本發(fā)明涉及光伏發(fā)電，具體涉及一種光伏組件清灰冷卻系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)及工作方法。

背景技術(shù)：

1、這里的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，而不必然地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，主要由光伏電板、控制器和逆變器三大部分組成。據(jù)研究顯示，光伏組件吸收的太陽(yáng)能只有大約20％的太陽(yáng)能被有效轉(zhuǎn)換為電能，其余全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，?dǎo)致光伏組件工作溫度升高，進(jìn)而降低光伏組件轉(zhuǎn)換效率；且當(dāng)工作溫度達(dá)到光伏組件的工作溫度上限后，溫度升高還會(huì)加快光伏組件的老化速率，高溫將加速電池?zé)峤到?，?duì)其造成不可逆結(jié)構(gòu)性損傷。另一方面，當(dāng)灰塵顆粒積聚在光伏組件表面時(shí)，就會(huì)形成一層灰塵。這不僅會(huì)改變光伏組件表面的光學(xué)特性，減少到達(dá)太陽(yáng)能電池的有用太陽(yáng)輻射量，還會(huì)通過陰影效應(yīng)助長(zhǎng)模塊溫升，造成熱斑現(xiàn)象。然而，所有這些都會(huì)顯著影響光伏組件轉(zhuǎn)換效率和使用壽命。以晶體硅光伏電池板為例，在溫度超過40℃后，表面溫度每升高1℃，光電轉(zhuǎn)換效率下降0.3％-0.5％，達(dá)到其工作溫度上限后，每升高10℃，老化速率加快一倍；灰塵對(duì)組件發(fā)電效率的影響可以達(dá)到10％～25％。因此，保持光伏組件表面的清潔和控制合理的工作溫度，對(duì)于提高光伏電站發(fā)電效率至關(guān)重要。

3、專利cn111384894a公開了一種光伏板件自動(dòng)噴淋清洗系統(tǒng)及其工作方法，能夠?qū)夥寮M(jìn)行清洗，清洗效率高，自動(dòng)化程度高，方便靈活，節(jié)省了人力成本，但是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述專利中，僅僅考慮了光伏清灰，且無法對(duì)噴淋的流量和流速進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果需要對(duì)光伏板進(jìn)行降溫時(shí)，仍然采用的是清洗時(shí)的水流量和供水頻率，清洗時(shí)水流速較高，降溫效果不好，且浪費(fèi)較多的水資源；而且，清洗或降溫時(shí)采用持續(xù)噴淋，水損耗較大，且持續(xù)噴淋會(huì)導(dǎo)致水流在光伏板表面持續(xù)存在，這些水流會(huì)影響到達(dá)光伏板的太陽(yáng)輻射量，從而在噴淋期間影響光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種光伏組件清灰冷卻系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)及工作方法，能夠以較少的水量消耗實(shí)現(xiàn)光伏組件的清灰和降溫。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種光伏組件清灰冷卻系統(tǒng)，包括多個(gè)用于沿光伏板頂部邊緣設(shè)置的噴嘴，噴嘴與供水管連接，供水管的進(jìn)水端連接至水箱，供水管上安裝有供水變頻泵以將水箱內(nèi)的水送入噴嘴，供水變頻泵的下游設(shè)有電控調(diào)節(jié)閥，還包括用于設(shè)置在光伏板底部邊緣的收水槽，收水槽通過收水管與水箱連接，收水管上安裝有過濾元件；

4、供水變頻泵和電控調(diào)節(jié)閥與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)能夠通過控制供水變頻泵的頻率和電控調(diào)節(jié)閥的開度以使得噴嘴的供水流量和流速滿足清灰或降溫的需求。

5、可選的，所述噴嘴采用扁平扇形噴嘴。

6、可選的，所述收水槽的底部槽面傾斜設(shè)置以將收集的水導(dǎo)入收水管。

7、可選的，所述供水管上還安裝有流量檢測(cè)元件，流量檢測(cè)元件與控制系統(tǒng)連接。

8、可選的，所述水箱還與補(bǔ)水管連接，補(bǔ)水管上安裝有補(bǔ)水泵，補(bǔ)水泵的下游設(shè)有安裝在補(bǔ)水管上的電控調(diào)節(jié)閥，補(bǔ)水泵和電控調(diào)節(jié)閥均與控制系統(tǒng)連接。

9、可選的，所述水箱內(nèi)安裝有液位檢測(cè)元件，液位檢測(cè)元件與控制系統(tǒng)連接。

10、第二方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種光伏系統(tǒng)，包括光伏板，光伏板與多個(gè)支撐機(jī)構(gòu)的頂端連接，光伏板還設(shè)有與控制系統(tǒng)連接的積灰檢測(cè)元件和溫度檢測(cè)元件，還包括有第一方面所述的光伏組件清灰冷卻系統(tǒng)，多個(gè)噴嘴設(shè)置在光伏板的頂部邊緣處，光伏板的底部邊緣固定有收水槽。

11、可選的，所述光伏板的頂部邊緣和兩個(gè)側(cè)部邊緣設(shè)置有擋板，噴嘴位于頂部邊緣擋板的下方；

12、可選的，所述頂部邊緣的擋板為平面擋板，側(cè)部邊緣的擋板為朝向外側(cè)凸起的弧形擋板。

13、第三方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種第二方面所述的光伏系統(tǒng)的工作方法：

14、當(dāng)積灰檢測(cè)元件檢測(cè)到光伏板的積灰程度超過設(shè)定的積灰安全閾值而溫度檢測(cè)元件檢測(cè)到的光伏板溫度未超過溫度安全閾值或者當(dāng)積灰檢測(cè)元件檢測(cè)到光伏板的積灰程度超過設(shè)定的積灰安全閾值而且溫度檢測(cè)元件檢測(cè)到的光伏板溫度超過溫度安全閾值時(shí)，控制系統(tǒng)控制供水變頻泵以第一頻率工作，控制供水管上的電控調(diào)節(jié)閥達(dá)到第一開度，噴嘴以第一水流量和第一水流速向光伏板間歇性噴射水以進(jìn)行清灰；

15、當(dāng)溫度檢測(cè)元件檢測(cè)到光伏板的溫度超過設(shè)定的溫度安全閾值而積灰檢測(cè)元件檢測(cè)到光伏板的積灰程度未超過設(shè)定積灰安全閾值時(shí)，控制系統(tǒng)控制供水變頻泵以第二頻率工作，控制供水管上的電控調(diào)節(jié)閥達(dá)到第二開度，噴嘴以第二水流量和第二水流速向光伏板間歇性噴射水以進(jìn)行降溫；

16、第一頻率大于第二頻率，第一開度小于第二開度。

17、本發(fā)明的有益效果如下：

18、1.本發(fā)明的光伏組件清灰冷卻系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)，在清灰模式下，需要較大的水流量和較高的水流速，以實(shí)現(xiàn)有效的灰塵清除；在降溫模式下，需要較小的水流量和較低的水流速，以實(shí)現(xiàn)均勻高效冷卻，因此，供水管上設(shè)置有供水變頻泵和電控調(diào)節(jié)閥，根據(jù)光伏板降溫度和積灰情況，控制系統(tǒng)通過調(diào)整供水變頻泵的運(yùn)行頻率，可以控制供水流量的大小，滿足不同模式下的流量需求；通過調(diào)整閥門的開度，可以控制供水流速的大小，優(yōu)化清洗和降溫效果，變頻供水泵和電控調(diào)節(jié)閥結(jié)合使用，滿足了清灰或降溫的需求，且實(shí)現(xiàn)了水資源的最大化利用，減少了水資源的浪費(fèi)。

19、2.本發(fā)明的光伏組件清灰冷卻系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)，供水變頻泵調(diào)節(jié)只能粗略調(diào)節(jié)、且調(diào)節(jié)反應(yīng)速度慢，電控調(diào)節(jié)閥可以精準(zhǔn)調(diào)控、且反應(yīng)速度快，二者結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)噴淋流量和流速的精準(zhǔn)、快速調(diào)節(jié)，這種靈活的控制策略確保了在不同工況運(yùn)行條件下，均能實(shí)現(xiàn)高效且節(jié)能、節(jié)水的光伏板維護(hù)，而且變頻供水泵能夠通過調(diào)整轉(zhuǎn)速來控制流量，可以減少因電控調(diào)節(jié)閥突然開啟或關(guān)閉而引起的壓力波動(dòng)，而且供水變頻泵根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，與傳統(tǒng)泵相比，提高了整個(gè)系統(tǒng)的能源效率，節(jié)能效果可達(dá)10％-80％。

20、3.本發(fā)明的光伏組件清灰冷卻系統(tǒng)的工作方法，清灰和冷卻時(shí)，采用間歇性噴淋，即噴淋-停噴-噴淋的模式運(yùn)行，僅在必要時(shí)進(jìn)行噴淋，顯著減少了水資源的使用，與傳統(tǒng)的連續(xù)噴淋系統(tǒng)相比，可以實(shí)現(xiàn)水資源節(jié)約，節(jié)水效果可達(dá)30％-80％。同時(shí)，減少系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)管道、泵和閥門的機(jī)械磨損，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命和減少維護(hù)成本，通過光伏組件正面間歇性噴淋，避免了噴淋水持續(xù)存在光伏板表面，既可以清灰又可以冷卻，與單獨(dú)清灰無冷卻系統(tǒng)相比，可提高光電轉(zhuǎn)換效率0.5％-5％；與單獨(dú)冷卻無清灰系統(tǒng)相比，可提高光電轉(zhuǎn)換效率0.5％-10％。

21、4.本發(fā)明的光伏組件清灰冷卻系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)，設(shè)有收水槽、過濾元件和收水管，能夠?qū)_洗或降溫后的水再次進(jìn)行收集并送入水箱，實(shí)現(xiàn)了水的循環(huán)利用，節(jié)約了資源，降低了光伏組件清洗和降溫的成本。

22、5.本發(fā)明的光伏組件清灰冷卻系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)，噴嘴采用扁平扇形噴嘴，確保了水的覆蓋均勻性，避免了局部過熱，同時(shí)扁平扇形噴嘴噴出的液滴可形成扇形平面，防止噴淋水濺出光伏組件表面而滴落至地面造成水資源浪費(fèi)，且扁平噴嘴不易堵塞，實(shí)際應(yīng)用時(shí)維護(hù)成本低。