哈希体系下的 KIPP&ZONEN Solys2,是一款通用型双轴太阳跟踪平台。它的任务不是测辐射,而是把辐射计按太阳的实时位置摆正——数据由装在它上面的仪器产生,指向由它负责。这个分工决定了评价这类设备的标准:不看它自己输出什么数,看它能不能让直射辐射(DNI)数据在一年两年内保持同一套基准。
Solys2 的自动化程度放在野外站点里很实用。它内置 GPS 接收机,开机后自动完成位置与时间的配置,不需要外接计算机,也不用装配置软件。太阳能资源评估站往往建在无人区,现场没有网络也没有工程师,这个设计省掉的是每周一次的现场校时。多色 LED 把运行状态直接摆在面板上,巡检人员不连电脑就能判断设备是在跟踪、待机还是报警。
机械部分按长期野外运行的思路做。高效率皮带传动不需要润滑,铸铝外壳配带调平脚的三脚架,抗风和抗温差的能力比轻量支架强不少。载荷上限是 20 kg,这个数字要记住,它决定了顶板和侧板上能挂多少台仪器。
扩展能力是它和普通跟踪器拉开差距的地方。顶部安装板可以同时装三台 Kipp&Zonen 辐射计,另有直射辐射表安装附件和侧板,再挂一台直射表也没问题。配上遮阳组件,整套设备就是一座小型太阳监测站。太阳传感器属于选配,装上以后按主动跟踪方式修正平台姿态,对风载或机械间隙引起的偏差是一种补偿。
供电方式在这里值得单独说一句:交流优先、直流备用是常见接法,但两种电源对应的工作能力并不一样,表格里的温度指标就是按交流供电标定的。
| 参数名称 | 参数值 |
|---|---|
| 型号 | Solys2 |
| 测量原理 | 双轴跟踪,平台式承载,支持多类型辐射计安装 |
| 最大适用载荷 | < 20 kg |
| 工作温度 | -40 °C 至 +60 °C(交流电源模式下) |
| 防护设计 | 全天候结构,铸铝外壳,厂方未标注具体 IP 代码 |
| 传动方式 | 高效率皮带传动,免维护设计 |
| 位置与时间 | 内置 GPS 接收机自动配置,无需计算机或安装软件 |
| 供电 | 24 VDC 或 90–264 VAC,直流可作备份电源 |
| 加热 | 交流电源模式下内置加热器 |
| 通信与升级 | 以太网端口,支持软件升级 |
| 顶部安装位 | 安装板可装三台 Kipp&Zonen 辐射计 |
| 扩展附件 | 直射辐射表安装附件、侧板、遮阳组件,太阳传感器可选 |
| 安装基础 | 带调平脚的三脚架 |
Solys2 这个产品名下只有一个型号在售,没有按量程或口径分档。区别不在主机,而在选配件:要不要配太阳传感器、用不用侧板扩展直射表、走交流还是纯直流供电,这几项组合起来才对应具体用途。
气象与气候学是它最传统的去处。全球基准辐射测量网络(BSRN)级别的站点对太阳方位信息的依赖很直接,直射辐射的观测结果里,跟踪误差是主要的不确定度来源之一。这类站点通常一台平台挂多台辐射计,三工位顶板刚好对上这个配置。
太阳能资源测绘和光伏电站的前期勘探也大量用它。发电量预测模型要吃实测的 DNI 和总辐射数据,测绘周期往往跨越整个年度,设备必须在无人值守状态下连续运行。发电厂的运行监测属于同一类需求,只是关注点从资源评估转向机组或镜场的实际得热。
选址是第一道关。跟踪器全年要扫过整个太阳视场,东侧、南侧、西侧的长期遮挡都不能有,正午前后的方位尤其敏感。屋顶或地面平台要能承受支架加仪器的重量,还要给运维留出通道。安装顺序大致是固定的:
线缆布置容易被忽略。水平轴和垂直轴都要转动,走线必须留出弯曲余量,用扎带固定在支架上而不是悬空跨越转动部件。设备所在位置要能看见开阔天空,旁边的立杆、避雷针、建筑女儿墙都可能拖慢定位速度。
加热器只在交流供电模式下工作。这是一条容易被忽略的限制:站点主电源断掉、只剩 24 VDC 备份维持运行时,-40 °C 的低温能力就不成立了。寒区站点的电源设计要按这个前提来做,别把两路电源当成等效的两套方案。
多台辐射计同时安装时,顶板和侧板的走线要分开固定,避免仪器之间互相牵拉。固件升级走以太网口,升级前把当前运行配置记录下来,升级后重做一次太阳视场检查,这一步在经历过大风的站点上尤其值得做。
辐射观测的指标这几年一直在往上走。BSRN 站点对直射辐射的测量不确定度要求收得更紧,采样从分钟级向秒级推进,数据可用率目标从 90% 上下提到了 95% 以上。这些变化换算到硬件层面,就是跟踪要更稳、校时要更勤、单台平台能挂的仪器更多。
光伏和光热两个方向的拉动并不一样。光伏资源评估关心年尺度的 DNI 与总辐射累积量,一台平台挂两到三台仪器就够;光热发电的镜场控制对 DNI 的瞬时波动敏感,平台失准会直接影响聚光效率的评价。科研场合则在往比对和标定走,同一个平台上并排装几台辐射计,要求它们指向一致,这正是三工位顶板存在的现实理由。远程固件升级这条通路,也在变成无人值守站点的标配需求。
背景:西北某光伏基地风沙大、昼夜温差大,冬季低温持续数月,站点无人值守。方案:Solys2 以三脚架安装,顶板挂两台辐射计分别测总辐射与散射,侧板补一台直射表,交流供电为主、24 VDC 作备份。效果:GPS 自动校时省掉了现场笔记本配置这道工序,交流模式下的加热能力保证冬季数据不断档,全年辐射序列直接用于发电量预测模型的校准。
背景:站点按 BSRN 级别建站,需要长期稳定的直射辐射序列,当地电力条件一般。方案:平台接入站网以太网,辐射计按基准观测的组合安装,日常巡检只看 LED 状态。效果:内部时钟不漂移,数据时间戳长期保持一致,后期做数据整编时的对齐工作量明显减少。
背景:需要在同一太阳指向下比较多台辐射计的一致性,试验周期跨越季节变化。方案:顶板三个工位全部用上,侧板加装直射表,选配太阳传感器提高主动跟踪的稳定性。效果:多台仪器共享同一个姿态基准,比对结果中剔除了跟踪偏差这一项干扰,标定结论的可信度更高。
选型时容易只盯着跟踪器本身的参数,实际决定观测能力的是几个具体数字:20 kg 载荷上限、顶板三个安装位、-40 °C 的加热下限。只做一台总辐射表的站点,Solys2 的余量偏大,成本上不划算;要凑齐直射、散射、总辐射这一套基准观测组合,或者未来打算扩成完整太阳监测站,这套平台的余量才用得上。还有一条要提前定下来:加热能力绑在交流供电上,寒区站点的电源方案在订货阶段就得算清楚,别等第一个冬天才发现备份直流扛不住低温。
- 工作原理:
SOLYS2是一个通用型的太阳跟踪平台。 支持多类型的辐射计安装。集成GPS功能自动配置位置和时间。通过通信端口可以获得太阳方位的信息。
- 仪器特点:
SOLYS 2双轴太阳跟踪器是一款全天候定位平台,它是全自动的,不需要计算机或安装软件。集成的GPS接收机自动配置位置和时间数据。多色LED指示灯运行状态和以太网端口允许软件升级。高效率的皮带传动系统不需要维护。坚硬的铸铝外壳具有带调平脚的三脚架。并附带Kipp&Zonen直射辐射表安装附件和第二个适用于额外的直射辐射表的侧板。顶部安装板可用于方便安装三个Kipp&Zonen辐射计。遮阳组件附件包括顶部安装板,并允许跟踪器配置为一个完整的太阳能监测站。由于时间由GPS接收机更新,SOLYS 2不会受到内部时钟漂移的影响。太阳传感器是可选的,用于保证支撑平台稳定性的主动跟踪。SOLYS 2的设计旨在为中小型企业提供可靠,实惠的太阳追踪有效载荷。 (<20Kg)对于太阳能监控应用而言,其精度高。内置电源可同时接受24 VDC和90 - 264 VAC,并允许直流电压作为电源使用备份。SOLYS 2是一款全天候仪器,即使在恶劣的气候条件下也能提供理想性能(来自赤道至极地地区)。内置加热器在交流电源模式下可将工作温度降低至-40°C。 SOLYS 2具有高精度,高分辨率和可重复性。