气象站为什么用于太阳能应用？
当使用太阳能时，天气和气象条件是影响发电的主要因素。因此，通过测量气象参数对这些条件进行局部监测来评估发电厂的运行是非常重要的。这对大型安装更为重要。设计良好的太阳能气象站将进行最准确的气象测量。太阳能发电受当地天气参数的影响。正确理解这些关系是确保太阳能成为财政和环境可持续可再生能源的关键。
在太阳能站成功部署气象站或气象站需要考虑许多因素。这些包括通信、数据记录、电源和安装。但首先要考虑的是所需的测量，并选择最好的设备和传感器进行测量。
太阳能气象站的测量值是多少？
各种气象参数都会影响能源生产，但最重要的因素是辐照（包括反射率、环境温度、风速和风向、相对湿度和降雨）和气压。太阳能计量站经常额外测量电池板的温度和污染。以下是一个更详细的解释，但测量和传感器总结在下表中：
寸传感器类型的例子
太阳辐射
- 热电堆总日射表
- 日射表
- 跟踪系统
面板温度
模块背面的温度传感器(PRT)
环境温度
湿度计或一体式湿度计
相对湿度
风速和风向
风速计或一体式
大气压
气压计或一体
太阳辐射
在确定太阳能设备能产生多少电能时，最重要的因素之一是能获得多少入射辐照，以及辐照如何随天变化和季节变化。用于测量入射辐照的传感器是日射强度计。国际标准组织总日射表(ISO)参照该标准，9060分类有助于为应用程序选择正确的总日射表。国际电工委员会(IEC)标准61724-1被业界用作如何设计太阳能发电装置的电力生产监测站标准和设计资源评估站指南。本标准推荐各种目的监测站。使用最高级别的日射强度计收集有利可图数据。获得最佳融资条款和监控合同绩效指标时，银行可担保的数据。在冗余测量或测量不同参数时，太阳能计站通常有多个日射强度计。
先定义一些太阳气象站常用的辐照测量术语。
- 直接法向辐照度(DNI):若将传感器直接指向太阳，DNI它是从几乎垂直于探测器表面的光（直接来自太阳）收集的光强，因此有一个术语直接辐照。为了观察整个太阳，并拒绝来自天空其他部分的光，DNI传感器有5度窄视场。
- 漫射水平辐照(DHI):太阳被大气和云中的颗粒散射。这种在水平面上测量的反射和散射光称为DHI。
- 全球水平辐照(GHI):这个测量值是从半球天空中获得的太阳总量。它是通过在水平面上安装一个总日射表制成的。因为测量包括漫射光和直接入射光，所以可以使用DHI和DNI描述。重量的几何和可以写成:
GHI = DNI * Cos(Z) DHI
在哪里Z是测量太阳的太阳天顶角。
GHI太阳能气象站几乎总是测量参数。称为阵列平面(POA)类似的测量也很常见。POA日射强度计探测器用于测量与太阳能电池板相同的平面。因为POA可以用GHI计算测站位置，不常用于太阳能资源评估。然而，当台站安装在使用单轴或双轴跟踪器的运行太阳能装置中时，通常使用多个POA日射强度计来测量太阳能电池板平面上的入射光。POA也可以通过GHI、DNI和DHI使用以下公式计算测量值：
POA = DNI * Cos(AOI) 漫反射 反射
在哪里自动光学检测设备是太阳入射角。
当使用双面太阳能电池板（太阳能电池板从电池板前后射出的光产生电能）时，使用补充的日射强度计来测量GHI是有用的。有时被称为反照率总日射表，这种总日射表向下安装GHI总日射表相对。因为它面朝下，所以没有直接辐射到总日射表，它只测量散射和反射的辐射。该测量用于提供反照率的计算参数。对双面模块背面的入射光进行监测和模拟。在实践中，许多运行中的太阳能站点使用安装在水平位置的反射率计来测量反射率，以模拟双面模块背面的光(GReflected _ back).或者，GReflected _ back可直接测量安装在阵列平面上的日射强度计。
双面POA方程
双面光伏组件的辐照建模包括反照率(Corbellini和Medici，2015年)
模块背面温度(BOM)
光伏评估站的另一个重要参数是光伏(PV)板的温度。光伏电池板制造商提供标准测试条件(STC)下的电池板特性，包括1000 W/m辐照2室温为25°c。必须使用IEC将测量参数转换为标准建议的公式STC。为了高导热粘合剂将小型传感器放置在太阳能电池板背面，以最大限度地减少传感器对测量的影响。
污染损失
污垢测量太阳能电池板表面灰尘或其他污染物积累造成的光伏功率输出损失。了解土壤对光伏系统的设计至关重要，因为它对光伏电站的管理性能有影响。类似地，主动发电设施需要程序来减少污染损失。在安排面板清洁以优化收入时，准确测量污垢非常重要。
此外，还测量了环境空气温度、相对湿度、风速、风向、大气压力等几个辅助气象参数。不同的模型使用这些参数来计算面板的性能降低。
在哪里使用太阳能气象站？
太阳能计量站用于太阳能发电区或考虑建立该设施的地方。由于每个太阳能设备的独特性，定制太阳能气象站很常见；然而，太阳能气象站有几个基本类别。
首先，最重要的是太阳能资源评估站。在准备设计和安装任何太阳能发电设施时，必须充分描述可用的太阳能资源，以便在设计限制内优化性能。对合卫星数据和附近地面来源的气象测量，可以完成小型设施。对于大型场地，准确测量拟建场地的高成本和具体性质要求。土壤具有高度的现场特异性，现场测量是设计、性能预期和减少项目不确定性的必要条件。SRA站是专门建造的站，在坚固的独立站中测量。这些电台的质量可能相差很大，最好在购买前彻底研究一下系统。这些网站通常包括自己的太阳能、电池电源和远程通信，以尽量减少SRA网站使用期间的网站访问。
太阳能装置(20兆瓦至100兆瓦)通常是在太阳能资源活动结束后设计和安装的。太阳能系统将被最适合公共事业气象站不同需求的站所取代。根据太阳能装置的要求，通常有多个站组成一个特定的测量系统。因为太阳能气象站提供的信息对装置的运行和电网互联至关重要，所以这些系统与电厂的监控和数据采集(SCADA)系统相关。大多数买家需要气象站提供的数据来接受电网供电。数据记录器在电源或网络故障时存储数据的能力是低功率计量站具有不间断电源的额外重要特征。
小型电站(数百千瓦至20兆瓦)通常被称为商业和工业(C&I)虽然电站与电网相连，但不需要同等水平的监控。这些系统的规模通常不足以保证一个完整的现场SCADA该系统的复杂性是为云数据主机提供信息。在这些站，solar MET除气象测量外，该站还作为存储气象、仪表和逆变器数据的网关，包括这些设备的电力生产信息。
如何选择合适的太阳能站？
选择合适的太阳能气象站可能是一个可怕的前景。购买、安装和适当维护高质量的测量系统非常昂贵。然而，就其价值而言，运营成本相对较低。它只占太阳能光伏发电场总成本的一小部分，并提供了验证整个设备性能的必要信息。正如英国数学家开尔文勋爵所说，测量就是理解。
由于其全球性和与电网的重要联系，国际电工委员会建立了光伏系统性能评估IEC 61724-1标准。本标准为运行光伏装置的系统提供了公认的最佳实践指南。与太阳能气象站测量有关IEC标准参考了ISO 9060。这个由ISO单独维护标准提供关于总日射表的信息，总日射表是台站非常重要的组成部分。虽然并非所有的太阳能气象站都用于运行目的，但许多人选择使用与运行现场使用的系统质量相似的系统进行资源评估。
本案例标准主要由业内专家使用，但也有其他资源更容易作为太阳能装置监控的介绍。美国国家可再生能源实验室(NREL)是政府资助的国家实验室，旨在研究可再生能源，成为这方面的专家。通过查看他们的网站，这些信息经常出现在公共论坛上。尽管NREL资助国防部、能源部等政府部门，NREL还通过其他实验室资助可再生能源工作。然而，这项工作并不局限于美国，许多其他国家也有类似的组织。
虽然这些资源将进一步教育您对太阳能气象站和它们的需求，但它们不设计站或提供设计或建议选择哪种传感器。除上述传感器外，太阳能气象站还需要数据存储或数据记录、安装、电源、通信和接口来收集和分析数据。此外，正确的安装、调试和持续维护对于实现和保持高质量的测量至关重要。在选择传感器和太阳能气象站的许多其他复杂组件时，最好与知识渊博、值得信赖的顾问或硬件系统专家合作。
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