CN105187001B - 光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，包括有蒸发冷却单元和电力驱动单元，蒸发冷却单元分别与光伏电池喷水单元、送风冷却单元连接，光伏电池喷水单元和送风冷却单元均面向光伏电站内的光伏电池设置，电力驱动单元分别与蒸发冷却单元、送风冷却单元、光伏电池连接。本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，将蒸发冷却技术应用于光伏电站，不仅实现了对光伏电池的有效降温，还能清除光伏电池表面的灰尘，有效提高了发电效率。

Description

光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统

技术领域

本发明属于空调制冷技术领域，具体涉及一种光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统。

背景技术

随着国家对可再生能源的推广应用，光伏发电成为一种绿色环保的发电形式，但是光伏电池发电效率很容易受到室外光照强度、室外温度及灰尘等多种因素影响。

对于并网形式的大型光伏电站，由于光伏电池长时间暴露在太阳光的照射下，容易积满灰尘，对其进行清扫除尘工作较为麻烦；而在夏季，据统计温度每升高1℃，光伏发电效率要降低约0.5％，由此可见，对光伏电池进行降温，是非常必要的。

针对如何对光伏电池进行降温的问题，目前大多采用的是机械制冷的方式，然而利用机械制冷方式对光伏电站进行降温，不仅投资大而且要消耗大量的能耗。为了解决这一问题，将蒸发冷却空调技术应用于对光伏电站降温，由于蒸发冷却空调技术主要是利用水的蒸发冷却进行降温，而且是全空气系统，耗能部件只有风机和水泵，不仅能节省初投资，而且具有节能的优势，其降温除尘效果也较为显著。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，将蒸发冷却技术应用于光伏电站，不仅实现了对光伏电池的有效降温，还能清除光伏电池表面的灰尘，有效提高了发电效率。

本发明所采用的技术方案是，光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，包括有蒸发冷却单元和电力驱动单元，蒸发冷却单元分别与光伏电池喷水单元、送风冷却单元连接，光伏电池喷水单元和送风冷却单元均面向光伏电站内的光伏电池设置，电力驱动单元分别与蒸发冷却单元、送风冷却单元、光伏电池连接。

本发明的特点还在于：

蒸发冷却单元，包括有机组壳体和设置地面下的蓄水池，机组壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口、出风口，出风口与送风冷却单元连接；机组壳体内按空气进入后流动方向依次设置有流体动力喷水室及挡水板，流体动力喷水室内设置有喷淋系统，喷淋系统分别与蓄水池、光伏电池喷水单元连接。

进风口内设置有过滤网；蓄水池连接有补水装置。

喷淋系统由多个喷淋单元组成；喷淋单元，包括有两根竖直且相对设置的喷水管，每根喷水管均设置有多个喷嘴；每个喷淋单元内的两根喷淋管均与送水管连接，送水管的一端通过供水管与蓄水池连接，送水管的另一端与光伏电池喷水单元连接。

光伏电池喷水单元，包括有与送水管连接的冷水管，冷水管上设置有多个面向光伏电池喷射的高压喷嘴；冷水管上还设置有阀门。

多个喷嘴在一根喷水管的管壁内侧、外侧呈间隔设置；喷嘴呈喇叭形。

供水管上设置有水泵，水泵与电力驱动单元连接；水泵采用潜水泵。

电力驱动单元，包括有电力柜，电力柜内由隔板分成上、下两层，电力柜内的上层设置有逆变一体机，电力柜内的下层设置有蓄电池组，蓄电池组通过导线与逆变一体机连接；蓄电池组由多个蓄电池依次串联组成；蓄电池组分别通过导线与水泵、送风冷却单元连接；逆变一体机通过导线与光伏电池连接。

送风冷却单元，包括有与出风口连接的送风管，送风管的管壁上均匀设置有多个面向光伏电池送风的射流喷口；送风管内设置有与蓄电池组连接的管道风机。

射流喷口为球形喷口；管道风机至少设置一个。

本发明的有益效果是：

(1)本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统内，在蒸发冷却单元内设置了流体动力喷水室，该流体动力喷水室采用的是直接喷淋的形式，减少了空气与水进行热湿交换的阻力；并且将蒸发冷却单元用的蓄水池埋藏于地面下，可以由地面土壤进行预冷，使热湿交换为减焓降温过程，增大空气温降效果。

(2)本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，在送风管内设有管道风机，可以根据光伏电站的规模灵活设置管道风机的数量，提升输送风压，把冷空气输送到最远处，在送风管的管壁上设置有多个靠近光伏电池的射流喷口，使冷空气能沿着光伏板表面贴附射流，实现了对光伏电池表面的冷却和除尘。

(3)本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统内设置有光伏电池喷水单元，该光伏电池喷水单元设置于光伏电池附近，不仅能对光伏电池表面进行除尘，还能在冬季下雪天及时除掉光伏电池表面的积雪。

(4)本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，将送风冷却单元与光伏电池喷水单元联合作用，能对光伏电池表面进行除尘和降温，有效提高了发电效率。

附图说明

图1是本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统的结构示意图；

图2是本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统内电力柜的结构示意图；

图3是本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统内采用射流喷口的结构示意图。

图中，1.过滤网，2.水泵，3.供水管，4.机组壳体，5.喷嘴，6.挡水板，7.冷水管，8.阀门，9.管道风机，10.射流喷口，11.送风管，12.高压喷嘴，13.光伏电池，14.隔板，15.送水管，16.电力柜，17.蓄水池，18.补水装置，19.逆变一体机，20.蓄电池，21.进风口，22.出风口，23.喷水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，其结构如图1所示，包括有蒸发冷却单元和电力驱动单元，蒸发冷却单元分别与光伏电池喷水单元、送风冷却单元连接，光伏电池喷水单元和送风冷却单元均面向光伏电站内的光伏电池13设置，电力驱动单元分别与蒸发冷却单元、送风冷却单元、光伏电池13连接。

蒸发冷却单元，包括有机组壳体4和设置地面下的蓄水池17，机组壳体4相对的两侧壁上分别设置有进风口21、送风口22，送风口22与送风冷却单元连接；机组壳体4内按空气进入后流动方向依次设置有流体动力喷水室及挡水板6，流体动力喷水室内设置有喷淋系统，喷淋系统分别与蓄水池17、光伏电池喷水单元连接。

进风口21内设置有过滤网1，过滤网1以可拆卸的方式设置，方便定期清洗。

挡水板6采用填料或者专用挡水板。

蓄水池17还连接有补水装置18。

蓄水池17的大小根据所冷却的光伏电池13的规格设计，蓄水池17埋藏于地面以下，尽量在地面1m以下，防止室外空气的过多干扰。补水装置18能为蓄水池17补充的水为市政给水。

喷淋系统由多个喷淋单元组成。

喷淋单元，包括有两根竖直且相对设置的喷水管23，每根喷水管23均设置有多个喷嘴5；每个喷淋单元内的两根喷淋管23均与送水管15连接，送水管15的一端通过供水管3与蓄水池17连接，送水管15的另一端与光伏电池喷水单元连接。

光伏电池喷水单元，包括有与送水管15连接的冷水管7，冷水管7上设置有多个面向光伏电池13喷射的高压喷嘴12；冷水管7上还设置有阀门8。

多个喷嘴5在一根喷水管23外壁的内侧、外侧呈间隔设置；喷嘴5呈喇叭形。

供水管3上设置有水泵2，水泵2通过导线与电力驱动单元连接；水泵2采用潜水泵。

电力驱动单元，包括有电力柜16，电力柜16内由隔板14分成上、下两层，电力柜16内的上层设置有逆变一体机19，电力柜16内的下层设置有蓄电池组，蓄电池组通过导线与逆变一体机连接；蓄电池组由多个蓄电池20依次串联组成；蓄电池组分别通过导线与水泵2、送风冷却单元连接；逆变一体机19通过导线与光伏电池13连接。

多个蓄电池20可以根据需要呈多行设置。

送风冷却单元，包括有与出风口22连接的送风管11，送风管11的管壁上均匀设置有多个面向光伏电池13送风的射流喷口10；送风管11内设置有与蓄电池组连接的管道风机9。如图3所示，射流喷口10为球形喷口。管道风机9可以根据送风管11的长度设置多个。

送风管11的长度一直到光伏电池13的顶部，以不影响太阳光照并不会导致光伏电池13上产生阴影为宜；射流喷口10使冷风能沿着光伏电池13表面形成贴附射流，用于降低光伏电池13表面的温度。

本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统中各部件的作用如下：

(1)蒸发冷却单元：当空气进入机组壳体内后，空气经过滤网1过滤后流入流体动力喷水室内，与喷淋单元喷出的水进行换热；在流体动力喷水室内可以根据需要设置多组喷淋单元，经过流入流体动力喷水室降温处理后的空气流过挡水板6，由挡水板6过滤掉多余的水后由出风口22送入送风管11内；其中将蓄水池17设置于地面下(尽量在地面1m以下)，不仅能有效防止室外空气的过多干扰，还能利用地下温度低的特点预冷水；为了优化蒸发冷却单元，还为蓄水池17加设了补水装置18，所补充的水为市政给水，保证了蒸发冷却单元的持续运行。

(2)光伏电池喷水单元：将冷水管7与蒸发冷却单元内部喷淋系统连接，共用一个蓄水池17，将冷水管7设置面向光伏电池13处，多个高压喷嘴12能贴附光伏电池13表面喷射水雾，用于降低光伏电池13的表面温度；在冬季雪天或者扬尘天气可对光伏电池13上的扬尘或积雪进行喷水雾冲洗。

(3)送风冷却单元：蒸发冷却单元送出的冷风经送风管11输送，由送风管11上设置的多个射流喷口10将冷风送到光伏电池13表面，以便于对光伏电池13表面进行降温和除尘处理；在送风管11内设置管道风机9是为了在送风管11内形成负压，便于空气进入蒸发冷却单元，同时也可以输送冷风。

(4)电力驱动单元：利用光伏电池13吸收太阳能后产生直流电，直流电经逆变一体机19转换为交流电后，经导线供给水泵2和管道风机9；而其中的蓄电池组与逆变一体机19连接，多余的直流电则输送到蓄电池组中储存备用，以在阴天或夜间使用。

本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统的工作过程如下：

利用光伏电池13接收室外太阳光的照射后进行光电转换，通过导线将直流电输送到电力柜16中的逆变一体机19内，将直流电转换成交流电，该交流电供给送风管11内的管道风机9和蒸发冷却单元内的水泵2运转；当送风管11内的管道风机9运转后，送风管11内会形成负压，可以促进室外空气经进风口21进入蒸发冷却单元内；当空气进入后首先经过滤网1过滤后进入流体动力喷水室内，空气与喷淋水进行热湿交换，进行减焓降温；减焓降温后的空气经过挡水板6过滤掉多余的水后，经送风管11上的射流喷口10以贴附射流形式对光伏电池13表面进行冷却和除尘，在射流的过程中形成薄薄一层空气幕，使光伏电池13处于较低温度状态，以提高光伏发电效率。

用于给光伏电池13降温的光伏电池喷水单元平时处于关闭状态，在夏季高温天气可以间歇开启进行喷水雾，辅助的对光伏电池13表面进行降温；在冬季下雪或者扬尘天气，通过开启阀门8，使光伏电池喷水单元工作，主要是对光伏电池13表面的扬尘或者积雪进行清洗。当蒸发冷却空调机蓄水池17中的水不足时，通过补水装置18进行补水。

本发明光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，从光伏电站工程应用实际角度出发，通过蒸发冷却空调技术对光伏电池进行降温、除尘或及时除掉积雪起到了良好的效果。

Claims (5)

1.光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，其特征在于，包括有蒸发冷却单元和电力驱动单元，所述蒸发冷却单元分别与光伏电池喷水单元、送风冷却单元连接，所述光伏电池喷水单元和送风冷却单元均面向光伏电站内的光伏电池(13)设置，所述电力驱动单元分别与蒸发冷却单元、送风冷却单元、光伏电池(13)连接；

所述蒸发冷却单元，包括有机组壳体(4)和设置地面下的蓄水池(17)，所述机组壳体(4)相对的两侧壁上分别设置有进风口(21)、出风口(22)，所述出风口(22)与送风冷却单元连接；

所述机组壳体(4)内按空气进入后流动方向依次设置有流体动力喷水室及挡水板(6)，所述流体动力喷水室内设置有喷淋系统，所述喷淋系统分别与蓄水池(17)、光伏电池喷水单元连接；

所述进风口(21)内设置有过滤网(1)；

所述蓄水池(17)连接有补水装置(18)；

所述喷淋系统由多个喷淋单元组成；

所述喷淋单元，包括有两根竖直且相对设置的喷水管(23)，每根喷水管(23)均设置有多个喷嘴(5)；

每个喷淋单元内的两根喷水管(23)均与送水管(15)连接，所述送水管(15)的一端通过供水管(3)与蓄水池(17)连接，所述送水管(15)的另一端与光伏电池喷水单元连接；

所述光伏电池喷水单元，包括有与送水管(15)连接的冷水管(7)，所述冷水管(7)上设置有多个面向光伏电池(13)喷射的高压喷嘴(12)；所述冷水管(7)上还设置有阀门(8)；

所述多个喷嘴(5)在一根喷水管(23)的外壁内侧、外侧呈间隔设置；所述喷嘴(5)呈喇叭形。

2.根据权利要求1所述的光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述供水管(3)上设置有水泵(2)，所述水泵(2)与电力驱动单元连接；所述水泵(2)采用潜水泵。

3.根据权利要求1或2所述的光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述电力驱动单元，包括有电力柜(16)，所述电力柜(16)内由隔板(14)分成上、下两层，电力柜(16)内的上层设置有逆变一体机(19)，电力柜(16)内的下层设置有蓄电池组，所述蓄电池组通过导线与逆变一体机(19)连接；所述蓄电池组由多个蓄电池(20)依次串联组成；

所述蓄电池组分别通过导线与水泵(2)、送风冷却单元连接；所述逆变一体机(19)通过导线与光伏电池(13)连接。

4.根据权利要求3所述的光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述送风冷却单元，包括有与出风口(22)连接的送风管(11)，所述送风管(11)的管壁上均匀设置有多个面向光伏电池(13)送风的射流喷口(10)；

所述送风管(11)内设置有与蓄电池组连接的管道风机(9)。

5.根据权利要求4所述的光伏电站冷却、除尘用蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述射流喷口(10)为球形喷口；

所述管道风机(9)至少设置一个。