数据，很好的反映出气溶胶、臭氧以及水汽等对光谱的吸收。仪器可以直接连接电脑或者连接到数据采集器上使用，可以长期在野外进行连续观测。 ISO标准等级：次基准 ( Secondary Standard) 直接辐射测量波段范围：280~4000 nm [W/m/nm] 最大辐照度：1366W/m(AM0) 非线性 (0~1366W/m2)：：<0.5% 非稳定性(年变化)：<0.5% 光谱测量误差：每波段<5% 直接辐射测量误差：<2% 气象参数测量误差：：<3% Aerosol Optical Depth at a selection of 最大数据扫描频率：1HZ 工作温度：-30~+65℃ 湿度范围：0~100% 仪器温度影响：自动温度修正 全视角、倾斜视角：5°、1° 太阳跟踪器精度要求：±0.5°以上 电源：12VDC 功耗：<1W 信号输出：两线制RS485、直接到电脑、串口太网或数据记录仪 mail： www.bljwcom邮箱： bjblcom北京市昌平区北清路号珠江摩尔国际大厦    太阳辐射监测类型、关系、区别、规格和选型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%），紫外区能力最少，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。Solar Zenith Angle: 太阳天顶角 （与太阳高度角之和为90度，互余关系）解释为一束光线从太阳到达地面一点形成的光线与此点垂直于地面的直线夹角；所以在日出和日落时天顶角为 90度（太阳高度角为0），没有直射辐射到达水平面。三个辐射参数之间的关系： GHI = DHI + (cosθ x DNI)θ = Solar Zenith Angle（太阳天顶角）、0°is vertical、90°is horizontal