Giới thiệu
Việc chọn một pyranometer cho dự án giám sát năng lượng mặt trời không chỉ là so sánh độ chính xác hay thông số kỹ thuật của cảm biến. Người mua cũng cần biết tiêu chuẩn đo bức xạ mặt trời nào được áp dụng, tiêu chuẩn đó bao gồm những gì và nó ảnh hưởng như thế nào đến việc lựa chọn và hiệu chuẩn cảm biến.
Các tiêu chuẩn chính được sử dụng trong đo bức xạ mặt trời là ISO 9060, ISO 9847 và IEC 61724, nhưng chúng giải quyết các yêu cầu khác nhau. ISO 9060 tập trung vào thông số kỹ thuật và phân loại thiết bị đo bức xạ mặt trời, ISO 9847 bao gồm hiệu chuẩn pyranometer, và IEC 61724 đề cập đến đo lường và giám sát hiệu suất hệ thống quang điện.
Hiểu những khác biệt này là điểm khởi đầu để lựa chọn cảm biến và cấu hình đo lường phù hợp. Trước tiên, hãy làm rõ [cảm biến mặt trời là gì] và các thông số bức xạ chính được sử dụng trong ứng dụng năng lượng mặt trời, sau đó xem xét cách ISO và IEC 61724 áp dụng cho các dự án đo lường thực tế.
Các tiêu chuẩn đo bức xạ mặt trời chính là gì?
Khi lựa chọn cảm biến bức xạ mặt trời, điều quan trọng là phải biết tiêu chuẩn nào áp dụng cho thiết bị, quy trình hiệu chuẩn hoặc hệ thống giám sát PV. Các tiêu chuẩn chính được tóm tắt dưới đây.
| Tiêu chuẩn | Mục Đích Chính | Ứng dụng điển hình |
| ISO 9060:2018 | Thông số kỹ thuật và phân loại thiết bị đo bức xạ mặt trời | Pyranometer và pyrheliometer |
| ISO 9847:2023 | Hiệu chuẩn pyranometer bằng cách so sánh với pyranometer tham chiếu | Hiệu chuẩn pyranometer |
| ISO 9846:2025 | Hiệu chuẩn pyranometer bằng pyrheliometer | Hiệu chuẩn pyranometer |
| IEC 61724-1:2021 | Phương pháp đo lường và giám sát hiệu suất hệ thống PV | Giám sát PV mặt trời |
Các tiêu chuẩn này có liên quan với nhau, nhưng chúng không quy định chính xác cùng một nội dung: ISO 9060 bao gồm phân loại thiết bị, ISO 9846 và ISO 9847 bao gồm hiệu chuẩn, và IEC 61724-1 đề cập đến giám sát hệ thống PV.
Đối với các phép đo khí tượng, hướng dẫn của WMO và Tham chiếu Bức xạ Thế giới (WRR) cung cấp một khung tham chiếu quan trọng cho khả năng truy xuất nguồn gốc bức xạ và khả năng so sánh quốc tế.
ISO 9060:2018 cho Thiết bị Đo Bức xạ Mặt trời
Tiêu chuẩn này thiết lập thông số kỹ thuật và phân loại thiết bị đo bức xạ mặt trời bán cầu và bức xạ trực tiếp trong khoảng xấp xỉ 0,3 μm đến 3–4 μm. Tiêu chuẩn phân loại thiết bị theo kết quả của các thử nghiệm hiệu suất trong nhà hoặc ngoài trời được xác định và cung cấp cơ sở kỹ thuật để so sánh các thiết bị đo bức xạ mặt trời. Phiên bản năm 2018 đã được xem xét và xác nhận vào năm 2024 và vẫn còn hiệu lực.
ISO 9060 phân loại những gì?
Tiêu chuẩn này bao gồm các thiết bị được sử dụng cho hai loại đo lường chính: pyranometer cho bức xạ mặt trời bán cầu và pyrheliometer cho bức xạ mặt trời trực tiếp. Sự phân biệt này rất quan trọng khi lựa chọn cảm biến vì hình học đo lường và thành phần bức xạ quyết định loại thiết bị nào là phù hợp.
Việc phân loại cũng xem xét nhiều đặc tính hiệu suất, bao gồm thời gian đáp ứng, độ lệch không, độ không ổn định, độ phi tuyến, đáp ứng định hướng, đáp ứng độ nghiêng và sai số phổ. Những đặc tính này cung cấp cơ sở kỹ thuật hữu ích hơn để đánh giá thiết bị so với việc chỉ dựa vào một giá trị độ chính xác duy nhất. Để có sự phân biệt rõ ràng hơn giữa các thuật ngữ thiết bị, xem [Cảm biến bức xạ mặt trời tổng (Pyranometer) so với Cảm biến bức xạ mặt trời: Sự khác biệt là gì?].
ISO 9060 Loại A, B và C
Tiêu chuẩn này phân loại thiết bị theo kết quả của các thử nghiệm hiệu suất trong nhà hoặc ngoài trời được chỉ định. Việc phân loại dựa trên nhiều đặc tính hiệu suất, vì vậy cấp liên quan nên được xem xét cùng với các thông số kỹ thuật riêng lẻ ảnh hưởng đến phép đo dự định. Bản thân ISO 9060 thiết lập khung phân loại và thông số kỹ thuật; tiêu chuẩn không quy định các quy trình thử nghiệm.
Đối với việc lựa chọn cảm biến thực tế, hãy tập trung vào các đặc tính hiệu suất liên quan đến nhiệm vụ đo lường, chẳng hạn như đáp ứng phổ, đáp ứng định hướng, đáp ứng độ nghiêng, độ ổn định và thời gian đáp ứng, cùng với thông tin hiệu chuẩn. Thành phần đo lường cần thiết—chẳng hạn như GHI, POA hoặc DNI—và các điều kiện lắp đặt cũng nên được xác định trước khi chọn cấp thiết bị. Để so sánh thực tế, xem [Pyranometer ISO 9060 Loại A và Loại B].
Tại sao Phân loại ISO 9060 lại quan trọng đối với việc Lựa chọn Cảm biến?
Tiêu chuẩn này cung cấp một khung tiêu chuẩn hóa để so sánh các thiết bị đo bức xạ mặt trời, nhưng chỉ riêng việc phân loại không mô tả hiệu suất hoàn chỉnh của một hệ thống đo lường tại hiện trường. Thông số kỹ thuật của cảm biến, hiệu chuẩn, hình học lắp đặt, che bóng, bụi bẩn và điều kiện môi trường đều có thể ảnh hưởng đến dữ liệu bức xạ thu được.
Đối với các ứng dụng PV và khí tượng, quy trình lựa chọn do đó nên bắt đầu từ việc cần đo bức xạ nào, tiếp theo là chất lượng đo lường yêu cầu và điều kiện hiện trường. Phân loại ISO 9060 sau đó có thể được sử dụng để thu hẹp các lựa chọn thiết bị và xác minh liệu hiệu suất được ghi nhận của cảm biến có phù hợp với ứng dụng hay không.
Tại sao Cấp ISO 9060 không giống với Độ chính xác Đo lường?
Phân loại tiêu chuẩn này không phải là một đánh giá độ chính xác tổng thể duy nhất. Loại A, B và C được xác định từ nhiều yêu cầu hiệu suất được chỉ định, bao gồm thời gian đáp ứng, độ lệch không, độ không ổn định, độ phi tuyến, đáp ứng định hướng, đáp ứng độ nghiêng và sai số phổ. Do đó, các thiết bị trong cùng một cấp ISO 9060 vẫn có thể có các đặc tính hiệu suất riêng lẻ khác nhau.
Chất lượng đo bức xạ thực tế cũng phụ thuộc vào cách thiết bị được hiệu chuẩn, lắp đặt và bảo trì. Độ nghiêng của cảm biến, che bóng, độ sạch của vòm, nhiệt độ và bảo trì lâu dài đều có thể ảnh hưởng đến dữ liệu hiện trường. Do đó, cấp ISO 9060 nên được sử dụng như một tham chiếu tiêu chuẩn hóa khi lựa chọn thiết bị, trong khi các thông số kỹ thuật hiệu suất cụ thể, thông tin hiệu chuẩn và điều kiện lắp đặt hiện trường nên được đánh giá cho ứng dụng dự định.
ISO 9847:2023 cho Hiệu chuẩn Pyranometer
Pyranometer chuyển đổi bức xạ mặt trời thành tín hiệu điện, vì vậy đầu ra của nó cần được hiệu chuẩn theo một tham chiếu đã biết trước khi có thể được sử dụng để đo bức xạ đáng tin cậy. ISO 9847:2023 quy định các phương pháp hiệu chuẩn pyranometer bằng cách so sánh với một pyranometer tham chiếu, bao gồm các quy trình xác định độ nhạy của nó và độ không đảm bảo đo liên quan.
Tiêu chuẩn định nghĩa hai phương pháp ưu tiên: Loại A trong nhà, sử dụng nguồn sáng nhân tạo, và Loại B ngoài trời, sử dụng ánh sáng mặt trời tự nhiên. Việc lựa chọn chủ yếu phụ thuộc vào thiết lập hiệu chuẩn và hình học đo lường cần thiết cho ứng dụng.
Hiệu chuẩn Loại A trong nhà
Hiệu chuẩn Loại A trong nhà được thực hiện với nguồn sáng nhân tạo được kiểm soát. Loại A1 sử dụng đèn với pyranometer được đặt ở vị trí tới vuông góc, trong khi Loại A2 sử dụng quả cầu tích phân để cung cấp trường bức xạ khuếch tán đồng đều hơn. So với hiệu chuẩn ngoài trời, nguồn sáng được kiểm soát giúp điều kiện thử nghiệm dễ tái tạo hơn.
Tuy nhiên, kết quả hiệu chuẩn vẫn phụ thuộc vào pyranometer tham chiếu, nguồn sáng, thiết lập thiết bị và đánh giá độ không đảm bảo. Vì lý do này, kết quả hiệu chuẩn nên được xem xét cùng với khả năng truy xuất nguồn gốc của thiết bị tham chiếu thay vì được coi là một giá trị độ chính xác độc lập.
Hiệu chuẩn Loại B ngoài trời
Hiệu chuẩn Loại B ngoài trời sử dụng bức xạ mặt trời tự nhiên và bao gồm ba cấu hình đo: B1 nằm ngang, B2 nghiêng và B3 tới vuông góc. Cấu hình xác định mối quan hệ hình học giữa pyranometer tham chiếu và pyranometer thử nghiệm trong quá trình hiệu chuẩn.
Điều này đặc biệt liên quan đến các dự án năng lượng mặt trời vì hình học lắp đặt ảnh hưởng đến cách đo bức xạ. Một cảm biến cho GHI nằm ngang và một cảm biến được lắp trên mặt phẳng PV nghiêng có thể yêu cầu các cân nhắc hiệu chuẩn khác nhau. Khi sử dụng các thiết bị tham chiếu có khả năng truy xuất nguồn gốc, việc hiệu chuẩn có thể được liên kết với Tham chiếu Bức xạ Thế giới (WRR) thông qua chuỗi truy xuất nguồn gốc áp dụng.
ISO 9060, ISO 9847 và IEC 61724-1: Sự khác biệt là gì?
ISO và IEC 61724-1 bao gồm các khía cạnh khác nhau của đo bức xạ mặt trời. ISO 9060 bao gồm thông số kỹ thuật và phân loại các thiết bị đo bức xạ mặt trời, ISO 9847 bao gồm hiệu chuẩn pyranometer, và IEC 61724-1:2021 bao gồm đo lường và giám sát hiệu suất hệ thống PV.
| Tiêu chuẩn | Câu hỏi chính | Trọng tâm chính |
| ISO 9060:2018 | Thiết bị đo được quy định và phân loại như thế nào? | Quy định kỹ thuật và phân loại hiệu suất của thiết bị đo |
| ISO 9847:2023 | Pyranometer được hiệu chuẩn như thế nào? | Hiệu chuẩn pyranometer dựa trên thiết bị tham chiếu |
| IEC 61724-1:2021 | Các phép đo được sử dụng như thế nào trong giám sát PV? | Đo lường và giám sát hiệu suất hệ thống PV |
Trong thực tế, ISO 9060 giúp xác định cấp hiệu suất của thiết bị đo, ISO 9847 cung cấp phương pháp hiệu chuẩn cho pyranometer, và IEC 61724-1 cho thấy các phép đo này phù hợp như thế nào trong giám sát hiệu suất hệ thống PV.
IEC 61724-1 liên quan như thế nào đến các tiêu chuẩn đo bức xạ mặt trời?
IEC 61724-1:2021 tập trung vào giám sát hiệu suất hệ thống PV, trong khi tiêu chuẩn này định nghĩa phân loại hiệu suất của thiết bị đo bức xạ mặt trời. Trong một dự án giám sát PV, hai tiêu chuẩn này phối hợp với nhau: ISO 9060 mô tả thiết bị đo, trong khi IEC 61724-1 đặt ra các yêu cầu về cách sử dụng các phép đo bức xạ trong hệ thống giám sát.
Cấp ISO 9060 so với Cấp IEC 61724-1
Hai cách phân loại này có liên quan nhưng không thể thay thế cho nhau. ISO 9060 Cấp A, B và C phân loại thiết bị đo, trong khi IEC 61724-1 Cấp A và B phân loại hệ thống giám sát PV. Do đó, một pyranometer Cấp A không tự động khiến toàn bộ hệ thống giám sát đạt Cấp A; các yêu cầu khác, bao gồm hiệu chuẩn, lắp đặt và thiết bị giám sát, cũng cần được xem xét.
Để có giải thích chi tiết về các yêu cầu giám sát này và cách chọn cảm biến bức xạ, xem hướng dẫn của chúng tôi về [Yêu cầu của IEC 61724 đối với giám sát PV].
Những phép đo bức xạ mặt trời nào được sử dụng trong các dự án năng lượng mặt trời?
Các dự án năng lượng mặt trời khác nhau cần các phép đo bức xạ khác nhau. GHI, POA, DHI và DNI thường được sử dụng, nhưng chúng không được đo theo cùng một cách. Cảm biến cần thiết phụ thuộc vào những gì dự án cần đo và vị trí lắp đặt cảm biến.
| Đo lường | 测量内容 | Thiết bị / Cấu hình điển hình | Ứng dụng phổ biến |
| GHI | Tổng bức xạ trên bề mặt nằm ngang | Pyranometer ngang | Đánh giá tài nguyên mặt trời, giám sát PV |
| POA | Bức xạ nhận được trên mặt phẳng dàn PV | Pyranometer gắn ở độ nghiêng của dàn | Giám sát hiệu suất PV |
| DHI | Bức xạ khuếch tán trên bề mặt nằm ngang | Pyranometer có thiết bị che nắng | Đánh giá tài nguyên mặt trời, mô hình hóa bức xạ |
| DNI | Bức xạ trực tiếp vuông góc với tia mặt trời | Pyrheliometer với bộ theo dõi mặt trời | CSP, đánh giá tài nguyên mặt trời trực tiếp |
Để có giải thích cơ bản về GHI, DNI và DHI, xem [GHI, DNI và DHI trong năng lượng mặt trời là gì?]. Để biết thêm chi tiết về đo DNI, xem [Cách Đo Bức xạ trực tiếp (DNI) Chính xác].
Trước khi chọn cảm biến, hãy xác nhận bức xạ cần đo và mặt phẳng lắp đặt trước. Hai yếu tố này quyết định loại cảm biến và cấu hình đo.
Làm thế nào để Đo Bức xạ Mặt trời cho Hệ thống Quang điện?
Hệ thống PV thường sử dụng các phép đo bức xạ để đánh giá tài nguyên mặt trời, giám sát điều kiện vận hành và đánh giá hiệu suất hệ thống. Cấu hình cảm biến phụ thuộc vào việc có cần đo GHI, POA hay các phép đo bức xạ khác hay không.
Khi mục tiêu đo và các yêu cầu giám sát áp dụng đã rõ ràng, bước tiếp theo là chọn cảm biến có dải đo, cấu hình lắp đặt và yêu cầu hiệu chuẩn phù hợp. Để có hướng dẫn thực tế về vị trí đặt cảm biến, thông số đo và giám sát bức xạ trong hệ thống PV, xem hướng dẫn của chúng tôi về [Cách đo bức xạ mặt trời cho hệ thống quang điện].
Cảm biến bức xạ mặt trời cho giám sát PV
Đối với các dự án yêu cầu pyranometer chuyên dụng, cảm biến bức xạ mặt trời tổng TBQ-2C được thiết kế để đo tổng bức xạ mặt trời. Nó sử dụng phần tử cảm biến nhiệt điện trở và bao phủ dải 0,3–3,2 μm, phù hợp cho giám sát bức xạ mặt trời và các ứng dụng đo lường liên quan đến PV. Thông số kỹ thuật sản phẩm của nó có thể được xem xét cùng với phân loại thiết bị đo và điều kiện hiệu chuẩn yêu cầu khi chọn cảm biến.
Đối với các dự án PV cần dữ liệu bức xạ cùng với các phép đo môi trường, cảm biến thời tiết nhỏ gọn XF500S-CWB kết hợp đo bức xạ mặt trời POA với nhiệt độ môi trường, độ ẩm tương đối, nhiệt độ thành phần, tốc độ gió, hướng gió và áp suất khí quyển. Với đầu ra RS485/Modbus RTU, nó có thể được sử dụng như một phần của hệ thống giám sát nhà máy điện quang điện.
Làm thế nào để chọn cảm biến theo các tiêu chuẩn đo bức xạ mặt trời?
Khi chọn cảm biến bức xạ mặt trời, trước tiên hãy xác nhận những gì cần đo và vị trí sử dụng cảm biến. GHI, POA, DHI và DNI yêu cầu các cấu hình đo khác nhau, trong khi giám sát PV, đánh giá tài nguyên mặt trời, quan trắc khí tượng và nghiên cứu có thể có các yêu cầu khác nhau. Sau đó, kiểm tra tiêu chuẩn nào áp dụng cho thiết bị đo, hiệu chuẩn hoặc hệ thống giám sát.
Không chọn cảm biến chỉ dựa trên cấp của nó. Kiểm tra thời gian đáp ứng, độ lệch không, độ không ổn định, độ phi tuyến, đáp ứng phổ, đáp ứng nhiệt độ, đáp ứng độ nghiêng và thông tin hiệu chuẩn so với yêu cầu dự án. Góc lắp đặt, che nắng, bụi bẩn và hệ thống thu thập dữ liệu cũng ảnh hưởng đến phép đo hiện trường. Đối với hầu hết các dự án, những chi tiết này hữu ích hơn cho việc chọn cảm biến so với việc chỉ chọn cấp cao hơn.
Kết luận
Chọn cảm biến bức xạ mặt trời không chỉ là kiểm tra cấp ISO 9060. Mục tiêu đo, phương pháp hiệu chuẩn, vị trí lắp đặt và điều kiện vận hành đều ảnh hưởng đến phép đo cuối cùng. Trong các dự án thực tế, quy trình chọn thường gồm bốn bước: xác định phép đo, chọn thiết bị đo, xác nhận hiệu chuẩn và khớp cảm biến với ứng dụng. ISO 9060, ISO 9847 và IEC 61724-1 cung cấp khung liên quan ở các giai đoạn khác nhau của quy trình này.
Tại Cảm biến Yantai, chúng tôi làm việc với cảm biến bức xạ mặt trời và hệ thống pyranometer cho PV, khí tượng và giám sát môi trường. Các kỹ sư của chúng tôi có thể xem xét thông số đo yêu cầu, hiệu suất cảm biến, giao diện đầu ra và điều kiện lắp đặt trước khi đề xuất cấu hình phù hợp. Điều này đặc biệt hữu ích khi dự án có yêu cầu cụ thể về loại bức xạ, cấp cảm biến, hiệu chuẩn hoặc tích hợp dữ liệu.
Nếu bạn đang chọn cảm biến bức xạ mặt trời hoặc lập kế hoạch cho một hệ thống giám sát mới, Liên hệ với chúng tôi với yêu cầu đo lường và điều kiện dự án của bạn. Chúng tôi có thể giúp bạn đánh giá cảm biến và cấu hình phù hợp cho ứng dụng.
