Trong các hệ thống điện mặt trời, dữ liệu bức xạ mặt trời là một trong những cơ sở quan trọng để đánh giá hiệu suất phát điện, phân tích tổn thất và theo dõi tình trạng vận hành của nhà máy. Để thu thập dữ liệu này, Pyranometer (cảm biến đo bức xạ mặt trời) được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống giám sát năng lượng.

Tuy nhiên, không phải tất cả Pyranometer đều có cùng mức hiệu năng đo lường. Theo tiêu chuẩn ISO 9060:2018, các thiết bị được phân thành ba cấp Class A, Class B và Class C dựa trên những yêu cầu kỹ thuật cụ thể.

Vậy ba cấp phân loại này khác nhau như thế nào? Nên chọn Pyranometer Class A, Class B hay Class C cho nhà máy điện mặt trời để vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật vừa tối ưu chi phí đầu tư?

1. Pyranometer Class A, Class B và Class C là gì?

Pyranometer là thiết bị dùng để đo bức xạ mặt trời trên một bề mặt, thường biểu diễn bằng đơn vị W/m². Trong hệ thống điện mặt trời, cảm biến có thể được lắp theo phương ngang hoặc cùng mặt phẳng với các tấm pin để phục vụ những mục tiêu giám sát khác nhau.

Tiêu chuẩn ISO 9060:2018 quy định việc phân loại thiết bị đo bức xạ mặt trời dựa trên kết quả đánh giá nhiều thông số hiệu năng. Ba cấp Class A, Class B và Class C phản ánh những mức yêu cầu khác nhau về khả năng đáp ứng đo lường của thiết bị.

Pyranometer Class A

Class A là cấp có yêu cầu hiệu năng nghiêm ngặt nhất trong ba cấp phân loại. Các thiết bị này thường được lựa chọn cho những ứng dụng cần dữ liệu bức xạ có độ tin cậy cao, chẳng hạn giám sát hiệu suất nhà máy điện mặt trời quy mô lớn, phân tích tổn thất và đánh giá hiệu năng dài hạn.

Class A đặc biệt phù hợp khi sai số đo có thể ảnh hưởng đáng kể đến việc đánh giá hiệu suất vận hành hoặc xác định nguyên nhân suy giảm sản lượng.

Pyranometer Class B

Class B có yêu cầu hiệu năng thấp hơn Class A nhưng vẫn đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật được quy định trong tiêu chuẩn.

Cấp này có thể phù hợp với các hệ thống giám sát điện mặt trời thương mại, công nghiệp hoặc những ứng dụng cần dữ liệu bức xạ đáng tin cậy nhưng không yêu cầu mức phân loại cao nhất.

Pyranometer Class C

Class C có các giới hạn chấp nhận rộng hơn so với Class A và Class B. Đây là lựa chọn có thể cân nhắc cho những ứng dụng đo lường thông thường, khảo sát hiện trường hoặc hệ thống quan trắc có yêu cầu về độ chính xác phù hợp với mục tiêu sử dụng.

Tuy nhiên, Class C không đồng nghĩa với việc thiết bị không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Cần đánh giá thông số của từng model và đối chiếu với mục đích đo cụ thể trước khi lựa chọn.

2. So sánh Pyranometer Class A, Class B và Class C

Sự khác biệt giữa ba cấp không chỉ nằm ở tên gọi mà còn thể hiện qua nhiều thông số đo lường như thời gian đáp ứng, độ ổn định, độ tuyến tính, độ nhạy với nhiệt độ và khả năng đáp ứng theo hướng chiếu của bức xạ.

Tiêu chí	Class A	Class B	Class C
Mức yêu cầu hiệu năng	Cao nhất trong ba cấp	Trung gian	Thấp hơn hai cấp còn lại
Thời gian đáp ứng 95%	< 10 giây	< 20 giây	< 30 giây
Độ ổn định theo năm	±0,8%	±1,5%	±3%
Độ tuyến tính	±0,5%	±1%	±3%
Độ nhạy với nhiệt độ và hướng chiếu	Giới hạn nghiêm ngặt hơn	Giới hạn trung gian	Giới hạn rộng hơn
Ứng dụng tham khảo	Giám sát hiệu suất yêu cầu cao	Giám sát thương mại và công nghiệp	Quan trắc thông thường, khảo sát

Lưu ý: Các giá trị thời gian đáp ứng, độ ổn định và độ tuyến tính trong bảng là những giới hạn phân loại theo ISO 9060:2018. Chúng không phải thông số thực tế của mọi model thuộc từng cấp. Các chỉ tiêu khác cũng cần được kiểm tra theo tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất.

Điểm cần quan tâm là Class A có các giới hạn chấp nhận nghiêm ngặt hơn đối với nhiều thông số quan trọng. Nhờ đó, thiết bị có thể đáp ứng tốt hơn những ứng dụng đòi hỏi kiểm soát chất lượng dữ liệu chặt chẽ.

3. Những thông số kỹ thuật quyết định cấp phân loại Pyranometer

Thời gian đáp ứng (Response Time)

Thời gian đáp ứng thể hiện tốc độ cảm biến phản hồi khi cường độ bức xạ thay đổi. Trong hệ thống điện mặt trời, bức xạ có thể biến động nhanh do mây che, thay đổi thời tiết hoặc bóng đổ cục bộ.

Cảm biến có thời gian đáp ứng ngắn giúp ghi nhận những thay đổi này nhanh hơn, hỗ trợ phân tích dữ liệu theo thời gian và đánh giá các biến động ngắn hạn của nguồn bức xạ.

Độ ổn định (Non-stability)

Độ ổn định cho biết mức thay đổi độ nhạy của cảm biến theo thời gian, thường được biểu diễn theo phần trăm mỗi năm.

Thiết bị có độ ổn định tốt giúp giảm nguy cơ dữ liệu bị sai lệch dần trong quá trình vận hành dài hạn. Đây là yếu tố quan trọng đối với các nhà máy điện mặt trời cần so sánh hiệu suất giữa nhiều tháng hoặc nhiều năm.

Độ tuyến tính (Non-linearity)

Độ tuyến tính thể hiện mức sai lệch trong phản hồi của thiết bị khi cường độ bức xạ thay đổi trong một dải đo xác định.

Độ tuyến tính tốt giúp kết quả đo duy trì tính nhất quán hơn khi bức xạ chuyển từ mức thấp sang mức cao, phục vụ việc đánh giá sản lượng và hiệu suất của hệ thống PV.

Độ nhạy với nhiệt độ (Temperature Response)

Nhiệt độ môi trường thay đổi có thể ảnh hưởng đến tín hiệu đo của Pyranometer. Điều này đặc biệt đáng chú ý tại các nhà máy điện mặt trời ngoài trời, nơi cảm biến phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ biến động theo thời gian.

Các cấp phân loại cao hơn thường yêu cầu giới hạn ảnh hưởng của nhiệt độ nghiêm ngặt hơn, giúp kiểm soát sai số trong những điều kiện vận hành khác nhau.

Đáp ứng theo hướng chiếu (Directional Response)

Bức xạ mặt trời có thể đến cảm biến theo nhiều góc khác nhau trong ngày. Khả năng đáp ứng theo hướng chiếu thể hiện mức độ nhất quán của phép đo khi góc tới của bức xạ thay đổi.

Đối với các ứng dụng cần theo dõi bức xạ trong cả ngày, thông số này có vai trò quan trọng trong việc hạn chế sai số do góc chiếu.

Đáp ứng phổ (Spectral Response)

Các công nghệ cảm biến khác nhau có thể phản ứng khác nhau theo bước sóng của ánh sáng. ISO 9060:2018 có các tiêu chí liên quan đến tính chọn lọc phổ và phân loại bổ sung Spectrally Flat cho thiết bị đáp ứng những điều kiện tương ứng.

Khi lựa chọn cảm biến cho hệ thống điện mặt trời, cần xem xét cả cấp Class A, B hoặc C và đặc tính phổ của thiết bị. Không nên chỉ dựa vào tên cấp để kết luận mọi model sẽ có đáp ứng phổ giống nhau.

4. Pyranometer Class A, Class B và Class C được ứng dụng ở đâu?

Ứng dụng của Pyranometer Class A

Class A thường được ưu tiên trong những hệ thống yêu cầu dữ liệu bức xạ chất lượng cao, bao gồm:

• Giám sát hiệu suất các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn.
• Đánh giá tỷ lệ hiệu suất PR (Performance Ratio) và phân tích tổn thất sản lượng.
• Theo dõi biến động bức xạ để so sánh hiệu suất vận hành theo thời gian.
• Các dự án yêu cầu kiểm soát chặt chẽ chất lượng dữ liệu đo lường.
• Các ứng dụng quan trắc năng lượng mặt trời có yêu cầu kỹ thuật cao.

Trong những dự án có yêu cầu giám sát theo tiêu chuẩn IEC 61724-1, cần lựa chọn cấp thiết bị và phương án lắp đặt phù hợp với cấp hệ thống giám sát đã xác định.

Ứng dụng của Pyranometer Class B

Class B có thể phù hợp với:

• Hệ thống điện mặt trời thương mại và công nghiệp.
• Các dự án cần theo dõi bức xạ phục vụ quản lý vận hành.
• Hệ thống quan trắc năng lượng có yêu cầu về độ chính xác ở mức trung gian.
• Các ứng dụng cần cân bằng giữa hiệu năng đo lường và chi phí đầu tư.

Việc lựa chọn Class B cần căn cứ vào yêu cầu giám sát của dự án và giới hạn hiệu năng được quy định trong hồ sơ kỹ thuật.

Ứng dụng của Pyranometer Class C

Class C có thể được sử dụng trong các trường hợp như:

• Khảo sát bức xạ mặt trời tại hiện trường.
• Quan trắc thời tiết và thu thập dữ liệu môi trường thông thường.
• Các hệ thống đo không yêu cầu mức hiệu năng của Class A hoặc Class B.
• Các ứng dụng giám sát sơ bộ phục vụ nghiên cứu và đánh giá điều kiện bức xạ.

Trước khi sử dụng Class C cho hệ thống giám sát hiệu suất điện mặt trời, cần kiểm tra yêu cầu của dự án và tiêu chuẩn áp dụng để bảo đảm thiết bị đáp ứng đúng mục đích đo.

5. Nên chọn Pyranometer Class A, Class B hay Class C cho nhà máy điện mặt trời?

Không có một cấp phân loại phù hợp cho tất cả dự án. Việc lựa chọn cần dựa trên mục tiêu giám sát, yêu cầu kỹ thuật, điều kiện môi trường và ngân sách đầu tư.

Chọn theo yêu cầu giám sát hiệu suất

Nếu mục tiêu là giám sát hiệu suất nhà máy điện mặt trời theo yêu cầu nghiêm ngặt, Class A thường là lựa chọn nên ưu tiên. Đối với các hệ thống có yêu cầu thấp hơn, Class B có thể là phương án phù hợp nếu đáp ứng đầy đủ tiêu chí dự án.

Chọn theo tiêu chuẩn áp dụng

Đối với dự án cần tuân thủ IEC 61724-1 hoặc yêu cầu kỹ thuật riêng của chủ đầu tư, cần xác định cấp giám sát và loại cảm biến tương ứng trước khi mua thiết bị.

Không nên tự động thay thế Class A bằng Class B hoặc Class C chỉ vì giá thành thấp hơn nếu hồ sơ dự án đã quy định rõ loại thiết bị cần sử dụng.

Chọn theo tổng chi phí vận hành

Giá mua ban đầu chỉ là một phần của chi phí sở hữu. Doanh nghiệp cần tính đến chi phí hiệu chuẩn, bảo trì, vệ sinh, phụ kiện lắp đặt và khả năng duy trì độ tin cậy của dữ liệu trong suốt vòng đời dự án.

Đối với các nhà máy cần phân tích hiệu suất dài hạn, dữ liệu đo đáng tin cậy có thể hỗ trợ phát hiện suy giảm sản lượng và đưa ra quyết định vận hành chính xác hơn.

Chọn theo điều kiện lắp đặt thực tế

Môi trường nhiều bụi, độ ẩm cao, nhiệt độ biến động hoặc thường xuyên có sương đọng có thể ảnh hưởng đến phép đo. Ngoài cấp phân loại, cần xem xét giải pháp thông gió, sưởi chống đọng sương nếu cần, kết cấu giá đỡ và khả năng bảo trì tại hiện trường.

6. Phân biệt phân loại Pyranometer theo ISO 9060:1990 và ISO 9060:2018

Một điểm quan trọng khi tìm mua Pyranometer là các tài liệu cũ có thể sử dụng tên gọi phân loại khác với tiêu chuẩn hiện hành.

ISO 9060:1990 sử dụng các tên gọi Secondary Standard, First Class và Second Class. Trong khi đó, ISO 9060:2018 sử dụng Class A, Class B và Class C, đồng thời cập nhật cách phân loại và các tiêu chí hiệu năng.

ISO 9060:1990	ISO 9060:2018
Secondary Standard	Class A
First Class	Class B
Second Class	Class C

Bảng trên thể hiện sự tương ứng gần đúng về thứ tự cấp phân loại, không có nghĩa mọi thiết bị đã được phân loại theo phiên bản cũ đều tự động đạt cấp tương ứng theo phiên bản mới.

ISO 9060:2018 đưa vào các tiêu chí và yêu cầu đánh giá được cập nhật. Vì vậy, khi mua thiết bị, cần kiểm tra chứng nhận, báo cáo thử nghiệm và tài liệu kỹ thuật xác nhận phân loại theo đúng phiên bản tiêu chuẩn.

7. Một số dòng Pyranometer thường gặp trên thị trường

Trên thị trường có nhiều dòng cảm biến bức xạ mặt trời với công nghệ, giao tiếp và cấp phân loại khác nhau. Khi tham khảo sản phẩm, doanh nghiệp có thể bắt đầu từ các dòng thiết bị của những nhà sản xuất chuyên về đo lường năng lượng mặt trời.

Pyranometer Kipp & Zonen

Kipp & Zonen cung cấp nhiều dòng Pyranometer, bao gồm dòng CMP sử dụng tín hiệu thụ động và dòng SMP tích hợp điện tử xử lý tín hiệu. Tùy model, thiết bị có thể được phân loại theo các cấp khác nhau của ISO 9060:2018.

Ví dụ, các dòng SMP10 và SMP22 thường được sử dụng trong những ứng dụng đo bức xạ có yêu cầu hiệu năng cao; cần kiểm tra tài liệu của đúng model và cấu hình để xác nhận thông số.

Cảm biến bức xạ Hukseflux

Hukseflux cũng cung cấp các dòng cảm biến đo bức xạ phục vụ hệ thống quan trắc và giám sát điện mặt trời. Khi lựa chọn, cần đối chiếu cấp phân loại, sai số, khả năng giao tiếp và yêu cầu lắp đặt của từng model.

Cảm biến bức xạ cho hệ thống quan trắc PVMet

Trong hệ thống quan trắc năng lượng mặt trời PVMet, cảm biến bức xạ là một thành phần quan trọng để thu thập dữ liệu phục vụ đánh giá điều kiện bức xạ và hiệu suất vận hành.

Việc lựa chọn cảm biến cần phù hợp với bộ ghi dữ liệu, giao thức truyền thông, vị trí lắp đặt và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống quan trắc.

8. Những lưu ý khi lắp đặt và vận hành Pyranometer

Dù lựa chọn Class A, Class B hay Class C, chất lượng dữ liệu vẫn phụ thuộc đáng kể vào cách lắp đặt và bảo trì.

• Chọn vị trí thông thoáng: Tránh bóng đổ từ cây, cột, thiết bị hoặc công trình xung quanh trong phạm vi ảnh hưởng đến phép đo.
• Căn chỉnh mặt phẳng cảm biến: Đảm bảo cảm biến được lắp theo đúng phương đo yêu cầu, chẳng hạn mặt phẳng ngang hoặc mặt phẳng tấm pin.
• Giữ bề mặt cảm biến sạch: Bụi bẩn, nước đọng và các chất bám có thể làm giảm lượng bức xạ đến bộ phận cảm biến.
• Kiểm tra tín hiệu và kết nối: Đảm bảo dây dẫn, nguồn cấp và giao tiếp với bộ ghi dữ liệu hoạt động đúng.
• Hiệu chuẩn định kỳ: Thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất và yêu cầu chất lượng dữ liệu của dự án.
• Lưu trữ dữ liệu có kiểm soát: Ghi nhận thời gian đo, trạng thái thiết bị và các sự kiện bảo trì để thuận tiện đối chiếu khi phân tích.

Việc tuân thủ các yêu cầu lắp đặt và bảo trì giúp giảm sai số do điều kiện vận hành, đồng thời nâng cao tính nhất quán của dữ liệu bức xạ trong thời gian dài.

9. Kết luận

Pyranometer Class A, Class B và Class C được phân loại theo tiêu chuẩn ISO 9060:2018 dựa trên nhiều tiêu chí hiệu năng đo lường. Class A có các yêu cầu nghiêm ngặt nhất, Class B ở mức trung gian và Class C có giới hạn chấp nhận rộng hơn.

Đối với nhà máy điện mặt trời cần giám sát hiệu suất với yêu cầu cao, Class A thường là lựa chọn nên ưu tiên. Class B phù hợp với nhiều ứng dụng giám sát thương mại và công nghiệp nếu đáp ứng yêu cầu dự án, trong khi Class C có thể được sử dụng cho các ứng dụng quan trắc thông thường.

Trước khi lựa chọn thiết bị, doanh nghiệp cần xác định mục tiêu đo, tiêu chuẩn áp dụng, điều kiện lắp đặt và yêu cầu giao tiếp với hệ thống giám sát. Việc kiểm tra đúng cấp phân loại và tài liệu kỹ thuật của từng model sẽ giúp đảm bảo dữ liệu bức xạ đáp ứng nhu cầu vận hành thực tế.

Đối với các dự án điện mặt trời, lựa chọn đúng Pyranometer không chỉ giúp nâng cao độ tin cậy của dữ liệu mà còn hỗ trợ đánh giá hiệu suất, phát hiện tổn thất và tối ưu công tác quản lý vận hành nhà máy.