日照辐射仪SPN1是一款功能强大的紧凑型辐射传感器,气象级的专利仪器,具有独特的无移动部件设计,为长期户外测试而设计内置加热器。可作为遮光环日照强度计、日温计或传统的日照记录器使用,在任何地球纬度都能工作。SPN1可测量直接和漫射太阳辐射,还能提供日照时数。以下是研究人员和光伏工程师如何使用SPN1的四个引人入胜的案例。
MOSAiC:史上规模最大的极地考察
北极气候研究多学科漂移观测站(MOSAiC)是迄今为止规模最大的北冰洋中心地区北极气候系统考察项目。MOSAiC的总预算超过1.4亿欧元,以德国“极星”号破冰船为主要平台,于2019年秋季将其冻结在东西伯利亚/拉普捷夫海北部,随穿极流漂移直至2020年10月,完成为期一整年的有人值守冰站观测,以加深理解北极中央海域大气-海冰-海洋-生态系统间的耦合过程,提高北极天气预报、海冰预报和气候预测的能力。来自20个国家的500多名科学家参与了这次考察,收集的气象和环境数据为科学家提供了有关全球变暖的重要新信息。
日照辐射仪SPN1是此次极地考察中使用的仪器之一,用于测量全球和漫射太阳辐射,以及日照时数。它提供了关键数据,以支持对北极环境(作为全球变暖的中心)的详细分析,从而获得关于全球气候变化本质的基本见解。
由科考队专门部署的太阳辐射传感器SPN1
Saildrone:海洋数据收集自主无人船
日照辐射仪SPN1用于记录两艘Saildrone无人船上的太阳辐射数据。这两艘无人船执行了为期6个月、4000海里的赤道往返考察任务,此次考察扩展了现有热带太平洋观测系统的工作。该任务的核心目标是评估Saildrones是否能够提供与经验证的系泊浮标技术相匹配的气象测量。
Saildrone(下图)是自主的水面无人船,可以远程编程并安装各种测量传感器。每艘Saildrone都是从码头出发和回收的,仅使用风力就可以到达目的地,航速为3-5节。这项令人兴奋的新技术使得以传统方法的一小部分成本进行重要的海洋研究成为可能,并已被用于收集环境监测、气象研究和鱼类种群分析项目的数据。无人船和系泊浮标数据(Zhang et al. 2019)的比较表明,包括太阳辐射在内的所有物理测量结果都非常一致。因此,无人船可以成为一种强大且具有成本效益的新方法,为长期天气预报提供关键观测数据。
安装了SPN1的Saildrone无人船(由Jennifer Keene提供)
留尼汪大学:监测活火山
留尼旺大学的研究人员在活火山的火山口边缘安装了日照辐射仪SPN1,作为气象站的一部分。这座活火山名为Piton de la Fournaise“熔炉之峰”,位于留尼汪岛东南侧,留尼汪岛是印度洋上的一座法属岛屿。2016年6月13日,经过1.5小时的攀登,留尼汪大学LE2P团队(LE2P:能量、电子和工艺实验室)的Patrick Jeanty和同事携带观测设备,到达海拔2587米的火山口边缘。
在2016年期间,一系列地球物理传感器不断监测这座火山,并向OVPF(Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise)发送数据。通过两个向下看的红外摄像机进行长期监测,并辅以一个向上看的日照辐射仪SPN1。SPN1的数据被用来帮助消除太阳辐射对红外相机读数的影响。
LE2P团队之前曾进行过一个单独的长期项目——使用SPN1网络(遍布留尼汪岛)的数据,帮助高效管理岛上的电网,该电网主要由可再生资源供电。
中国三峡集团:监测200MW太阳能发电场
中国三峡集团公司使用日照辐射仪SPN1监测大型太阳能发电场项目的性能。该太阳能发电场(位于北京西南230公里处的河北省曲阳县)正在40多平方公里绵延起伏的未开垦土地上建设,是规模庞大的山区光伏项目。
该发电场已具备200 MW太阳能发电的潜力,当地政府已与光伏发电开发商签订了价值超过120亿元人民币的合同,以在当地创造超过1 GW的太阳能发电能力。