太阳能发电光合有效辐射在线监测

方案介绍

本方案旨在通过对光合有效辐射（PAR）的连续在线监测，评估太阳能发电区域的光照资源条件，为光伏系统运行优化、绿色能源效率分析及生态环境关联研究提供支撑。系统适用于农业光伏、林光互补、光伏电站与生态环境共建区域，实现全天候、实时的PAR数据采集与远程传输。

监测目标

实时监测太阳能发电区域的光合有效辐射强度（μmol/m²·s）

评估日照强度与光伏发电效率之间的关系

为农业光伏区作物光照适宜性提供数据参考

辅助分析生态光环境变化与植物生长潜力

需求分析

设备需适应户外复杂环境，具备防尘、防雨与抗UV能力

数据采集需具备高精度和连续性，支持全年无间断运行

系统应具有远程数据上传、历史记录与数据导出功能

可集成于光伏运维系统或农业光伏监测平台

监测方法

采用量子传感器（PAR传感器）测量400–700 nm波段内的光子通量密度，实时获取光合有效辐射值。通过数据采集器与远程通信模块，将数据上传至云平台或本地平台，供用户可视化查看和分析。

应用原理

光合有效辐射（PAR）代表太阳辐射中能被植物光合作用利用的部分（400–700 nm）。其强度与作物生长速率、光伏板光照利用率高度相关。通过光量子传感器测得的PAR数据，可直观反映光照资源的变化趋势，并为光伏板位置、倾角优化提供参考。

功能特点

实时监测PAR辐射强度，精度高、响应快

支持4G/LoRa/RS485等多种数据通信方式

可扩展监测总辐射、光照时长、紫外线强度等参数

数据云平台远程访问，支持APP查看、图表分析

支持与光伏发电系统数据对接，辅助运行优化

可扩展用于作物光合潜力评估和农业智能决策系统

硬件清单

光合有效辐射传感器（量子传感器）

数据采集器（带存储和通信功能）

太阳能供电模块（含锂电池）

远程通信模块（4G/LoRa）

安装支架与水平调节装置

防护罩与气候适应性组件

（选配）气象五参数模块（温湿风压雨）

硬件参数（量程、精度）

PAR传感器：0–2500 μmol/m²·s，精度±5%

响应波段：400–700 nm

数据输出频率：1–60 s 可调

存储容量：>100万组数据

供电系统：10W太阳能板 + 12Ah锂电池

工作温度：-40～+65℃，防护等级 IP65

方案实现

将PAR传感器安装于光伏电站区域代表性点位，避开遮挡

调整支架水平角度，确保感光面朝天并处于自然状态

连接数据采集器及太阳能供电模块，实现全天运行

启用远程通信模块，将数据自动上传至监控平台

用户通过网页端或小程序查看实时数据、曲线、报表等

数据分析

实时PAR强度图与日、周、月变化趋势图

与光伏发电量数据对比，评估照度-发电效率关系

与作物光合模型耦合，评估农光互补区植物生长潜力

积算每日光照总量，为太阳能资源评价提供基础数据

预警决策

当PAR值低于或高于作物最适阈值时自动预警

对连续阴雨或强烈紫外光照做出光照风险提示

提供光照不足或过量光照风险预报，支持农业灌溉与遮阳调控

方案优点

精度高、响应快，适用于多种户外环境

一体化设计，支持独立供电与远程传输

可接入各类光伏运行或智慧农业平台

模块化组合，支持拓展与系统集成

安装便捷，运维成本低

应用领域

农业光伏综合利用区

光伏生态示范园区

林光互补工程项目

太阳能资源评价与分布研究

农业科研院校作物光照实验

效益分析

实现光照资源的精准量化与长期监测

为光伏板布置优化与发电效率分析提供数据基础

支持农业种植结构调整与光照适应性评估

有助于构建绿色能源与生态环境融合发展的数据平台

降低运维成本，提高监测效率与数据利用率

国标规范

GB/T 21530-2008《太阳能资源评价方法》

GB/T 20485-2017《气象观测设备技术规范》

HJ 1010-2018《光辐射在线自动监测系统技术要求》

参考文献

刘旭等.《太阳能辐射与光伏发电效率关系研究》

吕强等.《农业光伏系统中PAR分布特征分析》

国家能源局.《光伏电站运维技术规程》

案例分享

案例1：山东某农光互补示范基地布设PAR在线监测系统，长期监测光照与作物产量关系，为智能化种植提供依据。

案例2：甘肃大型光伏电站部署该系统评估不同区域光照差异性，并优化光伏组件倾角布设，提高发电效能。