[发明专利]一种太阳能发电循环冷却系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，具体涉及一种太阳能发电循环冷却系统及其控制方法。

背景技术

我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4 kWh/m².d以上，西藏最高达7 kWh/m².d，资源分布为西部丰富、东部较少。而太阳能光伏发电技术作为适用于东部地区的新型太阳能利用方法，实现了能源的综合利用，有效提高了东部地区太阳能的利用率；同时因为其不消耗矿物燃料、无污染、适用安全方便等特点，日益成为太阳能应用的主要研究方向。

太阳能是一种辐射，它必须借助能量转换装置才能变成电能，而这个能量转换装置就是太阳能电池，目前市场上较为常用的是晶体硅太阳能电池。在太阳能电池光电转化的工作过程中，温度对太阳能电池的输出性能有着较大的影响。随着太阳能电池温度的增加，开路电压减少。在20-100℃范围，大约每升高1℃每片电池的电压将减少2mV，而光电流随温度的增加略有上升，大约每升高1℃每片电池的光电流增加1‰，或0.03mA/(℃·cm²)。在没有特别考虑电池冷却的情况下，太阳电池的工作温度可达到70℃或更高，对晶体硅太阳电池，温度每提高1℃，功率输出减少0.4~0.5%，甚至达到0.66%，而效率同比下降，绝对值降幅达到0.08%~0.1%。由此估算得到，夏季情况下太阳电池的输出功率一般将比标准状况（辐照强度为1000W/m²，电池片温度为25℃）低10%以上，效率的绝对值下降2%左右。在通风不良的情况下，输出功率的下降可能高达30%以上，效率的绝对值下降达3~4%。当前我国太阳电池片的效率水平大致范围在15%至18%之间，因而太阳电池温度效应将会严重影响太阳电池所能起到的应有作用。

近五年来，针对太阳能电池、特别是平板式太阳能组件的冷却方法主要以自然通风冷却、强制通风冷却和水冷却为主流方式，此外还有热管降温方式、红云降温方式，但是采用水作为冷却介质可以更有效地降低太阳电池的工作温度，提高电池的转换效率。目前的研究资料表明以水作为冷却介质的平板太阳能组件降温方式主要是给安装在PV/T组件背板上的流道通冷冻水来给电池板进行降温，这种背板与水不接触的换热方式属于间接对流换热，冷却效率低。

除了温度，平板太阳能光伏组件表面因在自然条件下长期使用所形成的尘垢也影响了太阳能电池的光电转化效率。现有的平板太阳能组件背板流道通冷却水降温的方式只能解决温度这一影响因素，而无法解决尘垢所带来的效率下降问题，并且从经济性和使用便捷性方面考虑，平板太阳能组件背板流道通冷却水降温的方式成本高，使用安装不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能够降低太阳能电池工作温度、又能解决太阳能光伏组件表面尘垢问题的太阳能发电循环冷却系统及其控制方法，从而提高发电效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种太阳能发电循环冷却系统，其包括：水箱和循环水泵，所述水箱中设有冷却水；太阳能光伏板组件和接水槽，所述太阳能光伏板组件上设有喷头，所述冷却水通过所述循环水泵送入所述喷头并产生喷淋水，所述喷淋水流过所述太阳能光伏板组件表面带走热量后流入所述接水槽并重新回到所述水箱。

进一步地，所述太阳能光伏板组件由多个太阳能光伏板组成，每个所述太阳能光伏板上均设有所述喷头，所述喷头是任意方向均可调整到55°的扇形万向调节喷头。

进一步地，所述喷头产生的所述喷淋水在所述太阳能光伏板组件表面形成厚度为1mm的均匀水膜。

进一步地，所述水箱与所述循环水泵之间设有Y型过滤器。

进一步地，所述水箱与冷却塔连接，所述水箱与所述冷却塔之间设有散热泵。

一种太阳能发电循环冷却系统的控制方法，水箱中设有冷却水，所述冷却水通过循环水泵送入设于太阳能光伏组件上的喷头，所述喷头产生的喷淋水流过所述太阳能光伏板组件表面带走热量后流入所述接水槽并重新回到所述水箱。

进一步地，所述太阳能光伏板组件经过一段时间的所述喷淋水降温后，所述水箱内的所述冷却水吸收了所述太阳能光伏板组件的热量而致使水温上升，当水箱水温高于环境湿球温度并满足这两者的差值大于温度差设定值时，风机立即启动，散热泵接着开启，水箱内的高温水经所述散热泵送入所述冷却塔，所述风机抽入的空气通过与所述水箱内的高温水的逆流蒸发换热将所述高温水中的热量带走，从而得到较低温度的水流回所述水箱内，以保证所述冷却水达到设定的冷却温度。