Введение
Выбор пиранометра для проекта солнечного мониторинга — это не только сравнение точности или характеристик датчика. Покупателям также необходимо знать, какой стандарт измерения солнечной радиации применим, что он охватывает и как он влияет на выбор и калибровку датчика.
Основные стандарты, используемые при измерении солнечной радиации: ISO 9060, ISO 9847 и IEC 61724, но они рассматривают разные требования. ISO 9060 посвящён спецификации и классификации приборов для измерения солнечной радиации, ISO 9847 охватывает калибровку пиранометров, а IEC 61724 рассматривает измерение и мониторинг характеристик фотоэлектрических систем.
Понимание этих различий — отправная точка для выбора правильного датчика и конфигурации измерений. Сначала уточним [что такое солнечный датчик] и основные параметры облучённости, используемые в солнечных приложениях, а затем рассмотрим, как ISO и IEC 61724 применяются в реальных измерительных проектах.
Каковы основные стандарты измерения солнечной радиации?
При выборе датчика солнечной радиации важно знать, какой стандарт применяется к прибору, процессу калибровки или системе мониторинга фотоэлектрических установок. Основные стандарты кратко изложены ниже.
| Стандарт | Основное назначение | Типичное применение |
| ISO 9060:2018 | Спецификация и классификация приборов для измерения солнечной радиации | Пиранометры и пиргелиометры |
| ISO 9847:2023 | Калибровка пиранометров путём сравнения с эталонным пиранометром | Калибровка пиранометра |
| ISO 9846:2025 | Калибровка пиранометра с использованием пиргелиометра | Калибровка пиранометра |
| IEC 61724-1:2021 | Методы мониторинга и измерения характеристик фотоэлектрических систем | Мониторинг солнечных фотоэлектрических установок |
Эти стандарты связаны между собой, но они регулируют не совсем одно и то же: ISO 9060 охватывает классификацию приборов, ISO 9846 и ISO 9847 охватывают калибровку, а IEC 61724-1 рассматривает мониторинг фотоэлектрических систем.
Для метеорологических измерений руководство ВМО и Всемирная радиометрическая референсная база (WRR) обеспечивают важную справочную основу для радиометрической прослеживаемости и международной сопоставимости.
ISO 9060:2018 для приборов измерения солнечной радиации
Этот стандарт устанавливает спецификацию и классификацию приборов для измерения полусферической и прямой солнечной радиации в диапазоне примерно от 0,3 мкм до 3–4 мкм. Он классифицирует приборы по результатам определённых испытаний характеристик в помещении или на открытом воздухе и обеспечивает техническую основу для сравнения приборов для измерения солнечной радиации. Редакция 2018 года была пересмотрена и подтверждена в 2024 году и остаётся действующей.
Что классифицирует ISO 9060?
Этот стандарт охватывает приборы, используемые для двух основных типов измерений: пиранометры для полусферической солнечной радиации и пиргелиометры для прямой солнечной радиации. Это различие важно при выборе датчика, поскольку геометрия измерений и компонент радиации определяют, какой тип прибора подходит.
Классификация также учитывает множество эксплуатационных характеристик, включая время отклика, смещение нуля, нестабильность, нелинейность, угловую чувствительность, чувствительность к наклону и спектральную погрешность. Эти характеристики обеспечивают более полезную техническую основу для оценки прибора, чем опора на единственное значение точности. Для более чёткого разграничения терминологии приборов см. [Пиранометр против датчика солнечной радиации: в чем разница?].
Класс A, B и C по ISO 9060
Этот стандарт классифицирует приборы по результатам установленных испытаний характеристик в помещении или на открытом воздухе. Классификация основана на множестве эксплуатационных характеристик, поэтому соответствующий класс следует рассматривать вместе с отдельными спецификациями, влияющими на предполагаемое измерение. Сам ISO 9060 устанавливает рамки классификации и спецификации; он не предписывает процедуры испытаний.
Для практического выбора датчика сосредоточьтесь на эксплуатационных характеристиках, relevantных измерительной задаче, таких как спектральная чувствительность, угловая чувствительность, чувствительность к наклону, стабильность и время отклика, вместе с информацией о калибровке. Требуемый измеряемый компонент — например, GHI, POA или DNI — и условия установки также должны быть определены до выбора класса прибора. Для практического сравнения см. [Пиранометры класса A и класса B по ISO 9060].
Почему классификация по ISO 9060 важна для выбора датчика?
Этот стандарт обеспечивает стандартизированную основу для сравнения приборов для измерения солнечной радиации, но одна лишь классификация не описывает полные характеристики измерительной системы в полевых условиях. Спецификации датчика, калибровка, геометрия монтажа, затенение, загрязнение и условия окружающей среды — всё это может влиять на получаемые данные об облучённости.
Для фотоэлектрических и метеорологических приложений процесс выбора поэтому должен начинаться с того, какую радиацию необходимо измерить, а затем — с требуемого качества измерений и полевых условий. Классификация по ISO 9060 затем может использоваться для сужения вариантов приборов и проверки того, соответствует ли документированная производительность датчика применению.
Почему класс по ISO 9060 не совпадает с точностью измерений?
Классификация по этому стандарту не является единой общей оценкой точности. Классы A, B и C определяются на основе множества установленных требований к характеристикам, включая время отклика, смещение нуля, нестабильность, нелинейность, угловую чувствительность, чувствительность к наклону и спектральную погрешность. В результате приборы в рамках одного класса по ISO 9060 всё равно могут иметь разные индивидуальные эксплуатационные характеристики.
Фактическое качество измерения облучённости также зависит от того, как прибор откалиброван, установлен и обслуживается. Наклон датчика, затенение, чистота купола, температура и долгосрочное обслуживание — всё это может влиять на полевые данные. Поэтому класс по ISO 9060 следует использовать как стандартизированный ориентир при выборе прибора, а конкретные эксплуатационные спецификации, информацию о калибровке и условия полевой установки следует оценивать для предполагаемого применения.
ISO 9847:2023 для калибровки пиранометров
Пиранометр преобразует солнечную радиацию в электрический сигнал, поэтому его выходной сигнал должен быть откалиброван по известному эталону, прежде чем его можно будет использовать для надежного измерения облученности. ISO 9847:2023 определяет методы калибровки пиранометра путем сравнения с эталонным пиранометром, включая процедуры определения его чувствительности и связанной с этим неопределенности измерений.
Стандарт определяет два предпочтительных подхода: Indoor Type A, в котором используется искусственный источник света, и Outdoor Type B, в котором используется естественный солнечный свет. Выбор в основном зависит от калибровочной установки и геометрии измерений, требуемой для применения.
Калибровка Indoor Type A
Калибровка Indoor Type A выполняется с использованием контролируемого искусственного источника света. Type A1 использует лампу с пиранометром, positioned for normal incidence, тогда как Type A2 использует интегрирующую сферу для обеспечения более однородного поля диффузного излучения. По сравнению с наружной калибровкой контролируемый источник света делает условия испытаний более воспроизводимыми.
Однако результат калибровки по-прежнему зависит от эталонного пиранометра, источника света, настройки прибора и оценки неопределенности. По этой причине результат калибровки следует рассматривать вместе с прослеживаемостью эталонного прибора, а не как отдельное значение точности.
Калибровка Outdoor Type B
Калибровка Outdoor Type B использует естественную солнечную радиацию и включает три конфигурации измерений: B1 горизонтальная, B2 наклонная и B3 нормального падения. Конфигурация определяет геометрическое соотношение между эталонным и испытываемым пиранометрами во время калибровки.
Это особенно актуально для солнечных проектов, поскольку геометрия установки влияет на то, как измеряется облученность. Датчик для горизонтальной GHI и датчик, установленный на наклонной плоскости PV, могут требовать разных соображений при калибровке. При использовании прослеживаемых эталонных приборов калибровка может быть связана со Всемирной радиометрической референцией (WRR) через применимую цепочку прослеживаемости.
ISO 9060, ISO 9847 и IEC 61724-1: в чем разница?
ISO и IEC 61724-1 охватывают различные аспекты измерения солнечной радиации. ISO 9060 охватывает спецификацию и классификацию приборов для измерения солнечной радиации, ISO 9847 охватывает калибровку пиранометров, а IEC 61724-1:2021 охватывает измерение и мониторинг производительности PV-систем.
| Стандарт | Основной вопрос | Основной фокус |
| ISO 9060:2018 | Как определяется и классифицируется прибор? | Спецификация прибора и классификация по производительности |
| ISO 9847:2023 | Как калибруется пиранометр? | Калибровка пиранометра по эталонному прибору |
| IEC 61724-1:2021 | Как измерения используются в мониторинге фотоэлектрических систем? | Измерение и мониторинг производительности фотоэлектрической системы |
На практике ISO 9060 помогает определить класс производительности измерительного прибора, ISO 9847 предоставляет метод калибровки пиранометров, а IEC 61724-1 показывает, как эти измерения вписываются в мониторинг производительности фотоэлектрических систем.
Как IEC 61724-1 связан со стандартами измерения солнечной радиации?
IEC 61724-1:2021 посвящён мониторингу производительности фотоэлектрических систем, тогда как данный стандарт определяет классификацию по производительности приборов для измерения солнечной радиации. В проекте мониторинга фотоэлектрических систем оба стандарта работают вместе: ISO 9060 описывает прибор, а IEC 61724-1 устанавливает требования к использованию измерений облучённости в системе мониторинга.
Класс по ISO 9060 vs класс по IEC 61724-1
Эти две классификации связаны, но не взаимозаменяемы. Классы A, B и C по ISO 9060 классифицируют измерительный прибор, тогда как классы A и B по IEC 61724-1 классифицируют систему мониторинга фотоэлектрических систем. Поэтому пиранометр класса A не делает автоматически всю систему мониторинга классом A; также необходимо учитывать другие требования, включая калибровку, установку и оборудование мониторинга.
Подробное объяснение этих требований к мониторингу и того, как выбираются датчики облучённости, см. в нашем руководстве [Требования IEC 61724 к мониторингу фотоэлектрических систем].
Какие измерения солнечной радиации используются в солнечных проектах?
Различные солнечные проекты требуют разных измерений облучённости. Обычно используются GHI, POA, DHI и DNI, но они измеряются по-разному. Требуемый датчик зависит от того, что проект должен измерять и где датчик будет установлен.
| Измерение | Что измеряется | Типовой прибор / конфигурация | Типовое применение |
| GHI | Суммарная облучённость на горизонтальной поверхности | Горизонтальный пиранометр | Оценка солнечного ресурса, мониторинг фотоэлектрических систем |
| POA | Облучённость, принимаемая на плоскости фотоэлектрической батареи | Пиранометр, установленный под углом наклона батареи | Мониторинг производительности фотоэлектрических систем |
| DHI | Диффузная облучённость на горизонтальной поверхности | Пиранометр с затеняющим устройством | Оценка солнечного ресурса, моделирование облучённости |
| DNI | Прямая облучённость по нормали к солнечным лучам | Пиргелиометр с солнечным трекером | CSP, оценка прямого солнечного ресурса |
Базовое объяснение GHI, DNI и DHI см. в [Что такое GHI, DNI и DHI в солнечной энергетике?]. Подробнее об измерении DNI см. в [Как точно измерить прямое нормальное облучение (DNI)].
Перед выбором датчика сначала подтвердите измеряемую облучённость и плоскость установки. Эти два фактора определяют тип датчика и схему измерений.
Как измерить солнечную irradiance для фотоэлектрических систем?
В фотоэлектрических системах измерения облучённости обычно используются для оценки солнечного ресурса, мониторинга рабочих условий и оценки производительности системы. Конфигурация датчиков зависит от того, требуются ли измерения GHI, POA или другие измерения облучённости.
Когда цель измерений и применимые требования к мониторингу определены, следующий шаг — выбрать датчик с подходящим диапазоном измерений, конфигурацией установки и требованиями к калибровке. Практическое руководство по размещению датчиков, параметрам измерений и мониторингу облучённости в фотоэлектрических системах см. в нашем руководстве по [Как измерять солнечную irradiance для фотоэлектрических систем].
Датчики солнечной радиации для мониторинга фотоэлектрических систем
Для проектов, требующих специализированного пиранометра, датчик суммарной солнечной радиации TBQ-2C предназначен для измерения суммарной солнечной радиации. В нём используется термобатарейный чувствительный элемент, и он охватывает диапазон 0,3–3,2 мкм, что делает его подходящим для мониторинга солнечной радиации и измерений, связанных с фотоэлектрическими системами. Его технические характеристики можно рассмотреть вместе с требуемой классификацией прибора и условиями калибровки при выборе датчика.
Для фотоэлектрических проектов, которым нужны данные облучённости вместе с измерениями параметров окружающей среды, компактный метеодатчик XF500S-CWB объединяет измерение солнечной радиации POA с температурой окружающей среды, относительной влажностью, температурой компонента, скоростью ветра, направлением ветра и атмосферным давлением. Благодаря выходу RS485/Modbus RTU он может использоваться как часть системы мониторинга фотоэлектрической станции.
Как выбрать датчик в соответствии со стандартами измерения солнечной радиации?
При выборе датчика солнечной радиации сначала подтвердите, что необходимо измерять и где датчик будет использоваться. GHI, POA, DHI и DNI требуют разных схем измерений, тогда как мониторинг фотоэлектрических систем, оценка солнечного ресурса, метеорологические наблюдения и исследования могут иметь разные требования. После этого проверьте, какие стандарты применяются к прибору, калибровке или системе мониторинга.
Не выбирайте датчик только по его классу. Проверьте время отклика, нулевое смещение, нестабильность, нелинейность, спектральную характеристику, температурную характеристику, характеристику наклона и информацию о калибровке на соответствие требованиям проекта. Угол установки, затенение, загрязнение и система сбора данных также влияют на полевые измерения. Для большинства проектов эти детали более полезны при выборе датчика, чем просто выбор более высокого класса.
Заключение
Выбор датчика солнечной радиации — это не просто проверка класса по ISO 9060. Цель измерений, метод калибровки, место установки и рабочие условия — всё это влияет на конечный результат измерений. В практических проектах процесс выбора обычно сводится к четырём шагам: определить измерения, выбрать прибор, подтвердить калибровку и сопоставить датчик с применением. ISO 9060, ISO 9847 и IEC 61724-1 обеспечивают соответствующую основу на разных этапах этого процесса.
В Яньтайский датчик, мы работаем с датчиками солнечной радиации и пиранометрическими системами для фотоэлектрического, метеорологического и экологического мониторинга. Наши инженеры могут рассмотреть требуемый параметр измерений, производительность датчика, интерфейс вывода и условия установки, прежде чем рекомендовать подходящую конфигурацию. Это особенно полезно, когда проект имеет особые требования к типу облучённости, классу датчика, калибровке или интеграции данных.
Если вы выбираете датчик солнечной радиации или планируете новую систему мониторинга, связаться с нами с вашими требованиями к измерениям и условиями проекта. Мы можем помочь вам оценить подходящий датчик и конфигурацию для применения.
