太陽(yáng)輻射是驅(qū)動(dòng)地球氣候、水循環(huán)、生態(tài)演化與光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心能量源，而地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站是按照 WMO-BSRN 全球基準(zhǔn)輻射網(wǎng)絡(luò)規(guī)范搭建的高精度觀測(cè)體系，是地表輻射收支測(cè)量的計(jì)量基準(zhǔn)，BSRN3000 型太陽(yáng)輻射觀測(cè)站作為國(guó)內(nèi)成熟落地的標(biāo)準(zhǔn)化成套設(shè)備，補(bǔ)齊了我國(guó)氣候觀測(cè)、太陽(yáng)能資源評(píng)估的高精度監(jiān)測(cè)短板，已在標(biāo)準(zhǔn)氣候觀象臺(tái)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化落地應(yīng)用。 

一、地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站核心工作原理：BSRN3000 系統(tǒng)架構(gòu)

BSRN3000 對(duì)標(biāo) BSRN 國(guó)際觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，整套系統(tǒng)由雙軸自動(dòng)跟蹤單元、多品類(lèi)高精度輻射傳感器、CR3000 數(shù)據(jù)采集器、供電與遠(yuǎn)程傳輸模塊四大核心部分構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)全要素輻射自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)。

SOLYS 2 雙軸全自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)

作為地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站的核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)，搭載 GPS 全自動(dòng)定位校準(zhǔn)，最大角速度 5°/s，可全天候精準(zhǔn)追蹤太陽(yáng)軌跡，保障直接輻射傳感器始終對(duì)準(zhǔn)日面；設(shè)備日間功耗 21W，夜間低至 13W，配套 5W 持續(xù)通風(fēng)裝置，避免探頭結(jié)露、結(jié)霜，穩(wěn)定傳感器工作溫度，消除環(huán)境溫差帶來(lái)的觀測(cè)誤差，是直接、散射輻射精準(zhǔn)測(cè)量的基礎(chǔ)保障。

BSRN3000實(shí)地設(shè)備圖

全系列進(jìn)口高精度輻射傳感器

全站采用荷蘭 Kipp&Zonen 專(zhuān)業(yè)輻射表，覆蓋全波段輻射觀測(cè)需求：CHP1 直接輻射表靈敏度 7~14μV/W/m2，非線性誤差僅 ±0.2%；CMP22、CGR4 分別完成總輻射、大氣長(zhǎng)波輻射采集；配套 UVS-A-T/B-T 紫外傳感器、PAR 光合有效輻射傳感器，同步監(jiān)測(cè) 280-315nm 紫外波段與植物光合輻射，年穩(wěn)定性誤差控制在 5% 以內(nèi)，滿足氣候研究級(jí)觀測(cè)精度要求。

輻射傳感器門(mén)字架布局圖

CR3000 數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)

采集器統(tǒng)一匯總直接輻射、總輻射、散射輻射、反射輻射、長(zhǎng)短波輻射、紫外、光合有效輻射八大類(lèi)傳感器信號(hào)，通過(guò) RS485、GPRS、光纖、RJ45 多鏈路實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控計(jì)算機(jī)；內(nèi)置 GPS 授時(shí)模塊，保證全站點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)間同步，輸出分鐘均值、小時(shí)累計(jì)等標(biāo)準(zhǔn)化觀測(cè)數(shù)據(jù)，兼容國(guó)家氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)格式，可直接對(duì)接 BSRN 全球數(shù)據(jù)歸檔體系。

BSRN3000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

二、地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站 BSRN3000 落地典型應(yīng)用案例

標(biāo)準(zhǔn)化 BSRN3000 地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站落地錫林浩特國(guó)家氣候觀象臺(tái)，建成全國(guó)氣象系統(tǒng)第一個(gè)合規(guī) BSRN 基準(zhǔn)輻射站點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站重點(diǎn)工程。

錫林浩特地處溫帶草原氣候區(qū)，兼具風(fēng)沙、低溫、強(qiáng)日照等復(fù)雜環(huán)境特征，對(duì)輻射觀測(cè)設(shè)備穩(wěn)定性提出嚴(yán)苛考驗(yàn)。BSRN3000 投入運(yùn)行后，持續(xù)輸出分鐘級(jí)高精度輻射收支數(shù)據(jù)，一方面作為區(qū)域輻射測(cè)量基準(zhǔn)，校準(zhǔn)周邊常規(guī)氣象站輻射觀測(cè)設(shè)備，修正衛(wèi)星遙感地表輻射反演偏差；另一方面支撐草原生態(tài)、水分循環(huán)研究，依托光合有效輻射、紫外輻射長(zhǎng)期序列，分析草原植被蒸騰、地表蒸發(fā)與輻射收支的耦合關(guān)系，為北方干旱區(qū)生態(tài)保護(hù)、氣象災(zāi)害預(yù)警提供原始數(shù)據(jù)支撐內(nèi)蒙古自治...。

除氣候觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)外，BSRN3000 地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站廣泛應(yīng)用三大領(lǐng)域：一是光伏光熱產(chǎn)業(yè)，通過(guò)長(zhǎng)期直接、散射輻射數(shù)據(jù)完成電站選址、發(fā)電量預(yù)測(cè)；二是大氣科研，驗(yàn)證大氣輻射傳輸模型、追蹤全球輻射收支變化趨勢(shì)；三是環(huán)境監(jiān)測(cè)，依托紫外輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)支撐區(qū)域紫外指數(shù)預(yù)報(bào)，服務(wù)公眾健康與臭氧層評(píng)估工作。

三、地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站 BSRN3000 行業(yè)核心價(jià)值

相較于普通輻射觀測(cè)設(shè)備，以 BSRN3000 為代表的地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站擁有不可替代的計(jì)量?jī)r(jià)值。按照 GB/T 35220《地面基準(zhǔn)輻射站建設(shè)指南》與 WMO-BSRN 規(guī)范建設(shè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)具備國(guó)際可比性，是連接地面實(shí)測(cè)與衛(wèi)星遙感的校準(zhǔn)橋梁，補(bǔ)齊全球輻射監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)地面基準(zhǔn)短板廣東省氣象...。

長(zhǎng)期穩(wěn)定的全波段輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)，既能支撐氣候變化機(jī)理研究、優(yōu)化全球氣候模擬模型，也為太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展、農(nóng)業(yè)氣象精準(zhǔn)調(diào)控、大氣環(huán)境評(píng)估提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)依據(jù)。作為國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化成套地面標(biāo)準(zhǔn)輻射站，BSRN3000 兼顧國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)野外復(fù)雜工況，是氣象、能源、生態(tài)科研領(lǐng)域輻射監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)觀測(cè)裝備。