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独立测试证实SR30的准确性

依托美国落基山国家实验室BORCAL与太阳辐射研究实验室基准测量系统数据,证实Hukx SR30综合表现优于同类产品

相较于同符合ISO 9060 A级标准的市面同类总辐射表,SR30具备更出色的测量精准度。

Hukx整理分析了美国落基山国家实验室2024至2025年度宽带室外辐射计校准项目的第三方实测数据。实测数据显示,Hukx总辐射表的响应度可长期保持平稳,在常用太阳天顶角区间内数值波动低于1%,全角度范围波动低于2%。而同等级别其他品牌同类型设备,数值波动幅度达到其三至七倍,更容易产生测量偏差与数据浮动。Hukx旗下设备凭借稳定的运行表现,有效降低测量数据偏差,让太阳辐射监测数据更为可靠。这也说明,选型总辐射表时不能只参照ISO 9060等级标准,同一等级的传感设备,实际测量精度也存在明显差异。

内容概述

精准的太阳辐射监测数据,是光伏效能监测与气象观测工作的重要基础。历经多年发展,总辐射表产品持续迭代优化,有效缩减了测量数据的浮动空间。多数用户选购设备时,常会以ISO 9060等级作为参考依据,其中A级为该标准下高精度档位,但数据测量偏差并不能仅依靠这一等级标准判定。

以Hukx SR30与SR300系列产品为例,两款产品在ISO 9060十一项分级指标中,有八项参数实测表现优于A级基准要求,整体性能超出该等级基础使用标准。部分品牌产品标注的参数指标,与实际实测数据存在出入,其是否完全契合相关行业规范也有待考证。

想要抛开宣传层面的表述,判定设备真实性能,第三方实测验证尤为关键。美国落基山国家实验室推出的宽带室外辐射计校准项目,不仅是专业的设备校准流程,也为各类总辐射表提供了客观公正的横向对比依据。2024至2025年多轮校准测试中,Hukx SR30与多款竞品设备同步参与测试,在同等测试环境下完成性能对比,测试结果直观体现出不同设备的实测精度差距,也再次印证仅依靠ISO 9060等级划分进行设备选型存在局限性。

图1 美国落基山国家实验室全球水平辐射观测平台设备实拍,设备包含奇普佐恩SMP12、英弘精机MS-80S以及Hukx SR30总辐射表。图片来源:美国落基山国家实验室太阳辐射研究实验室基准测量系统

宽带室外辐射计校准检测流程

美国落基山国家实验室制定了专属的室外辐照传感器校准规范,即宽带室外辐射计校准流程。该流程通过ISO/IEC 17025资质认证,经过行业同行审核,可在晴朗天气下从日出至日落完成室外总辐射表校准作业。

检测以绝对空腔直接辐射表与两台带遮光蓝宝石穹顶的Hukx SR25总辐射表作为参照设备,分别用于标定法向直射辐照量与水平散射辐照量。将直射辐照量水平分量与散射辐照量整合计算,即可得出具备溯源性的全局水平辐照量标准数值。

正式校准工作开展前,所有参照设备与待测设备均会完成全面清洁与精准调平作业。整套检测工作由专业独立机构完成,保障检测数据严谨公正,可用于设备之间公平直观的性能对比。

检测过程中,工作人员记录每台设备输出电压与标准全局水平辐照量的比值,以此得出设备响应度,并结合太阳天顶角绘制对应变化曲线。通过数据拟合,确定设备在45度天顶角下的标准响应度。选取该角度作为基准,是因为此角度贴合多数地区日常平均太阳照射角度,能够真实反映设备常规使用状态下的工作表现。

从理想状态来讲,设备响应度不会随太阳位置与日间时段发生改变,可维持固定数值。由于传感器内部仅录入一组固定响应度参数,一旦实际响应数值出现浮动,便会直接造成测量数据偏差。在实际应用场景中,总辐射表普遍存在方向响应偏差问题,受光线入射角度影响,设备响应度会出现小幅波动,这类波动数据均可在宽带室外辐射计校准项目检测结果中体现,也可用于不同型号设备之间的横向对比。

宽带室外辐射计校准项目响应度实测结果

图2 取自美国落基山国家实验室2024年3月宽带室外辐射计校准报告,展示编号4246的Hukx SR30、编号220057的奇普佐恩SMP12、编号S20066320的英弘精机MS-80S三款设备响应度随太阳天顶角变化趋势,同时标注出各设备全角度区间及60度以内天顶角区间的最大数值偏差。

实测数据显示,奇普佐恩SMP12与英弘精机MS-80S两款设备的响应度随天顶角变化,波动幅度分别超15%与11%;而Hukx SR30设备整体波动幅度最高仅1.8%,稳定性优势十分明显。在小角度天顶角使用场景下,SR30设备的稳定表现更是达到其余两款产品的四倍水平。

图3 四款宽带室外辐射计校准项目实测数据中,不同型号总辐射表在60度以内天顶角区间、全角度天顶角区间的响应度最大波动值统计。

图表数据从左至右依次对应2024年2月、2024年3月、2024年4月、2025年2月出具的校准报告,2024年4月报告额外新增两台SR30设备参与测试,测试表现与编号4246的SR30设备基本持平。数据偏差均以45度天顶角基准响应度作为参照进行百分比换算,不同颜色区分不同天顶角测试区间,统计过程已剔除明显异常数据。

SMP12与MS-80S两款设备响应度波动幅度偏大,说明其运行状态易受光照角度影响,采用此类设备采集的数据容易出现系统性偏差。反观Hukx SR30,能够有效缩减辐照量监测的数据浮动范围。即便多款设备均被厂家划定为ISO A级产品,实际使用性能依旧存在不小差距。

宽带室外辐射计校准项目方向响应实测结果

依托宽带室外辐射计校准项目得出的响应度数据,还可进一步测算各类传感器的综合方向响应偏差。以美国落基山国家实验室划定的45度天顶角响应度为统一基准,对比不同时段实测数值,便可量化出太阳位置变化过程中设备监测数值的浮动范围,将响应度随时间产生的波动转化为直观的综合方向响应偏差数值。

该数值不完全等同于纯方向响应偏差,监测结果还会受到设备线性度、温度适配性、光谱响应、数值基准偏移等因素影响,但依旧可以作为户外实景工况下设备偏差水平的有效参考。

按照ISO 9060标准定义,纯方向响应偏差仅针对直射光线进行判定,而宽带室外辐射计校准项目实测数据同时包含直射与散射辐照数值,最终测算得出的偏差数值会略低于纯直射光线测试结果。散射光线从全方位均匀照射,能够中和部分设备监测偏差,因此本次统计得出的综合方向响应偏差,属于设备较为理想状态下的偏差数值。

图4 基于宽带室外辐射计校准项目响应度数据测算得出的设备理想状态综合方向响应偏差,实线代表上午时段监测数据,虚线代表下午时段监测数据,黑色水平虚线为ISO 9060 A级标准划定的纯方向响应偏差上下限值。

从测算结果能够看出,Hukx SR30设备综合方向响应偏差始终维持在较低水平,和其平稳平缓的响应度变化曲线所体现的稳定性能保持一致。而MS-80S与SMP12设备的综合方向响应偏差数值明显更高,部分数值已经贴近甚至超出A级标准纯方向响应偏差限定范围。

如若剔除散射光线带来的中和作用,严格依照ISO标准仅针对直射光线开展测试,两款竞品设备的方向响应偏差还会进一步扩大,其实际表现能否持续贴合ISO 9060 A级标准也有待进一步核验。受多重误差因素叠加影响,目前暂无法仅凭现有数据下定论。

即便部分设备偏差数值未超出A级标准限定范围,彼此之间的实测精度差距依旧十分突出。这也充分说明,相同ISO等级划分,不代表设备使用品质与监测性能趋于一致。

各类产品出现明显性能差距,核心原因在于内部光学结构设计存在区别:Hukx SR30采用传统双层穹顶结构设计,而SMP12与MS-80S则采用单层穹顶搭配漫射体的组合结构。两款采用同类结构设计的设备,响应度变化曲线与方向响应偏差曲线走势高度相近,也是这类结构产品的典型特征。

行业内普遍认为,搭载漫射体的快响应型传感设备,很难把方向响应偏差控制在较低水平,本次宽带室外辐射计校准项目实测结果也印证了这一观点。即便在有散射光线中和偏差的测试环境中,这类设备依旧存在明显的角度适配性偏差。

现阶段主流总辐射表的整体测量数据偏差,大多由方向响应偏差主导,该项指标会直接影响光伏系统效能比等核心行业数据的测算精准度,因此相关实测结果具备极高的行业参考价值。

第三方权威数据二次验证

2025年8月,应Hukx邀约,光伏性能实验室调取美国落基山国家实验室太阳辐射研究实验室基准测量系统的实地监测数据开展深度分析,本次数据不属于宽带室外辐射计校准项目测试数据范畴。该实验室所有监测设备日常养护完善,每日完成清洁作业,采集的监测数据均对外公开。

图5 基于2025年6月18日美国落基山国家实验室实测数据测算得出的多款总辐射表综合方向响应偏差,数据数值越趋近于零,代表设备监测偏差越小、实测表现越出色;负入射角对应上午监测时段,正入射角对应下午监测时段。数据来源:光伏性能实验室,2025年

本次分析所用的SMP12、MS-80S、SR30三款设备,均为此前参与宽带室外辐射计校准项目的同款设备,此前的校准工作也是为这批设备投入基准测量系统日常监测使用而开展。

本次分析得出的结论与此前测试结果保持统一:Hukx SR30实测表现依旧优于SMP12与MS-80S,监测水准可对标石英穹顶款式CMP22设备。本次数据分析对入射光线中的散射分量完成数值修正,得出的偏差结果和宽带室外辐射计校准项目测算结果存在小幅差异,也证实此前依托校准项目得出的偏差数值偏保守,属于设备理想工况下的参考值,再次佐证仅依靠ISO产品等级无法全面判定设备综合性能。

综合宽带室外辐射计校准项目实测数据,以及太阳辐射研究实验室实地监测数据的独立分析结果,可确定Hukx SR30的实测监测精度,优于同为A级标准的SMP12、MS-80S两款竞品设备。

经测试验证,该性能表现可代表全系SR30、SR300、SMP12、MS-80S系列产品整体水准。Hukx内部开展的室内模拟测试结果也和户外实测趋势相符,搭载漫射体结构的两款竞品设备,普遍存在较为明显的方向响应偏差问题。

SR300作为SR30的升级迭代新款旗舰级总辐射表,沿用同款光学结构设计,整体使用性能不低于SR30系列,部分工况下表现更为出色,能够输出低浮动的精准太阳辐射监测数据,有效降低光伏项目运营过程中的数据评估风险。

参考文献

1. 安德烈亚斯. 2024年2月宽带室外辐射计校准检测报告[R]. 美国落基山国家实验室太阳辐射研究实验室,科罗拉多州戈尔登市,2024-05-21

2. 安德烈亚斯. 2024年3月宽带室外辐射计校准检测报告[R]. 美国落基山国家实验室太阳辐射研究实验室,科罗拉多州戈尔登市,2024-06-07

3. 安德烈亚斯. 2024年4月宽带室外辐射计校准检测报告[R]. 美国落基山国家实验室太阳辐射研究实验室,科罗拉多州戈尔登市,2024-07-09

4. 美国落基山国家实验室太阳辐射研究实验室. 2025年2月宽带室外辐射计校准检测报告[R]. 科罗拉多州戈尔登市,2025-05-05

5. 安德烈亚斯, 斯托菲尔. 美国落基山国家实验室太阳辐射研究实验室基准测量系统监测体系说明[R]. 科罗拉多州戈尔登市,文献编号:DA-5500-56488,1981

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