2018年，ISO 9060太阳辐射计标准进行了重大更新，对太阳辐射测量质量的分类进行了重大修改。
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粗略地看一下ISO 9060:2018就会发现，这主要是对1990年版本中引入的辐射计分类的重新命名，但标准中的一些具体细节正在太阳能行业中引起混乱。
本文探讨了更新的标准的含义，并强调了光谱选择性和新引入的差异光谱误差．
ISO 9060题为“太阳能-测量半球太阳和太阳直接辐射的仪器规范和分类”。
本标准包括了详细定义，详细说明了使用天射界计测量全球水平或全球倾斜辐照度(GHI和GTI)，以及在阴影下，散射水平辐照度(DHI)。
该标准还定义了使用日光计测量直接法向辐照度(DNI)。
指引的更改
在ISO 9060:1990和ISO 9060:2018(最新更新)之间，温度计规格有许多显著的变化。2018年版本将新引入的A类标准定义为“大致对应”1990年的二级标准，将B类标准与一级标准进行比较，将C类标准与二级标准进行比较。
在这种情况下，“大致”是一个合适的术语，因为性能参数和测试要求显示出1990年和2018年标准之间的许多差异。根据iso9060天强计，场辐照度测量有一些不确定性，但是:
表1。来源:OTT HydroMet -太阳能
| ISO 9060:1990 |
ISO 9060:2018 |
| - - - - - - |
C类 |
| 二等 |
C类 |
| 第一课 |
光谱平坦B类 |
| 二级标准 |
光谱平坦A类 |
了解1990年版ISO 9060和2018年版ISO 9060标准之间的差异可能具有挑战性，特别是在光谱响应、误差、灵敏度和选择性方面的问题。
总的来说，2018年的更新引入了一个新的参数，旨在更好地描述辐射计对不同部分的光(特别是不同波长的光子)的反应的光谱特性。
光谱误差(不同于1990年版本定义的光谱选择性)考虑的关键事实是，阳光的组成——它的光谱——随着一天中的时间不同而不同。当应用太阳测量时，这被认为是更相关的。
2018年的新版本提供了更好的反射阳光的实际波长范围比它的前辈，而新的C级的引入在入门级允许标准覆盖良好的光电二极管辐射计。
ISO 9060:1990:光谱选择性
ISO 9060标准规定了用于太阳能用途的三种类型的太阳强度计和太阳强度计的最低性能要求。
指定的参数是:
-
响应时间
-
零偏移量
-
Non-stability
-
非线性
-
定向响应(不适用于日光计)
-
光谱选择性
-
温度响应
-
倾斜的反应
大约97%到99%的太阳辐射(GHI)到达地球表面的波长范围在300 nm到3000 nm之间(0.3 μ m和3.0 μ m)，尽管这在某种程度上取决于天空条件。
这些光大部分位于人眼可见波长之外——可见光范围从380纳米到800纳米。
理想情况下，太阳能辐射计应该在宽光谱带宽上表现出平坦的响应，允许它测量所有可用的入射太阳能，独立于使用的太阳能集热器或光伏组件类型。
光伏材料使用的主波长范围为350 ~ 1500 nm(0.35µm ~ 1.5µm)。ISO 9060:1990将这种响应的“平坦度”定义为“光谱选择性”，并将其视为从350 nm到1500 nm的平均响应的偏差。
ISO 9060:1990定义了天王星的极限:
表2。来源:OTT HydroMet -太阳能
| ． |
． |
| 二级标准 |
±3% |
| 第一课 |
±5% |
| 二等 |
±10% |
为了符合这一要求，高温计通常会包括一个带有黑色涂层的热电式探测器。这种涂层吸收入射的辐射并加热热电堆，然后将温度的上升转化为一个小电压。
因此，覆盖探测器的涂层的加热特性对辐射计的质量至关重要，而其光谱响应对构建精确可靠的辐射计至关重要。
下图说明了Kipp & Zonen热堆探测器在350 nm到1500 nm范围内的恒定吸收特性。
Kipp & Zonen涂层的恒定光谱响应特性是建立精确可靠的辐射计的关键。图片来源:OTT HydroMet -太阳能
光电传感器例如硅电池和光电二极管，只能提供有限的和不均匀的光谱响应，不能满足ISO 9060:1990中概述的太阳强度计(或太阳强度计)的光谱选择性要求。
因此，这些设备必须被描述为“硅高温计”，或使用类似的术语。
下面的图表展示了在海平面上常见的晴空太阳辐射光谱，展示了一个入门级玻璃圆顶热堆强度计的反应，例如Kipp & Zonen的CMP3和SMP3模型。
图中还显示了典型硅光电二极管传感器的响应，包括Kipp & Zonen SP Lite2和RT1。这里提供的光谱已经归一化到100%的峰值/最大值，以便于比较。
光谱选择性是黑色涂层的光谱吸收率和圆顶/窗口和/或扩散材料以及所安装的任何光学滤光片的光谱透过率的函数。图片来源:OTT HydroMet -太阳能
Kipp & Zonen CMP系列和SMP系列高温天强计以及CM4高温天强计的光谱选择性< 3%，完全符合ISO 9060:1990二级标准的要求。
ISO 9060:2018:光谱误差
更新后的ISO 9060第二版于2018年11月首次发布。该指南最值得注意的更新与光谱响应有关——更具体地说，从1990年的“光谱选择性”到2018年的“晴空辐照度光谱误差”。
在做出这一改变时，该标准的作者考虑了天气条件和一天中的时间对阳光特征的影响。
另一个显著的变化是允许特定类型的光电传感器(包括设计良好的光电二极管和硅电池)被归类为入门级“高温计”。
2018年标准的引入改进了对各种条件下辐射计光谱响应导致的势场测量误差的更现实的理解。
相对气团可以理解为大气的厚度。这随着太阳天顶角的变化而变化，这意味着当太阳在天空中的位置较低时，直射光束会穿过更多的大气层，改变光的光谱。
气团与阳光必须通过的空气层厚度有关。它的定义是:气团= 1/Cos θ(太阳天顶角)。图片来源:OTT HydroMet -太阳能
表3。来源:OTT HydroMet -太阳能
| ． |
． |
| 太阳在太阳天顶角0° |
我= 1 |
| 太阳在太阳天顶角48.2° |
我= 1.5 |
| 太阳天顶角85° |
我= 11.4 |
当太阳低垂在地平线上时，空气量也会增加，导致几何关系在太阳天顶角85°(相当于太阳落山)之后失效。
谱的转变
阳光的光谱在穿过大气层时发生了变化。短波长(紫外线和蓝色)被吸收和散射，导致光谱向较长波长(红外和红色)移动。
云层覆盖也会引发这种效应，它会增加大气中气溶胶和微粒的浓度，降低能见度。考虑到这一点，1990年版本的固定办法没有考虑到这一关键因素;因此，需要进行更新。
天空型漫射辐照度的光谱位移。图片来源:OTT HydroMet -太阳能
光谱误差计算
为了更好地理解不同的天空和大气条件如何影响阳光光谱，我们将9个不同的测试光谱(代表一系列大气和白天场景)与IEC 60903 -3(2016)标准的参考光谱进行了比较。
这些测试光谱包含在ISO网站上的ISO 9060第二版。
的光谱误差通过比较各自辐射计对参考光谱的相对光谱响应和对试验光谱的响应来计算。
光谱响应是每个辐射计特有的质量属性。对于每个单独的测试光谱，计算误差，这取决于仪器对波长分布的反应。
在这九个光谱中，最大的记录误差被认为是辐射计的光谱误差。
表4。来源:OTT HydroMet -太阳能
| ． |
． |
| A类 |
±0.5% (0.1%) |
| B类 |
±1% (0.5%) |
| C类 |
±5% (1%) |
来自Kipp & Zonen的CMP和SMP系列天强计以及CM4高温天强计的光谱误差在很大程度上满足了A类的分类限制，光谱误差小于0.16%。
定义“幽灵似地平”
在350 ~ 1500 nm (0.35 μ m和1.5 μ m)的波长范围内，如果天分仪的光谱选择性小于3%(保护带为2%)，则可以认为是“光谱平坦”。
这实际上是ISO 9060:1990二级标准天强计的标准，比1990年定义的一级和二级天强计的限值要严格得多。
Kipp & Zonen温度计ISO 9060分类
Kipp & Zonen公司的CMP和SMP系列天强计，以及该公司的CM4高温天强计，满足光谱误差的相关分类限制，光谱选择性<3%。
这意味着它们符合ISO 9060:2018 Spectrally Flat标准。
需要注意的是，ISO 9060:2018 A类高温计应单独测试，以确认其温度和方向响应符合标准的要求。
在太阳能、光伏电站运行和维护方面，有一系列的国际标准需要考虑。本文旨在对这些标准进行总结。
表5所示。来源:OTT HydroMet -太阳能
| ． |
． |
． |
． |
． |
| ISO 9060:2018 |
C类 |
幽灵似地平
C类 |
幽灵似地平
B类 |
幽灵似地平
A类 |
| ISO 9060:1990 |
不允许 |
二等 |
第一课 |
二级标准 |
| 性能 |
较低的 |
→ |
→ |
更高的 |
| 被动的日射强度计 |
SP Lite2
(快速响应) |
CM4
CMP3 |
CMP6 |
CMP10
CMP11
CMP21
CMP22 |
| 聪明的日射强度计 |
RT1也 |
SMP3 |
SMP6 |
SMP10
SMP11
SMP21
SMP22 |
致谢
由OTT HydroMet的Martin Maly最初编写的材料制作。
这一信息已来源，审查和改编的材料提供的OTT HydroMet -太阳能。
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