[发明专利]一种用于高倍聚光太阳能发电电池的喷雾冷却系统

说明书

本发明涉及一种用于高倍聚光太阳能发电电池的喷雾冷却系统。主要包括：储水箱、增压泵、变频器、雾化喷嘴、气液回收箱、光伏电池、冷却塔；储水箱上部有补液口，下部设置排液口；变频器与增压泵相连；雾化喷嘴用于将水雾化后直接喷射到光伏电池的背面，冷却光伏电池；在雾化喷嘴与光伏电池之间设置气液回收箱，雾化喷嘴、光伏电池与气液回收箱三者形成密闭空腔；气液回收箱设置排气口与集液槽；排气口与集液槽分别与冷却塔相连，冷却塔与储水箱相连。本发明能够使光伏电池获得更低的温度，从而提高了光伏电池的发电效率。根据光照条件变化调整喷雾流量，避免了喷雾冷却系统不必要的功耗损失，从而使系统处于最优的运行状态，系统净发电效率最高。

技术领域

本发明涉及一种用于高倍聚光太阳能发电电池的喷雾冷却系统。

背景技术

太阳能作为一种可再生能源，成为最受瞩目的能源之一。太阳能光伏发电片将太阳能直接装换为电能，成为最主要的利用方式之一。当今已有报道的商业光伏电池的效率普遍较低，只有12%-18%，为提高光伏发电的效率，开发新型材料以及提高聚光倍率等模式成为提高发电效率的主要途径。其中，高倍聚光光伏，不仅发电效率已经能够达到近45%，并且具有发电模块面积小发电密度高等优点，成为未来降低能源成本的有力方式。在聚光光伏中，尽管发电效率很高，依然有超过一半的热量不能够被利用从而引起光伏电池温度的升高，而光伏电池的温度与其发电效率直接相关，温度越高，发电效率越低。此外，光伏电池长期在高温下工作还会因迅速老化而缩短使用寿命。因次，对光伏电池进行有效的冷却，不仅能够进一步提高其发电效率，而且有利于其长期安全稳定运行。

在高倍聚光光伏发电过程，由于光伏聚焦倍率高达数百甚至上千倍，因此光伏组件中的热流密度非常大，传统的水冷模式已不能满足散热的需求，寻求高效的冷却系统至关重要。此外，由于光照条件全天的变化幅度较大，因此对于冷却系统的高效低耗运行亦提出了挑战。

中国专利CN201710298445.6公开了基于纳米流体强化传热技术的聚光光伏电池板喷雾冷却装置，该装置将纳米流体作为工作介质，利用喷雾对聚光光伏电池板进行散热冷却，该装置较好的实现了对光伏电池的降温，但纳米流体亦沉积，容易堵塞喷嘴，且该装置不能根据光照条件的变化实现喷雾的优化运行，不利于系统高效运行。

发明内容

为解决高倍聚光太阳能发电电池的冷却问题，本发明提出了一种用于高倍聚光太阳能发电电池的喷雾冷却系统。本发明利用喷雾冷却对光伏电池进行散热，可有效降低聚焦光伏电池的温度,提高电池的发电效率，并且根据光照条件的变化，利用变频器控制喷雾的流量，减小冷却系统的功耗，以达到最经济的工况运行，此外本发明对冷却后产生的蒸气与水分别进行再回收，减少了喷雾用水的消耗，亦有利于后续对高温蒸气的利用。

本发明提供的一种高倍聚光太阳能发电电池的喷雾冷却系统主要包括储水箱、增压泵、变频器、雾化喷嘴、气液回收箱、光伏电池、冷却塔；储水箱上部设置补液口，下部设置排液口。变频器用于调节增压泵的转速。雾化喷嘴喷射的汽雾直接与光伏电池接触，在喷雾喷嘴与光伏电池之间设置气液回收箱，三者形成密闭空腔。气液回收箱底部设置集液槽，气液回收箱上部设置排气口，用于回收高温水与水蒸气。冷却塔用于冷却高温水与水蒸气。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果体现在以下方面：（1）由于喷雾冷却的高效冷却性能，本发明能够使光伏电池获得更低的温度，从而提高了光伏电池的发电效率，且由于喷雾功耗较小，系统整体的净发电效率会有更加明显的优势。（2）本发明可回收喷雾冷却所产生的高温水与水蒸气，从而解决了喷雾耗水量大的问题。（3） 本发明可根据光照条件的变化调整喷雾流量，避免了喷雾冷却系统不必要的功耗损失，从而使系统一直处于最优的运行状态，系统净发电效率最高。

附图说明

图1为本发明提供的一种高倍聚光太阳能发电电池的喷雾冷却系统的示意图。

具体实施方式