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1996年以来,史陶比尔光伏连接器已成功连接全球超300GW光伏系统,这一数字十分惊人。PES采访了史陶比尔电连接器股份公司管理委员会成员和全球替代能源总监Matthias Mack,谈及关于企业价值观、行业发展和未来方向等话题。 PES:很高兴能再次采访您!我们和贵司有过几次愉快的采访经历,对贵司的发展也非常感兴趣。我们一直都有许多新读者,能否请简要介绍下史陶比尔? Matthias Mack:作为一家瑞士家族企业,史陶比尔集团成立于1892年,是工业连接器(流体连接器和电连接器)、工业机器人和纺织机械这三大领域机电一体化解决方案的全球专业供应商。史陶比尔电连接器股份公司(前身为Multi-Contact)隶属于史陶比尔集团,是光伏连接器领域的资深专家和市场领导者。史陶比尔致力于提供可靠且高质量的产品与服务,以便帮助业主降低运维成本。从屋顶安装到优化器和储能,我们安全且高效的产品广泛应用在光伏系统中,不仅可以保障项目可靠性,同时能够提升其盈利能力。 PES:您认为太阳能光伏行业是否仍在高速增长?为什么? MM:从全球范围来看,分布式光伏装机和销量的增长,推动技术成本持续下降,进而加快平价上网进程。光伏从绿色奢侈品逐渐转变为具有市场竞争力的消费品。全球大型企业正在进入光伏行业,而高质量的产品必将在ROI和可融资能力驱动的市场中,赢得胜利。 今年,我们预计全球光伏新增装机105~120GW,GW级市场将超过17个。市场仍在持续增长,这一点从我们第一季度销售数据和客户需求中可以明确地感受到。疫情短期内会对市场需求有所影响,不过达到预期的安装量应该没有问题。对于2021年的市场预估还不明晰,但是我们仍然持乐观态度。 PES:今明两年,除了新冠危机,史陶比尔还会面临什么挑战?目前形势如何,未来如何发展? MM:我们拥有超过58年电连接专业经验,为不同行业提供可靠的电连接解决方案。1996年,史陶比尔发布全球第一款光伏连接器MC3。2002年,史陶比尔MC4面市,迅速得到市场认可,逐渐成为行业标准。迄今,史陶比尔MC4系列光伏连接器已成功连接超300GW光伏系统,接近全球光伏装机量的一半。史陶比尔能够快速响应多样化的市场需求,提供适合现场实际应用的解决方案。凭着出色和丰富的专业知识,我们能够妥善处理新冠危机带来的挑战。

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异质结技术(HJT)是目前太阳能行业中提升太阳能电池效率和太阳能电池组件输出功率的一种最佳选择。HJT结合了掺氮晶体硅片的高质量与非晶硅薄膜层的最佳钝化效果和电荷选择特性,以及高度透明的TCO接触层,用于生产一种高性能太阳能电池,其性能超过了具有扩散发射极的传统太阳能电池,例如PERC。异质结太阳能电池由硅晶片制成,两极均使用钝化接触。由于这些非常薄的非晶硅层堆的有益能量水平、电荷载体选择性和极好的钝化特性,可能实现特别高的效率。除此之外,HJT太阳能电池非常适合双面模块应用。 与PERC或TOPCON电池相比,HJT太阳能电池的生产工艺更为简单,所需的生产步骤明显更少。而且,其组件的功率年退化率为0.45%,与PERC组件0.7%的年退化率相比要好得多。由于较高的电池效率和较低的温度系数,与传统的硅太阳能电池相比,HJT模块可提供更高的平均能量生产性能。 2019年《光伏杂志》(PV Magazine)报道了全尺寸(244cm²)双面接触异质结太阳能电池的最高效率记录,达25.11%。背面接触异质结电池26.7%效率保持了单晶体硅太阳能电池的最高记录。如今额定容量400瓦的带HJT太阳能电池的太阳能组件已经面市。 预计未来异质结电池市场会有很高的增长率。2019年的《国际光伏技术路线图》报告预计,HJT电池将在2026年占到市场份额的12%,到2029年将占至15%——十年前,只有松下一家公司生产使用该技术的产品,这种增速十分稳定。 如今,全球许多地区都已经在生产HJT太阳能电池,比如日本、新加坡、台湾、中国大陆、美国和欧洲。

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近年来,多晶硅已经发生了实质性的改变。多晶硅于 15 年前问世,那时,它还是一种特殊产品,只有少数公司才有加工这种产品所需的复杂工艺。如今,世界上已有数十家供应商可大量供应多晶硅。 然而,令人惊讶的是,相关机器和工具的分销市场却仍处于起步阶段。尽管像沉积炉(CVD 反应器)这类关键设备在品质和数量方面都有很大的进步,但各种辅助工艺却被忽略,辅助工艺市场依然有待开发。 在钟罩被提起之前,多晶硅是有史以来最纯净的大型工业产品。但是,钟罩之外的污染风险却一直存在。采矿公司或回收公司在粉碎、分类和包装过程中采用了大量不规范的人工处理流程和简单、粗糙的方法。 拥有丰富经验的 Silicon Products Engineering GmbH (SPE) 工程师和科学家团队注意到了这种情况,于是,他们开始设计规范的后处理系统,力争为所有客户提供高度灵活性。 后处理通常包括从产品出炉(钟罩被提起)到产品粉碎,再到装袋和装箱待发的所有搬运和处理步骤。 如今,多晶硅工厂要想达到标准产量,就需要使用自动化流程来进行批量生产,这对下游流程中的产品质量和整体性能也会产生积极影响。业内的质量意识不断增强,结晶过程(基本上是单晶硅)也愈加复杂,而这项投资对这两方面也有好处。 投资目标非常明确: • 通过更换高度自动化的设备来减少耗费成本的人工操作 • 通过减少人为错误降低污染风险,确保所有流程具有较高的可重复性和可重现性 • 通过降低犯错的可能性来减少生产损失 • 确保袋装产品的外观均匀,以此作为企业的名片。 但是,要想实现这些目标,企业需要具备丰富的经验和高超的工程技术。 后处理的核心过程是粉碎、分类和装袋。 如今,多晶硅工厂要想达到标准产量,就急需使用自动化流程,这对下游流程中的产品质量和整体性能也会产生积极影响。 要想将通过 CVD 工艺生产的硅棒凿碎,气动锤是首选工具。气动锤完全处于密封状态,可覆盖所有金属零件,而且使用由碳化钨 (WC) 制成的特殊形状凿具来防止气动电机中的润滑剂泄漏。 粉碎过程的下一步需要用到采矿和回收行业内众所周知的经典技术:颚式破碎机或辊式破碎机。其它方法(例如:高压脉冲破碎法)正处于开发阶段或测试阶段,但目前尚未实现技术突破。粉碎的主要目的是减少细颗粒(<3 毫米)的数量。颚式破碎机能够将几乎任何尺寸的进料粉碎成小碎片,粉碎过程会产生许多颗粒物:颚式破碎机产生的颗粒物数量可比辊式破碎机多两倍,具体数量取决于工艺参数。辊式破碎机产生的颗粒物和污染较少,但是对进料尺寸的要求较高。

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Pfeiffer Vacuum 应用与项目经理 Jonas Dobner 到访 PES China。我们当然非常想了解他们的最新真空技术和解决方案。这些技术和解决方案正逐渐在可再生能源领域发挥影响力,可用于泄漏检测和生产企业内使用的各种类型的锂离子电池。这家公司在业内拥有悠久的历史,随时准备应对未来的挑战。 PES:欢迎您再次来到 PES China!很高兴能采访您。您可以先简要介绍一下 Pfeiffer Vacuum 吗? Jonas Dobner:Pfeiffer Vacuum 业务范围涵盖开发、生产和分销用于真空产生、测量、分析和检漏的组件和解决方案。Pfeiffer Vacuum 是一家全球性公司,在全球拥有 3,200 名员工。Pfeiffer Vacuum 可提供用于锂离子电池生产的可靠真空和检漏解决方案。 PES:我们知道,随着气候变化和环保意识的提高,人们对储能领域内利用改进技术设计的可再生能源解决方案的需求会越来越多。这一切都需要依靠真空技术。您能否解释一下对于锂离子电池来说这意味着什么? JD:真空应用在锂离子电池的生产过程中必不可少。工厂需要在真空环境下混合浆料,然后再把浆料涂到电池的电极上。卷材干燥和电解液灌注也需要在真空环境中进行。 此外,在质量控制中,检漏是一个必不可少的步骤。检漏的目的是保护电池组件、冷却系统、电池模块和电池组免受潮气侵袭。而且,检漏还能避免有害物质产生或逸出。 PES:我们知道,锂离子电池的用途越来越多。所有锂离子电池的 生产方法都相同吗? JD:并非如此,不同类型的锂离子电池的生产步骤略有不同。目前,市场上有三种常见的电池: 软包电池(因外形特点也被称为咖啡袋)、方形电池(电池被装入一个稳定的矩形外壳中)和圆柱形电池(也就是超市里常见的电池)。圆柱形电池包括消费型圆柱形电池以及在电动汽车或并网应用中使用的较大圆柱形电池。

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去年,人们依然相信太阳能行业内的下一个太阳能电池尺寸标准是 M6。当时,尽管更大尺寸的 M12 太阳能电池即将面世,但人们并不认为批量生产很快就能实现。仅一年后,M12 太阳能电池已经上市,一些组件生产商已经宣布他们将在 2020 年第三季度大规模生产由 M12 电池制成的组件。本文将研究此类组件的可能布局及其对组件生产商和生产设备供应商的影响,研究重点为组件后端生产设备。 新一代组件生产设备将采用何种布局? 对于太阳能组件生产商和太阳能制造供应链而言,这是一个重要问题。目前有一点非常明确:制造设备需要改变才能适应最新的组件布局。 在本文中,我们将研究电池/组件尺寸的变化以及二者对组件后端生产的影响。在最好的情况下,它仅会使现有设备升级,但是,最新出现的大尺寸电池却意味着旧设备将被淘汰。 长期以来,太阳能电池的尺寸为标准尺寸,其边长为 156mm × 156mm (M0)。电池尺寸在标准尺寸确定后近 10 年之后才发生了第一次变化。如今,电池尺寸已达到 M12,其边长为 210mm × 210mm,参见图 1。电池尺寸的每一次变化都会使陷光面积增加,从最初不足一毫米的细微变化发展到如今的大幅度增加。与 M0 相比,M12 的陷光面积增加幅度高达 81.2%。 长期以来,业界一直认为 M6 将成为新的标准尺寸,同时也会出现一系列不同的尺寸。M6 电池的边长为 166mm × 166mm。与 M0 电池相比,其陷光面积大约增加了 13.2%。尺寸增加直接导致每个组件的总功率增加。考虑到业界的主要目标是增加每个组件的功率,似乎进一步扩大硅晶片尺寸是顺理成章之事。 提高电池和组件性能的另一种方法是使用全新电池材料组合(PERC、HJT 或 TopCon)或全新制造技术:使用多条母线或智能线路,采用双面式、瓦片式或铺装式。参见图 2,了解双面 LED 太阳模拟器示例。 但是,通过增加电池面积来提高功率输出应该是极具成本效益的,尽管生产硬件也需要随着电池面积的增加而发生显著变化。 包含 72 块完整电池的标准 M0 组件的尺寸约为 1000mm × 2000mm,参见图 3。绿线表示母线的方向以及流过组件的电流。M6 或 M12 电池组件会发生哪些改变?这对组件尺寸以及生产设备来说意味着什么? 在研究 M6 或 M12 电池组件的尺寸之前,我们有必要先说明半切电池设计的好处。一个非常典型的组件布局由 144 块半切电池组成。为何电池被一分为二?电池面积变小会使功率损耗减少,因为流过电池的电流减少了。这会导致串联电阻显著降低,功率损耗减少,组件的功率输出提高。 因此,如果两块尺寸较小的电池的面积之和与一块尺寸较大的电池的面积相同,那么,两块尺寸较小的电池能够产生更多电能。另外,流过半切电池中每条母线的电流量也会减少。使用多条母线(6BB 或以上)或使用智能线路可进一步降低电阻。从组件层面来看,功率输出也会增加。 为了避免电池数量较多导致电压升高,这种组件通常由两个电池串构成,每个电池串包含相同数量的电池。在每组中,电池和电池串彼此串联,两组之间的连接方式则为并联。这种连接方式可以将组件的电压保持在太阳能园区基础设施能够承受的水平。对于 M6 和更大尺寸来说,半切电池至关重要,因为它可以避免串联电阻和功率损耗。

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Manz集团的研究合作伙伴神华光伏科技研发有限公司刷新CIGS 总部位于北京和施韦比施哈尔的合资企业NICE Solar Energy (神华光伏科技研发有限公司)自2017年成立以来,一直专注于CIGS技术的研发 Manz 集团的生产设备成就世界纪录 创新世界纪录的组件已通过德国莱茵TÜV认证 NICE Solar Energy (神华光伏科技研发有限公司)为Manz集团与中国能源投资有限公司、上海电气集团于2017年4月所共同组建的中德创新与合作公司。在北京拥有约80名专家,在德国施韦比施哈尔施韦比施哈尔拥有160名员工,具备全球最坚实的CIGS薄膜太阳能技术研发能力。日前由其在德国施韦比施哈尔的研发中心以Manz集团的设备所生产的CIGS薄膜太阳能组件达17.6%(组件面积120 x 60厘米),刷新世界纪录,并已获得德国莱茵TÜV的认证。 此次的成就主要是基于2011年Manz集团在斯图加特太阳能与氢能研究中心Baden-Württemberg(ZSW)支持下所制定的长期的技术路线图。从那时起,隶属于Manz施韦比施哈尔的CIGSlab创新线所生产的CIGS组件在效率上即不断提高,ZSW实验室的效率也得以付诸验证于生产在线。随着NICE Solar Energy于2017年4月成立,从而聚集、增进更多的能量,NICE Solar Energy得以以最快的速度进一步加快CIGS技术的研发。 Manz 集团首席执行官Martin Drasch表示: ‘我们研发合作伙伴NICE Solar Energy达成世界纪录是由多种因素共同促成的:以Manz集团在施韦比施哈尔CIGS生产在线累积数十年的工艺调适开发经验以及不断开发提升效能的生产设备做为基石。最后也是最重要的,NICE Solar Energy施韦比施哈尔和北京的同事们展现了出色的开发能力,因此我们中德团队在行业中进行了前所未有的跨地域合作。’ CIGS组件实验室最高效率为23.35%,这意味着即使现在CIGS组件量产效率实现了17.6%的世界纪录,在未来仍然拥有巨大的潜力可以进一步提高效率。除了提高组件效率外,再加上更高效的生产工艺,未来将能生产出更具成本效益的CIGS薄膜太阳能电池组件。 CIGS技术的特殊优势为能源回收期短,适合在炎热气候中的有利温度系数以及广泛应用于建筑一体化。目前,中国最大的CIGS薄膜太阳能组件生产基地—— CIGSfab正在中国中部城市重庆建设中,该基地配备了Manz生产设备,年生产能力为306兆瓦。 关于Manz集团-热情成就高效能 Manz集团成立于1987年, 是全球高科技设备制造者,业务范围涵盖太阳能、电子、能源储存、代工及客户服务。

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撰稿人:Photonics Systems 集团亚洲区销售副总裁 Eckhard Schäfer 与风能一样,光伏已成为能源转化领域的主要支柱之一。同时也是我们当前所面临的最大社会挑战之一。20 年前,晶体硅太阳电池与薄膜组件的生产仍处于初始阶段。自小批次生产逐步转化为量产以来,一切都焕然一新。 自 20 世纪 70 年代起,激光行业便已开始以极快的速度发展。尽管爱因斯坦在 1917 年提出的受激发射辐射理论为现代激光技术奠定了基础,但却是美国物理学家西奥多·哈罗德·梅曼于 1960 年首次发明了激光,这也被称为是 20 世纪最伟大的发明之一。在同一时期,激光辅助金属切割工艺应运而生,也被投入工业应用中。也是在这时,人类首次实现了自动切割。激光技术终于在 20 世纪 70 年代成为了行业标准。如今,激光切割技术的灵活性与可控性均高于其他机械工艺,其质量更是无出其右。 多年来采用的 PV 激光处理技术 光伏 (PV) 行业相对而言是新兴行业,而激光处理技术早已经历了多番起起落落。回顾往昔,激光工艺历来在晶体硅太阳电池的生产流程中有着多种作用。多年来,不断有新应用用途出现,但往往很快便消弭无声。其中便包括针对金属/发射极穿孔卷绕 (MWT/EWT) 太阳能电池的激光钻孔以及激光刻蚀 (LEI)。

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Gas Recovery and Recycle Limited 首席执行官、英国皇家化学学会会士 Rob Grant 博士到访 PES,为我们介绍了氩气回收技术的最新进展。长期以来,Rob Grant 博士和他的同事们一直致力于改进氩气回收技术。他对未来持乐观态度,认为各国必定能解决与此次新冠肺炎疫情有关的问题,很快恢复生产、生活秩序。当前,一种新产品正处于开发过程的收尾阶段。该产品可用于回收超高纯度的氩气,回收的氩气中的杂质含量低于 0.01ppm,而且不含氮气! PES:Rob,你好!很高兴有机会与你对话。多年来,我们一直在密切关注 GR2L,我们发现你们会定期参与 PES Solar/PV。首先,能否请您简要介绍一下您所在的公司? Rob Grant 博士:GR2L 成立于 2008 年,多年来一直与英国剑桥大学合作开发商用化学链燃烧纯化技术。该技术可解决现有常规气体净化技术无法解决的 10-10,000ppm 杂质量差距(例如,微电子工业处于下限水平,而普通化学加工行业则处于上限水平)。 我们专注于惰性吹扫气体的回收、纯化和再利用。高价值制造业(例如:太阳能光伏、微电子和航空航天领域和医疗市场内的 3D 金属增材制造)通常需要使用这类气体。 如今,GR2L 聚焦于光伏行业内的氩气回收,因为将硅结晶成硅锭的过程中需要使用大量氩气,这是制造硅基太阳能电池的第一步。 2010 年,我们开始与总部位于英国盖特威克附近的英国气体技术集团合作生产 GR2L 的旗舰产品 ArgonØ ¬™并将这种产品推向市场。在半导体和医疗市场,英国气体技术集团在高纯度气体装置方面一直处于领先地位,并且正在与 GR2L 合作。 PES:多年来,你们一直在全球多个行业内开展业务。目前,太阳能/光伏行业的重要性如何?在过去半年里,新冠肺炎疫情在世界各地蔓延,你们的业务在此期间发生了哪些变化? RG:迄今为止,对我们来说,太阳能市场依然是最大的市场,亚洲业务在全球业务中占据主导地位,而 GR2L 的亚洲业务一直在持续增长。如今,太阳能硅锭生产设施都需要使用高纯度氩气吹扫改成 長晶爐,以确保硅晶圆在纯度和性能方面达到要求。 但是,此次新冠肺炎疫情致使我们的太阳能客户将产能和氩气回收方面的投资推迟了 6-12 个月,而且,液化空气供大于求(氩气是液化空气生产过程中的一种副产品)也导致氩气价格持续走低。 在西方,这种影响并不明显,因为天然气公司关闭了许多空气分离装置,导致高纯度氩气的价格上涨,对氩气循环利用的需求也在增加。除太阳能行业以外,有关热处理市场的询价数量显著增加。 PES:ArgonØ ¬™ 已经上市销售了一段时间,那么,这款产品的工作原理是什么?它是否经过任何改进?如何保持自身特色? RG:作为ArgonØ ¬™核心部件的化学链燃烧净化器是 GR2L 的特色专利产品。而且,它可以达到的气体纯度高于 0.5ppm。因此,GR2L 可提供一种分布于整个设施内的紧凑、使用点式的氩气循环利用系统,该系统易于安装,无需其它工艺气体,具有内在多重冗余性,其工厂再循环率通常可达到 95-98%(取决于客户的工艺流程)。 该设备易于使用,仅需极少量的人工干预,非常适用于改造已安装完毕且正在生产硅锭的 1,000 台這兩字刪除 長晶爐,也可用于构建全新生产设施。该系统通过三通阀回收炉内废气,用ArgonØ ¬™ 回收原本会被排放到大气中的废气,然后再进行后续净化。

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如今,要想降低 CAPEX 与 OPEX 并最大限度减少 LCOE,就必须要考虑设备与装机成本这两个关键因素。要打造具有竞争力的项目并取得良好 IRR,一分一厘都不能浪费。这也是 GameChange Solar 始终关注如何优化固定结构与跟踪器设计的原因所在,其目的是在保证质量的前提下降低生产成本,同时进一步完善安装设计与组件,从而缩短 EPC 工作耗时与安装所需人手。 在 GameChange Solar 的诸多贡献中,有一项最为重要,也与投资者和开发者的利益相符,那就是为其项目投资取得更高的 IRR。公司的迅速成长归功于以下8大要素: 第一:采用高强度钢材设计的强大追踪器,最高可抵御 175 英里/时或 250 公里/时的风速,并以 35-45 度防御角度放置,从而避免产生驰振效应。 驰振效应是由于固定在支架上的组件角度为0度时,组件持续震动而产生共振,振幅加剧后导致组件脱离支架而掉落。在数月前的几起事故里均有发生。35-45度的角度则需加固立柱。 CPP 已对风洞太阳能试验研究中的气动弹性计算结果提供了大量反馈,该项研究在 GameChange Solar 的 Genius 追踪器上以 1 (1P) 和 2 (2P) 两种端口速度进行,双玻组件十分盛行。 第二: 采用单线跟踪器,能够最大化覆盖布局空间,提高覆盖率与产能输出。 对于开发者、赞助方和投资者来说,最重要的目标之一便是最大限度提升太阳能产能,将以千瓦/年为单位的产能转化为以美元/年为单位的收益,尽可能提高 IRR。 跟踪器的主要优势之一是提高土地覆盖率,将光伏项目对于场地的布局限制发挥到极致,确保每一平方米的场地上都已安装了可产生能源的模块。 第三: 运用人工智能,借助公司的自有算法实现产能最大化,其中采用 GameChange 特色功能:TopoSmart、SmartStow 和 WeatherSmart。

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撰稿人:EKO Instruments EU 首席科学家 Mário Pó 博士和 EKO China 市场总监 Caris Chan 2016 年,EKO 基于新创新概念推出了一款符合 ISO9060:2018 标准的 A 级日射强度计—MS-80。MS-80 结合了当时最先进的热电堆探测器和石英漫射器技术,是顶级“快速响应”和“光谱平坦”子类别中唯一一款 A 级日射强度计。MS-80 可提供前所未有的零点偏移性能和五年再校准间隔,具有设计紧凑、功能强大、使用方便的特点。 MS-80 的性能达到了其它日射强度计难以企及的水平。自上市以来,MS-80 凭借其性能和功能特点大放异彩,成为备受太阳能、气象学和楼宇自动化行业青睐的优质产品。随后,MS-80 的数字版本 MS-80A 和 MS-80M 也相继上市,满足了 4-20mA 工业信号接口和 Modbus 的需求。 作为市场上最好的 A 级日射强度计, MS-80 已达到顶级水平。如今,我们又将 MS-80S 的卓越性能和优势与全新内部诊断系统相结合,让用户不仅可以远程查看内部温度、湿度、倾角和侧倾角,还可以从 4 通道智能接口中选择输出,轻松将 MS-80S 连接到具有 Modbus 485 RTU 和 SDI-12 的任何模拟或数字测量系统,实现数字输出。此外,用户仅用一根电缆即可使用 4-20mA 和 0-10mA(0-1V)模拟选项。 最重要的是,我们还推出了“Hibi”。“Hibi”是由 EKO 开发的一种全新定制程序,让用户可以使用标准笔记本电脑实时查看传感器的内部诊断信息、自定义设置以及辐照度、湿度、内部温度和倾角数据。此外,Hibi 还具有可用于短期和长期测量的数据记录功能。 对于那些安装在不易到达位置的日射强度计(例如,高杆、偏远地区或禁区),用户可使用 Hibi 远程访问诊断数据,从而减少实地探访的需要。工程师也可以足不出户,在办公室进行定期维护检查。他们可以通过 Modbus 和 SDI-12 信号监测功能来查看仪器是否保持水平或是否处于阵列平面内的适当位置。

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