Введение
При выборе пиранометра для проекта солнечного мониторинга покупатели часто сталкиваются с практическим вопросом: пиранометры класса A или класса B — какой подходит для проекта? Ответ не сводится к выбору более точного или более дорогого датчика. Это зависит от того, как будут использоваться данные об облучённости, какие требования предъявляет спецификация проекта и какую неопределённость измерений может допустить применение.
В соответствии с ISO 9060:2018, пиранометры класса A и класса B имеют различные требования к производительности. Класс A обычно выбирают, когда важны более строгие характеристики измерений и долгосрочная стабильность данных, тогда как класс B может обеспечить практический баланс для рутинного мониторинга фотоэлектрических систем, метеорологических и экологических наблюдений.
В реальных проектах при принятии решения также необходимо учитывать цель измерений, применимый стандарт, требования к GHI или POA, условия установки, калибровку и интерфейс связи. В этой статье объясняется практическая разница между классом A и классом B и помогается покупателям определить, какой пиранометр подходит для их применения. Если вы сравниваете различные технологии пиранометров, ознакомьтесь с нашим руководством по термоэлектрические и кремниевые пиранометры для более детального рассмотрения их различий и критериев выбора.
Пиранометры класса A и класса B: краткий обзор
Пиранометры класса A и класса B оба классифицируются по ISO 9060:2018, но они предназначены для разных уровней производительности измерений. В таблице ниже приведено краткое сравнение; конкретные различия в производительности и особенности применения рассматриваются в следующих разделах.
| Фактор | Класс A | Класс B |
| Уровень производительности | Выше | Промежуточный |
| Требования к измерениям | Более строгие | Менее строгие |
| Долгосрочная стабильность | Более жёсткие | Менее строгие |
| Время реакции и направленные характеристики | Более жёсткие | Менее строгие |
| Типичное применение | Эталонный и критический мониторинг фотоэлектрических систем | Рутинный мониторинг фотоэлектрических систем и окружающей среды |
| Стоимость | Как правило, выше | Как правило, ниже |
Что означает ISO 9060:2018 для классов пиранометров?
При сравнении пиранометров класса A и класса B ISO 9060:2018 является основным ориентиром для понимания их классификации по производительности. Стандарт использует классы A, B и C и оценивает пиранометры по нескольким параметрам производительности, а не присваивает класс на основе одного общего значения точности. Это даёт покупателям более чёткую основу для сравнения датчика солнечной радиации для различных требований к измерениям. Если вы хотите узнать, как IEC 61724 влияет на мониторинг фотоэлектрических систем и выбор датчиков, наш [Руководство по IEC 61724] предлагает практический обзор.
ISO 9060:2018 определяет классы A, B и C
ISO 9060:2018 заменил терминологию «Вторичный стандарт», «Первый класс» и «Второй класс», использовавшуюся в ISO 9060:1990, на систему классов A, B и C. Классификация охватывает время реакции, смещение нуля, нестабильность, нелинейность, направленную характеристику, спектральную погрешность, температурную характеристику и характеристику наклона.
Основные предельные значения для классов A, B и C включают:
| Параметр производительности | Класс A | Класс B | Класс C |
| Время реакции (95%) | <10 с | <20 с | <30 с |
| Смещение нуля A | ±7 Вт/м² | ±15 Вт/м² | ±30 Вт/м² |
| Нестабильность | ±0,8% | ±1,5% | ±3% |
| Нелинейность | ±0,5% | ±1% | ±3% |
| Направленная характеристика | ±10 Вт/м² | ±20 Вт/м² | ±30 Вт/м² |
| Спектральная погрешность GHI при ясном небе | ±0,5% | ±1% | ±5% |
| Температурная характеристика | ±1% | ±2% | ±4% |
Эти значения представляют собой отдельные допустимые пределы, используемые в классификации пиранометров по ISO 9060:2018. Полная классификация также включает другие условия, такие как дополнительные критерии смещения нуля, характеристика наклона и погрешность обработки сигнала. Их не следует рассматривать как единую общую спецификацию точности.
Классы A и B не определяются одним числом точности
Распространённая ошибка при сравнении пиранометров — сводить классификацию к утверждению вроде “Класс A — это ±2%, а класс B — это ±3%”. ISO 9060 не определяет классы таким образом. Точность пиранометра зависит от нескольких характеристик производительности, поэтому при выборе датчика следует совместно проверять заявленный класс по ISO, технические характеристики и информацию о калибровке.
Что означают “спектрально плоский” и “быстрый отклик”?
ISO 9060:2018 также ввёл дополнительные атрибуты, которые можно использовать вместе с обозначением основного класса. Спектрально плоский означает, что пиранометр соответствует указанному требованию спектральной селективности в соответствующем диапазоне длин волн. Быстрый отклик применяется к приборам со временем реакции 95% менее 0,5 с. Эти атрибуты могут быть полезны, когда системе мониторинга требуется лучший контроль спектральных эффектов или необходимо фиксировать быстрые изменения солнечной облучённости.
Для покупателей практический вопрос не сводится к тому, выше ли класс A или класс B. Более полезный вопрос — соответствует ли производительность пиранометра цели измерений, применимому стандарту проекта и требуемому качеству данных.
Пиранометр класса A: когда он нужен?
Как правило, пиранометр класса А выбирают, когда данные об облучённости требуют более высокой точности измерений и лучшей долговременной стабильности. Согласно ISO 9060:2018, класс А имеет более строгие ограничения по ряду эксплуатационных характеристик, включая смещение нуля, нестабильность, нелинейность, угловую чувствительность, температурную чувствительность и чувствительность к наклону.
Практическая причина выбора класса А заключается не просто в том, что он “точнее”. Дело в том, что более строгий контроль различных источников погрешности может быть ценным, когда данные об облучённости используются для технической оценки, анализа производительности или долгосрочных эталонных измерений.
Когда следует выбирать пиранометр класса А?
Класс А стоит рассматривать, когда:
- Оценка солнечных ресурсов: Данные об облучённости используются для оценки солнечных ресурсов площадки или поддержки долгосрочного энергетического анализа.
- Мониторинг производительности фотоэлектрических систем: GHI или POA облучённость используется для оценки фактической производительности фотоэлектрической системы или расчёта показателей производительности.
- Эталонные измерения: Датчик служит эталоном для сравнения данных об облучённости из разных мест или систем мониторинга.
- Исследования и экологический мониторинг: Согласованность измерений важна на протяжении длительных периодов эксплуатации.
- Требования проекта: Тендерная документация, план мониторинга или технические условия явно требуют соответствия классу А по ISO 9060:2018.
Для рутинного мониторинга, когда проект не требует таких строгих эксплуатационных ограничений, класс А может не обеспечить достаточной дополнительной ценности, оправдывающей его более высокую стоимость. Поэтому выбор должен основываться на цели измерений, требованиях проекта и необходимом качестве данных, а не только на классе.
Пиранометр класса B: когда его достаточно?
Пиранометр класса B — практичный выбор для применений, не требующих более строгих эксплуатационных ограничений класса А. Согласно ISO 9060:2018, класс B обеспечивает определённый уровень точности измерений по таким параметрам, как нестабильность, нелинейность, угловая чувствительность, температурная чувствительность и чувствительность к наклону. Для многих задач рутинного мониторинга солнечной радиации этот уровень производительности может соответствовать требованиям к измерениям без необходимости указывать более высокие характеристики класса А.
Класс B может быть целесообразен для рутинного мониторинга фотоэлектрических систем, коммерческих и распределённых солнечных проектов, метеорологических станций, сельскохозяйственного мониторинга, экологического мониторинга и вторичных точек измерения облучённости. Он также может подходить для исследовательских задач, где протокол проекта не требует класса А. Для многопунктовых систем мониторинга класс B может рассматриваться, когда требуемая точность измерений может быть достигнута в нескольких местах без использования высшего класса для каждого датчика.
Однако класс B не является правильным выбором только потому, что применение меньше или более чувствительно к стоимости. Если тендерная документация или спецификация мониторинга явно требует класс А, датчик должен соответствовать этому требованию. То же самое относится к случаям, когда данные об облучённости используются для высокоценной верификации производительности, контрактной оценки, независимой технической экспертизы или исследований, требующих более строгого контроля погрешностей и неопределённости измерений. В этих случаях более высокие требования к производительности класса А могут быть оправданы.
Ключевым является соответствие класса пиранометра цели измерений, спецификации проекта и требуемому качеству данных. Класс B не следует рассматривать просто как версию класса А с более низкой точностью или бюджетный вариант; это другой уровень производительности, предназначенный для применений, где более строгие требования класса А не нужны.
Пиранометр класса А против класса B: что на самом деле меняется?
Разница между пиранометрами класса А и класса B — это не просто вопрос цены или одного общего показателя точности. ISO 9060:2018 оценивает производительность пиранометра по нескольким характеристикам, включая нестабильность, нелинейность, угловую чувствительность, спектральную погрешность, температурную чувствительность и чувствительность к наклону. В практических применениях эти различия определяют, насколько стабильно датчик может регистрировать солнечную облучённость в меняющихся условиях и на протяжении длительных периодов.
Стабильность измерений
Долговременная стабильность описывает, насколько эксплуатационные характеристики пиранометра могут изменяться в процессе работы. Класс А имеет более строгие требования к нестабильности, чем класс B, что помогает ограничить дрейф измерений с течением времени. Это важно, когда данные об облучённости собираются для многолетних наборов данных о солнечных ресурсах, эталонных измерений или долгосрочного анализа производительности фотоэлектрических систем.
Однако для рутинного мониторинга более строгие требования к стабильности класса А не всегда могут быть необходимы. Ожидаемый период мониторинга, требования к сравнению данных и последствия дрейфа измерений следует учитывать перед выбором более высокого класса.
Реакция на изменяющуюся облучённость
Солнечная облучённость может быстро меняться при движении облаков над фотоэлектрической станцией, во время восхода и заката или в условиях быстро меняющейся погоды. Время отклика определяет, насколько быстро пиранометр реагирует на эти изменения и насколько точно кратковременные колебания облучённости отображаются в записанных данных.
Важно не предполагать, что класс А автоматически означает более быстрый отклик. ISO 9060:2018 рассматривает основную классификацию отдельно от дополнительного свойства “быстрый отклик”. Когда необходимо фиксировать быстрые изменения облучённости, фактическую спецификацию времени отклика следует проверять независимо от обозначения класса А или класса B.
Угловая чувствительность и чувствительность к наклону
Угол, под которым солнечный свет попадает на пиранометр, влияет на его измерения, что делает угловую чувствительность и чувствительность к наклону особенно актуальными для мониторинга фотоэлектрических систем. GHI обычно измеряется в горизонтальной плоскости, тогда как POA облучённость измеряется при установке датчика в плоскости фотоэлектрической батареи. По мере движения солнца по небу угол падения непрерывно изменяется.
Класс A предъявляет более строгие требования к направленной и наклонной чувствительности, чем класс B. Это различие более значимо при измерении облучённости на наклонной плоскости или когда данные используются для детального анализа производительности фотоэлектрических систем. Поэтому ориентацию датчика, угол монтажа и плоскость измерения следует рассматривать вместе с классификацией пиранометра.
Спектральная характеристика
Пиранометр не получает солнечное излучение на одной длине волны. Спектральное распределение солнечного света изменяется в зависимости от положения солнца, атмосферных условий и погоды, тогда как сам датчик имеет определённую спектральную чувствительность. Эти факторы могут влиять на то, насколько точно измеренный сигнал отражает фактическую солнечную облучённость. Поэтому ISO 9060:2018 включает спектральную погрешность в число характеристик производительности пиранометра.
ISO 9060:2018 также допускает обозначение “спектрально плоский” в качестве дополнительного свойства, а не отдельного класса. Это может быть актуально в мониторинге фотоэлектрических систем и исследовательских приложениях, где измерения должны оставаться согласованными в изменяющихся спектральных условиях. Если спектральные характеристики важны для проекта, их следует проверять в спецификациях продукта, а не выводить только из обозначения класса A или класса B.
Температурные эффекты
Пиранометр работает в реальных наружных условиях, где температура окружающей среды, температура датчика, ветер и влажность могут изменяться в течение дня. Поэтому температурная чувствительность является одним из факторов, которые могут влиять на измерения облучённости, особенно в местах с большими суточными или сезонными колебаниями температуры. ISO 9060:2018 включает температурную чувствительность в число характеристик, используемых для классификации пиранометров.
Класс A имеет более строгие требования к температурной чувствительности, чем класс B, но классификация сама по себе не описывает полную работу датчика в наружных условиях. Указанную температурную чувствительность, рабочий диапазон температур и фактические условия установки также следует проверять при выборе пиранометра для долгосрочной эксплуатации в полевых условиях.
Калибровка и долгосрочные данные
Классификация пиранометра не заменяет калибровку. Качество долгосрочных измерений также зависит от калибровки датчика, прослеживаемости и неопределённости, связанной с результатом калибровки. ISO 9847:2023 охватывает калибровку пиранометров путём сравнения с эталонными пиранометрами и применяется к приборам, соответствующим требованиям классов A, B и C по ISO 9060.
Именно поэтому датчик более высокого класса не следует оценивать в отрыве от информации о его калибровке. Для долгосрочного мониторинга сочетание классификации по ISO, качества калибровки, стабильности измерений и надлежащего обслуживания обеспечивает более значимую основу для оценки ожидаемого качества данных.
Сравнение пиранометров класса A и класса B для мониторинга солнечных фотоэлектрических систем
Для проекта солнечной фотоэлектрической системы выбор между пиранометрами класса A и класса B в значительной степени зависит от того, для чего будут использоваться данные об облучённости. Датчика класса B может быть достаточно для рутинного мониторинга, когда спецификация проекта не требует более строгих характеристик. Класс A становится более актуальным, когда данные используются для долгосрочного анализа производительности, эталонных измерений или других приложений, где различия, связанные с датчиком, могут повлиять на результат.
Также следует учитывать плоскость измерения. Измерения GHI и POA служат разным целям, и такие факторы, как наклонная чувствительность, направленная чувствительность, стабильность и калибровка, могут иметь различную важность в зависимости от применения. На практике класс пиранометра следует выбирать вместе с целью измерения и спецификацией проекта.
Мониторинг GHI
Для мониторинга GHI пиранометр устанавливается горизонтально для измерения солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность. Фотоэлектрические проекты могут использовать данные GHI для отслеживания условий облучённости на площадке, поддержки оценки солнечных ресурсов или предоставления эталона для сравнения периодов эксплуатации.
Когда GHI в основном используется для рутинного мониторинга площадки, класса B может быть достаточно, если он соответствует указанным требованиям. Класс A становится более актуальным, когда измерения сохраняются в качестве долгосрочного эталона или используются для анализа, где изменения стабильности датчика и другие характеристики производительности могут повлиять на сравнения с течением времени. Для более широкого понимания измерения прямой солнечной радиации см. Как точно измерить прямое нормальное облучение (DNI).
Мониторинг облучённости POA
Облучённость POA измеряет солнечную радиацию на плоскости фотоэлектрической батареи, поэтому пиранометр обычно устанавливается в соответствии с наклоном и ориентацией батареи. Полученные данные более непосредственно связаны с облучённостью, доступной для фотоэлектрических модулей, чем горизонтальные измерения GHI.
Это делает характеристики датчика особенно важными, когда данные POA используются для анализа фотоэлектрических систем. Наклонная чувствительность, направленная чувствительность и долгосрочная стабильность могут влиять на согласованность измерений, особенно в течение продолжительных периодов эксплуатации. Класс B может подходить для рутинного мониторинга, когда его характеристики соответствуют требованиям проекта, тогда как класс A может быть предпочтительнее, когда требуется более строгая точность измерений. Для получения более подробной информации об измерении солнечной облучённости в фотоэлектрических приложениях см. Как измерять солнечную irradiance для фотоэлектрических систем.
Коэффициент производительности и анализ производительности фотоэлектрических систем
Когда данные об облучённости используются для расчёта коэффициента производительности (PR) или долгосрочного анализа производительности фотоэлектрических систем, согласованность измерений становится более важной. Цель состоит не просто в регистрации наличия солнечной радиации, а в сравнении доступной облучённости с электроэнергией, произведённой фотоэлектрической системой за определённый период.
Именно здесь класс A может обеспечить практическое преимущество. Его более строгие требования к таким характеристикам, как нестабильность, нелинейность, температурная чувствительность и наклонная чувствительность, могут помочь поддерживать более согласованный набор данных об облучённости. Калибровка также важна, поскольку классификация датчика сама по себе не определяет качество конечного измерения.
Для каждого проекта PR не требуется автоматически использовать пиранометр класса A. Фактическое требование должно исходить из спецификации проекта и применимого стандарта мониторинга, включая IEC 61724-1:2021, где это применимо. Важный момент для покупателей заключается в том, чтобы оценивать класс пиранометра, фактические рабочие характеристики, информацию о калибровке и предполагаемую плоскость измерений в совокупности, а не выбирать датчик только на основании его маркировки класса A или класса B.
Пиранометр класса A или класса B: какой выбрать?
Не существует фиксированного правила, согласно которому крупный проект PV должен использовать класс A, а меньший проект может использовать класс B. Согласно ISO 9060:2018, класс A и класс B представляют разные уровни производительности по нескольким измерительным характеристикам. Для покупателей более полезным вопросом является то, как будут использоваться данные об облучении. Исследования, эталонные измерения, банковская оценка солнечных ресурсов, долгосрочные наборы данных и мониторинг производительности PV с высокими требованиями обычно оправдывают рассмотрение класса A, особенно когда это требуется тендерной или проектной спецификацией.
Для рутинного коммерческого мониторинга PV, мониторинга сельскохозяйственной погоды, экологического мониторинга или многоточечного развертывания класс B может быть более практичным выбором, когда его производительность соответствует требованиям проекта. Базовые образовательные или демонстрационные приложения также могут использовать класс C, где это разрешено. Важный момент заключается в том, что только мощность PV-установки не должна определять класс пиранометра. Цель измерений, применимые стандарты, требования тендера, требуемое качество данных, условия установки и калибровка — все это следует учитывать перед выбором между классом A и классом B.
Что следует проверить помимо класса пиранометра?
Класс ISO — это лишь часть спецификации. При сравнении пиранометров покупателям также следует проверять диапазон измерений датчика, отклик, калибровку, выход и требования к установке. Эти детали определяют, подходит ли датчик для системы мониторинга и условий на объекте.
Диапазон измерений и спектральный диапазон
Проверьте, что диапазон измерений охватывает ожидаемое облучение, например 0–2000 Вт/м² для многих применений PV. Спектральный диапазон также важен, поскольку разные датчики не обязательно реагируют на один и тот же диапазон длин волн, даже если они имеют одинаковый класс ISO.
Время отклика и измерительная производительность
Время отклика показывает, насколько быстро датчик реагирует на изменяющееся облучение. Проверьте, указывает ли производитель отклик 95% или 99%, затем рассмотрите нелинейность, температурный отклик, направленный отклик и отклик на наклон. Эти характеристики полезнее, чем просто выбор датчика, описанного как “быстрый”.”
Калибровка и долгосрочная стабильность
Запросите калибровочный сертификат и информацию о прослеживаемости, особенно когда данные будут использоваться для анализа производительности PV или долгосрочного мониторинга. Годовая стабильность также заслуживает проверки. Классификация ISO устанавливает пределы производительности, но регулярная калибровка и надлежащее обслуживание все равно влияют на согласованность измерений.
Выход, установка и обслуживание
Убедитесь, что выход соответствует системе мониторинга, например мВ, 4–20 мА или RS485/Modbus. Установка также важна: измерения GHI требуют горизонтального позиционирования, а измерения POA должны соответствовать плоскости PV-массива. Очистка купола, затенение и прокладка кабеля должны быть учтены перед вводом в эксплуатацию.
Пиранометры класса A или класса B: распространенные ошибки при покупке
Выбор пиранометра класса A или класса B только по цене — распространенная ошибка. Датчик с более низкой ценой может подходить для рутинного мониторинга, тогда как датчик более высокого класса может быть оправдан, когда проект требует более строгих измерительных характеристик. Покупателям также следует избегать трактовки класса A или класса B как единого процента точности. Согласно ISO 9060:2018, классификация основана на нескольких эксплуатационных характеристиках, включая нелинейность, нестабильность, направленный отклик, температурный отклик и отклик на наклон.
Еще одна распространенная ошибка — путать ISO 9060:2018 с IEC 61724-1. ISO 9060 классифицирует производительность пиранометра, тогда как IEC 61724-1 рассматривает мониторинг производительности PV-системы. Калибровке и установке также нужно уделять внимание: горизонтирование, угол монтажа, затенение, чистота купола и калибровка могут влиять на полевые данные. При сравнении времени отклика также проверяйте определение измерения — например, время отклика 95% нельзя напрямую сравнивать со временем отклика 99% без учета того, что представляет каждая спецификация.
Заключение
При сравнении пиранометров класса A и класса B не существует универсального победителя. Класс A лучше подходит, когда важны более строгие характеристики и более высокая уверенность в данных об облучении, тогда как класс B может быть практичным выбором для рутинного мониторинга PV и окружающей среды. Важный момент заключается в том, чтобы согласовать класс датчика с фактическим требованием измерений.
ISO 9060:2018 определяет классификацию пиранометра, тогда как IEC 61724-1 устанавливает требования к мониторингу производительности PV. Цена должна следовать после этих требований, а не до них. Правильный датчик также зависит от того, нужны ли вам измерения GHI или POA, где он будет установлен и как будут собираться данные.
Если вы все еще сравниваете пиранометры класса A и класса B для конкретного проекта, Яньтайский датчик может помочь вам проверить условия измерений и технические требования перед выбором.
