灰尘传感器

灰尘污染监测的专家-dustiq，你不想多了解一下？背景风、雨和组件温度等环境因素均会影响光伏电站的系统效率。但在许多环境中，光伏组件的污染对系统效率造成了很大影响。一方面，沙土、粉尘和其他颗粒堆积物会遮盖组件的玻璃表面并阻止电池接收太阳能辐射，另一方面，由于灰尘等污染物覆盖在组件表面影响其散热效果，导致温度偏高。每年因此类污染而导致的发电量的损失非常可观。 由于地理位置不同，污染严重的情况多发生在干旱和半干旱环境中，在经空气传播的污染条件下以及在倾斜角度较小的组件上。在上述条件下，若未对组件进行定期清洁，堆积的污染物将导致每月25%的电量损失（数据可从下图中看出），如图所示。长期的污染物累积（尤其是胶结）可能导致100%1的电量损失。 kipp&zonen监测方案对污染状况进行细致、高效的监测是为了确认高效益的太阳能组件清洁时间。运维商可利用这一信息与利益方就合适的清洁时间安排以及在特定事件（从微尘事件至沙尘暴）发生后触发措施的时间达成协议。 了解整个光伏电站的污染情况可明确给出组件清洁的具体时间和位置，而不是采用会造成不必要清洁成本的固定时间表。 kipp & zonen dustiq采用光学污染测量（osm）技术来确定传输损耗，在报告中被称为污染率。其使用了两个传感器，传感器内部的蓝色脉冲led和光电二极管用于测量由dustiq玻璃盖顶部反射射回来的光线强度，根据发射光的强度计算污染率。dustiq传感器解决方案优势 01不依赖于外部光源的持续监测设备自带光源，即使在晚上或阴天，灰尘监测也不受影响，这样有利于运维商快速、及时地启动清洁措施而不必等待阳光。 02免维护dustiq没有外部或移动部件，在进行简单的初始校准以匹配本地灰尘特性后，无需单独维护。只需在清洁周围光伏组件的同时进行清洁，无需 “专人”实时清洁。 03易于集成安装dustiq由相同的材料制成，尺寸与行业标准的硅光伏组件相似。它很容易安装在阵列的中间、侧面或顶部。这提供了比独立解决方案更可靠的测量，因为它面临着与周围组件完全相同的条件，并收集了相同数量的灰尘和污垢。dustiq具有modbus® rtu rs-485串行通信，便于连接到电厂scada系统。 04多点测量根据风向和组件位置，整个光伏电站的污染率可能会有所不同。dustiq的成本效益鼓励安装多台设备，以提供工厂的污染地图，从而提供何时何地进行清洁的更准确的决策。 05清洁效果评估由于dustiq安装在光伏阵列里，与光伏组件同一时间同种方式清洁，清洁前后对比污染率数据，便于对清洁效果进行评估，尤其适合非人工清洁方式。 结论 被粉尘和其他物质遮蔽的太阳能组件可对发电量造成非常重大的影响，根据现场发现，损失率可高达15-30%2。虽然在经常降雨的地区，清洗频率无需像干燥环境下一样密集，还是要对所有光伏电站进行污染率的监测，而收集的数据也应被纳入符合投资方和运营商目标的维护计划。为达成高效的光伏电站监测和维护计划，kipp& zonen的 dustiq灰尘监测系统可提供关键性输入，用于保持优化电量损失和清洁成本之间的财务平衡和目标性能比。国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)项目 注：1，2数据来源于：www.nrel.gov/pv/assets/pdfs/2015_pvmrw_105_weber.pdf

p 　　根据“两会”期间公布的2020年政府工作报告，今年要实现单位国内生产总值能耗和主要污染物排放量继续下降 深化重点地区大气污染治理攻坚 要打好蓝天、碧水、净土保卫战，实现污染防治攻坚战阶段性目标。 br/ /p p 　　2020年是打赢蓝天保卫战、“十三五”规划的全面收官之年，我国大气污染治理进入攻坚“深水期”，剩下的都是难啃的“硬骨头”。作为一直以来的重点和难点，扬尘污染治理已然成为大气污染防治目标完成与否的关键点之一。 /p p 　　扬尘治理，需对症下药 而把脉问诊，监测为先。高性能的扬尘传感器对实现扬尘全面监测、精准治理、降低成本等多方面的重要性不言而喻。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 扬尘传感器的需求及应用现状 /strong /span /p p 　　行业发展初期，扬尘监测设备多基于β射线吸收法，然而受仪器体积较大、成本高昂等因素掣肘，量大面广的需求无法得到真正满足。 /p p 　　基于光散射原理的粉尘传感器，在民用室内检测应用中，经历了从采用LED光源和扩散式采样，用于粉尘浓度变化的趋势检测，到升级为激光光源和风扇采样，可以精确检测PM2.5数值的创新发展过程。然而针对室外扬尘监测还需要PM10和TSP的精准监测要求，则无法得到满足。 /p p 　　因此，能够同时准确测量PM2.5/PM10/TSP、体积小、购买和维护成本低成为了扬尘监测设备配套传感器面临的主要挑战。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 室外扬尘颗粒物监测的技术难点 /strong /span /p p 　　① 与β射线原理的设备保持较高的线性相关性 /p p 　　国站监测设备采用的是β射线原理，其他的扬尘监测站的监测数据必须要与其保持高度一致性，但由于原理上的差异，要做到这一点，传感器需要采用更高性能的器件，有效提升颗粒物识别的能力。 /p p 　　② 满足室外-30℃~70℃的工作温度要求 /p p 　　温度对传感器激光管的影响非常大，然而室外温度范围更宽，夏天在太阳下暴晒，温度可能会到达70℃ 冬天北方严寒地区最低温度可能达到零下30℃。这就要求传感器在此温度下不仅能够正常工作，还要确保检测的准确性。 /p p 　　③检测精度不受水雾影响 /p p 　　由于室外环境经常会遇到凝霜与露水的情况，这些水汽进入到传感器后会严重影响到传感器的测量值，甚至会造成传感器永久损坏。 /p p 　　④长期使用，精度不受积灰影响 /p p 　　扬尘传感器工作在室外，大颗粒的灰尘经过传感器采样风道内会受到重力影响附着在传感器内部，长期使用，会使得灰尘在传感器内部大量堆积，影响到测量准确性。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 四方光电激光扬尘传感器的技术特点 /strong /span /p p 　　四方光电基于创新的光散射技术研究，陆续推出红外粉尘传感器、激光粉尘传感器等系列传感器产品，广泛应用于室内、室外及车内检测等领域。 /p p 　　在此基础上，四方光电针对扬尘传感器的应用场景，以及不同地方标准需求，推动技术革新升级，成功研发扬尘颗粒物传感器PM3003S及 PM3006。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/578caa97-49a6-4d7e-9c5f-e5fc398bc203.jpg" title=" 222_副本.jpg" alt=" 222_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图1：PM3006S(左)及 PM3006(右)激光扬尘传感器 /p p 　　 strong 1、 扬尘颗粒物智能识别技术(API技术) /strong /p p 　　PM3003S，PM3006采用了独特的API(Auto Particle Identification，自动颗粒识别)技术，在多种尘源下进行标定，根据检测到的颗粒物分布进行自动判断，确保PM2.5、PM10和TSP的检测精度。 /p p style=" text-align: center" img style=" width: 580px height: 393px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/bb9423a3-a58f-4a20-924e-5ae69424f42a.jpg" title=" 11.jpg" width=" 580" height=" 393" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 11.jpg" / /p p style=" text-align: center" img style=" " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/8ddb10c0-114d-496b-bd0c-6b33eaad613f.jpg" title=" 22.jpg" / /p p 　　 strong 2、 高温、恒功率、线型激光管 /strong /p p 　　PM3003S、 PM3006激光扬尘传感器采用了工作温度在-30~70℃的恒功率、线型光源，其光功率高达100mW，相比点光源高出20倍以上，原始信号更强，大大提升了颗粒物的识别效率。同时对光源采用了恒功率控制，保证原始信号的稳定输出，确保测量的稳定性。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/e6860d1a-bc80-4215-b684-13ef739fa43c.jpg" title=" 33_副本.jpg" alt=" 33_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图2：室外扬尘传感器与民用粉尘传感器光源差别，左：高功率线型光源，右：低功率点光源 /p p 　　 strong 3、 自带除水雾装置，不受水汽影响。 /strong /p p 　　四方光电研制的PM3003S、 PM3006激光扬尘传感器前端配套了除湿装置，防止室外环境中细小的水珠进入检测气室，消除水汽对扬尘传感器的精度影响。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/0c10a2cf-ddd2-450c-bf4b-330c21a12571.jpg" title=" 44_副本.jpg" alt=" 44_副本.jpg" / /p p 　　 strong 4、 创新结构设计，长效防积灰。 /strong /p p 　　PM3003S、 PM3006激光扬尘传感器通过流体力学仿真对采样风道进行了长效防积灰结构设计，经过实际验证，可以减少室外环境对传感器检测精确度的影响，降低后期维护成本。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/efa66063-7146-489b-88b2-af426b89892a.jpg" title=" 66.jpg" alt=" 66.jpg" / /p p 　　我国室外扬尘网格化监测经历了早期的β射线吸收法，到采用民用净化器大量应用的激光粉尘传感器的过程。在使用过程中发现，民用的激光粉尘传感器不仅不能满足-30~70℃室外环境温度的全天候使用要求，同时还必须面对监测场所，特别是建设工地经常喷洒降霾的水雾影响，或者下雨潮湿的气候环境等。这种环境下，水雾经常被判断为严重雾霾造成爆表。同时网格化室外粉尘监控希望得到局部的可以与国家大气环境监测网数据具备的PM2.5/PM10/TSP的多项参数对比， 民用激光传感器由于激光功率小，采样流量小， PM10分辨率很低，无法提供准确的PM10, 通常采用根据PM2.5的数字进行比例计算，造成PM10监测数据失真。四方光电研制的PM3003S、 PM3006激光扬尘传感器通过采用宽温型大功率线型激光光源、API粉尘自动识别技术、先进的流道设计实现抗污染、大流量车规级采样机构、高湿度环境的水雾去除装置等，低成本地实现了对室外扬尘粉尘与β射线吸收法达到0.9相关系数的高精度测量。 /p p br/ /p

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