CN103986413A - 太阳能发电站 - Google Patents
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Abstract
本公开内容公开了一种太阳能发电站，该太阳能发电站包括：基底结构；建在基底结构上的保护壳体；以及在保护壳体内部的一个或更多个热源。进气口提供从保护壳体外部到保护壳体内部的冷却空气流，并且出气口用于允许被热源的至少部分加热的空气流离开保护壳体。在基底结构内的通气管道系统适于将进入空气流的至少一部分引导至保护壳体中的另一部分。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电站，具体地涉及这种发电站的冷却。
背景技术
因为现代电气部件通常会产生热量，所以仍不够理想。例如，在太阳能发电中，热量通常被看作不利的副产品。由热量引起的过高温会妨碍太阳能发电站进行操作。
太阳能发电站可以包括不同的热源，例如频率转换器模块。这些热源可以使用进来的冷却空气流进行冷却。随着空气流在对热源进行冷却的过程中变热，该空气流会失去其冷却性能。结果，可能会在发电站内形成较冷空气和较热空气的区域。通常，最热的区域是离进气口最远的那些区域，而最冷的区域是靠近进气口的那些区域。发电站中的高温区对发电站的效率可以有显著影响，这是因为发电站中的高温区可以使得发电站的部分较早地达到其最大操作温度。
可以通过增加更多的进气口来对高温区进行冷却。然而，该附加的进气口会增加实现成本以及有害的环境效应，例如污物和湿气。附加的进气口还会降低发电站的隔热保温性能并且增加强风期间的气流。在较冷的气候下以及在寒冷天气期间，气流和/或缺乏足够的隔热保温性能可能使得发电站过冷却。因此，发电站可能需要附加加热，这又会增加成本。
此外，如果环境空气温度对于提供足够的冷却效果来说过高，则附加的进气口不会改善冷却。在这种情况下，可能需要使用热交换器或压缩机。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于减轻以上缺点的方法和一种用于实施该方法的装置。
根据本发明的一方面，提供了一种太阳能发电站，其包括：基底结构；位于所述基底结构上的保护壳体；位于所述保护壳体的内部的一个或更多个热源；进气口，所述进气口用于提供从所述保护壳体的外部到所述保护壳体的内部的一部分的冷却空气的进入空气流；在所述基底结构内的通气管道系统，所述通气管道系统适于将所述进入空气流的至少一部分引导至所述保护壳体的内部的一部分；以及出气口，所述出气口用于允许被所述一个或更多个热源加热的空气流离开所述保护壳体。
优选地，所述通气管道系统适于冷却穿过所述通气管道系统的空气流。
优选地，所述通气管道系统的一个或更多个通气管道的壁适于被动地冷却穿过所述通气管道的空气流。
优选地，所述通气管道系统包括用于主动地冷却穿过所述通气管道系统的空气流的主动装置。
优选地，所述通气管道适于仅在由所述进入空气流提供的冷却效果不足的情况下提供附加冷却。
优选地，所述保护壳体包括机器间，所述热源中的一个或更多个处于所述机器间中，所述进气口适于将所述进入空气流提供至所述机器间的至少一部分，以对所述热源的至少一部分进行冷却，所述通气管道系统适于将所述进入空气流的至少一部分引导至所述保护壳体的内部的另一部分，出气口允许被所述热源加热的空气流从第一机器间离开到达所述保护壳体的外部。
优选地，所述通气管道系统适于引导所述进入空气流的至少一部分对所述热源的另一部分进行冷却。
优选地，所述通气管道系统适于将所述进入空气流的至少一部分引导至所述保护壳体内的另一机器间。
优选地，所述通气管道系统包括风扇。
优选地，所述通气管道系统包括空气过滤器。
优选地，所述通气管道系统包括热交换器。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于对太阳能发电站进行冷却的方法，其中，所述太阳能发电站包括：基底结构；位于所述基底结构上的保护壳体；位于所述保护壳体的内部的一个或更多个热源；进气口，所述进气口用于提供从所述保护壳体的外部到所述保护壳体的内部的一部分的冷却空气的进入空气流；以及出气口，所述出气口用于允许被所述热源加热的空气流离开所述保护壳体，其中，所述方法包括：通过使用所述基底结构内的通气管道系统将所述进入空气流的至少一部分引导至所述保护壳体的内部的一部分。
可以通过形成在发电站的基底内的一个通气管道或多个通气管道引导进入空气流的一部分来最小化机器间（machine room）中高温区的形成。可以将该部分空气流引导至机器间的否则将无法得到适当冷却的那些部分。
当基底的温度低于环境空气温度时，通气管道的壁可以用于进一步被动地冷却空气流。例如，在进入空气流和基底所提供的冷却效果不足的情况下，可以启用通过通气管道的空气流。所公开的结构使得能够在不需要增加更多的进气口的情况下改善冷却。
附图说明
下面将参照附图通过优选实施方式来更详细地描述本发明，其中
图1示出了根据本公开内容的示例性太阳能发电站；以及
图2示出了太阳能发电站的发电的示例性日循环。
具体实施方式
所公开的方法可以用于对太阳能发电站进行冷却，该太阳能发电站包括：基底结构；建在基底结构上的保护壳体；以及在保护壳体内部的一个或更多个热源。该保护壳体可以包括例如机器间，该机器间包括作为热源的频率转换器模块。
在保护壳体中，一个或更多个进气口提供从保护壳体外部到保护壳体内部的一部分——例如机器间——的冷却空气的进入空气流。例如，该进入空气流可以用于对热源的至少一部分进行冷却。该进入空气流还可以对保护壳体内部的其他区域进行冷却。一个或更多个出气口使被热源加热的空气流能够离开保护壳体。
根据所公开的方法，可以通过使用在基底结构内的通气管道系统将进入空气流的至少一部分引导至保护壳体内部的一部分。该通气管道系统可以包括一个或更多个通气管道，该一个或更多个通气管道可能例如在基底结构的构建期间就已经形成到基底结构中。通过一个进气口/多个进气口的一些进入空气流或全部进入空气流可以穿过通气管道，并且可以被引导至保护壳体的期望部分。换言之，保护壳体内的所述部分可以与进入空气流流向的部分相同，或者可以是保护壳体内的另一部分。
在不然的话来自一个方向的进入空气流在到达一部分热源之前将会被加热的情况下，可以使用通气管道系统来引导所述进入空气流的至少一部分直接冷却该部分热源。通气管道系统还可以用于引导进入空气流的至少一部分从另一方向冷却一部分热源。此外，如果保护壳体包括多于一个的需要冷却的机器间或区域，则通气管道系统可以将进入空气流的至少一部分引导至另一机器间或区域。
在所公开的方法中，通气管道系统可以适于对穿过通气管道系统的空气流进行冷却。可以利用例如基底结构和周围地面的冷却效果。基底结构与地面相接触，并因此可以被地面冷却。当基底结构的温度低于环境空气温度时，通气管道系统中的通气管道的壁可以用于被动地冷却穿过通气管道系统的空气流。空气流可以直接与壁接触，或者可以使用例如热交换器。通过通气管道的空气流的降低的温度则可以用于降低对于冷却的需求和/或增加发电站的输出。通气管道系统也可以设置有主动装置（例如制冷单元），以主动冷却穿过通气管道的空气流。
通气管道系统可以适于仅在进入空气流的冷却效果不足的情况下提供附加冷却。可以仅在例如发电站的峰值使用率期间启用对空气的附加冷却。这使得基底结构和周围的地面能够在较低的使用率期间冷却下来。可以通过例如通气管道系统中的风扇来控制通过通气管道的空气流。可以例如基于温度、湿度和/或发电站及其部件的冷却需求来控制风扇。还可以通过使用空气过滤器来过滤通气管道中的空气，可以通过喷嘴将空气流引导至其目标。
图1示出了根据本公开内容的示例性太阳能发电站。图1中的太阳能发电站包括基底结构11和保护壳体12。图1中的基底结构部分地在地面13内。保护壳体12建在基底11上并且包括在保护壳体12内部的第一机器间14。为频率转换器15形式的热源在第一机器间14中。频率转换器15可以包括多个频率转换器模块。
保护壳体12中的进气口16提供从保护壳体12外部至第一机器间14的一部分的冷却空气的进入空气流a，以对频率转换器15的至少一部分进行冷却。在图1中，空气流a的一部分b对频率转换器15的距离进气口16最近的部分进行冷却。
图1中的保护壳体12还具有用于允许被频率转换器15加热的空气流c从第一机器间14离开到保护壳体12外部的出气口18。
然而，在基底结构11内，还存在适于将进入空气流a的一部分d引导至保护壳体12内部的另一部分的通气管道系统。在图1中，通气管道系统包括通气管道17。如果基底结构11由例如混凝土制成，则通气管道17可能在结构11的浇注期间形成在结构11中。然而，基底结构11的材料不限于混凝土。也可以将其他一种材料/多种材料形成的结构（例如钢结构）用于该基底。
通气管道17适于引导穿过通气管道17的空气流d的一部分e对频率转换器15的另一部分进行冷却。穿过通气管道17的空气流d的另一部分f为第一机器间14中的频率转换器15旁边的区域提供冷却空气。
除了第一机器间14以外，保护壳体12包括图1中的第二机器间19。第二机器间19包括为第二频率转换器20的形式的热源。图1中的通气管道17还适于将空气流d的一部分g引导至第二机器间19。在图1中，保护壳体12也具有另一出气口21，以允许被第二频率转换器20加热的空气流h从第二机器间19离开到保护壳体12外部。
为了利用地面的冷却效果，图1中的通气管道17的壁适于被动地冷却穿过通气管道17的空气流d。在基底结构11的温度低于环境空气温度的情况下，通气管道17的壁可以用于对穿过通气管道17的空气流d进行进一步冷却。为了增强地面所提供的冷却效果，通气管道17还可以包括热交换器22。
通气管道17还可以包括用于主动冷却穿过通气管道17的空气流d的主动装置。例如，代替热交换器22或者除热交换器22以外，通气管道17可以包括制冷单元。
在图1中，进入空气流a提供对发电站的基本冷却。图1中的通气管道系统不总是启用的。通气管道系统适于仅在进入空气流a的冷却效果不足以冷却热源15和20的情况下提供附加冷却。通气管道系统可以在超过太阳能发电站的下调限值的情况下启用例如通过通气管道17的附加通风。该启用可以出现在例如太阳能发电站以其最大限度产生电力并且同时环境空气温度较高时。为了控制通过通气管道17的空气流d，图1中的通气管道系统包括风扇23。可以基于环境空气温度和湿度和/或例如频率转换器15和20的冷却需求来控制风扇23。通气管道系统还可以包括例如空气过滤器，以避免灰尘积聚。
图2示出了图1的太阳能发电站的示例性日循环。点划线示出了环境空气温度Ta的日循环。点线示出了基底结构11的温度Tf。实线示出了太阳能发电站可以从太阳光中提取的最大功率Pmax。该最大功率随着太阳光的量的增加而上升。环境空气温度Ta在太阳辐照增加时开始上升。功率Pmax约在下午1点时达到峰值，这是因为那时太阳辐照最强。
短划线示出了在没有使用通过通气管道系统的附加冷却的情况下的功率输出Plim。首先，功率输出Plim跟随着最大功率Pmax上升。然而，环境空气的冷却能力随着其温度Ta的增加而降低，并且发电站的功率输出Plim不得不下调，以避免过热。
在使用图1的通气管道系统的情况下，可以得到最大功率Pmax。图2示出了通气管道17提供附加冷却，使得即使在午时期间仍然可以利用所有太阳光。
对本领域技术人员将明显的是，可以以各种方式实现本发明的构思。本发明及其实施方式不限于上述示例，而可以在权利要求的范围内改变。
Claims (12)
1.一种太阳能发电站，包括：
基底结构；
位于所述基底结构上的保护壳体；
位于所述保护壳体的内部的一个或更多个热源；
进气口，所述进气口用于提供从所述保护壳体的外部到所述保护壳体的内部的一部分的冷却空气的进入空气流；
在所述基底结构内的通气管道系统，所述通气管道系统适于将所述进入空气流的至少一部分引导至所述保护壳体的内部的一部分；以及
出气口，所述出气口用于允许被所述一个或更多个热源加热的空气流离开所述保护壳体。
2.根据权利要求1所述的太阳能发电站，其中，所述通气管道系统适于冷却穿过所述通气管道系统的空气流。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能发电站，其中，所述通气管道系统的一个或更多个通气管道的壁适于被动地冷却穿过所述通气管道的空气流。
4.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能发电站，其中，所述通气管道系统包括用于主动地冷却穿过所述通气管道系统的空气流的主动装置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能发电站，其中，所述通气管道适于仅在由所述进入空气流提供的冷却效果不足的情况下提供附加冷却。
6.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能发电站，其中，
所述保护壳体包括机器间，
所述热源中的一个或更多个处于所述机器间中，
所述进气口适于将所述进入空气流提供至所述机器间的至少一部分，以对所述热源的至少一部分进行冷却，
所述通气管道系统适于将所述进入空气流的至少一部分引导至所述保护壳体的内部的另一部分，以及
出气口允许被所述热源加热的空气流从第一机器间离开到达所述保护壳体的外部。
7.根据权利要求6所述的太阳能发电站，其中，所述通气管道系统适于引导所述进入空气流的至少一部分对所述热源的另一部分进行冷却。
8.根据权利要求6或7所述的太阳能发电站，其中，所述通气管道系统适于将所述进入空气流的至少一部分引导至所述保护壳体内的另一机器间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能发电站，其中，所述通气管道系统包括风扇。
10.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能发电站，其中，所述通气管道系统包括空气过滤器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能发电站，其中，所述通气管道系统包括热交换器。
12.一种用于对太阳能发电站进行冷却的方法，其中，所述太阳能发电站包括：
基底结构；
位于所述基底结构上的保护壳体；
位于所述保护壳体的内部的一个或更多个热源；
进气口，所述进气口用于提供从所述保护壳体的外部到所述保护壳体的内部的一部分的冷却空气的进入空气流；以及
出气口，所述出气口用于允许被所述热源加热的空气流离开所述保护壳体，其中，所述方法包括：
通过使用所述基底结构内的通气管道系统将所述进入空气流的至少一部分引导至所述保护壳体的内部的一部分。
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Legal Events
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Effective date of registration: 20180510 Address after: Baden, Switzerland Patentee after: ABB TECHNOLOGY LTD. Address before: Zurich Patentee before: ABB T & D Technology Ltd. |
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Granted publication date: 20160622 Termination date: 20210210 |