一种光伏电站智能优化降温系统的制作方法

1.本发明涉及光伏技术领域，尤其是一种光伏电站智能优化降温系统。


背景技术：

2.随着能源价格的上涨，开发利用新能源成为当今能源领域研究的主要课题。由于太阳能具有无污染、无地域性限制、取之不竭等优点，研究太阳能发电成为开发利用新能源的主要方向，利用太阳能组件发电是当今人们使用太阳能的一种主要方式。
3.光伏组件在发电过程中会产生热量，而光伏组件随着温度的增加，其发电效率会变低，每增加1℃，发电量减少0.38％到0.48％左右，在炎热的夏季，光伏组件的温度高达60℃以上，组件的实际发电功率减少13.3％。随着建筑光伏一体化的推广，bipv光伏组件应用越来越多，屋顶光伏组件底部空气不流通或者只留很少的空间进行散热，这样光伏组件的温度增加的更多，可以达到70℃，而带来的是光伏电站实际的发电效率更加降低以及光伏组件的使用寿命下降。
4.实际光伏组件在户外应用工作时候还面临灰尘的污染影响，在长期没有清洗下，表面的灰尘就影响表面的透光率，最终影响组件的实际发电量，导致电站收益下降。在光伏的表面通过水降温，这个概念很早就有提出，但如何来实现和控制就一直没有真正意义的落地办法。


技术实现要素：

5.本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种光伏电站智能优化降温系统，本发明的技术方案如下：
6.一种光伏电站智能优化降温系统，该系统包括：纵向不漏水的光伏电站方阵、蓄水设备、喷头和水流控制设备，光伏电站方阵沿着光伏电站方阵上沿开始向下倾斜铺设在支架上，光伏电站方阵包括实验纵向方阵组和主体纵向方阵组，喷头设置在光伏电站方阵上沿；
7.水流控制设备通过多点分布的控制水流方式控制实验纵向方阵组处的喷头按不同的水流控制数据将水喷淋在实验纵向方阵组的表面，统计实验纵向方阵组在不同的水流控制数据下的方阵稳态发电量，确定得到最优发电量对应的水流控制数据作为目标水流控制数据；
8.水流控制设备通过多点分布的控制水流方式控制主体纵向方阵组处的喷头按照目标水流控制数据将蓄水设备中的水喷淋在主体纵向方阵组表面，光伏电站方阵上流下的水回收至蓄水设备中。
9.其进一步的技术方案为，目标水流控制数据包括水流的流量、流速和出水状态，出水状态包括出水宽度和/或出水高度。
10.其进一步的技术方案为，水流控制设备对实验纵向方阵组进行若干次试验，每次试验时在最优数据区间内按对应的采样步长在若干个不同的水流控制数据下进行试验并
确定实验纵向方阵组的方阵稳态发电量，确定最大发电量所在的数据区间作为下一次试验时的最优数据区间，且下一次试验对应的采样步长小于当前试验对应的采样步长，试验直至达到预设精度时确定目标水流控制数据。
11.其进一步的技术方案为，当满足预定条件时，水流控制设备重新确定目标水流控制数据，并按照重新确定的目标水流控制数据将蓄水设备中的水喷淋在主体纵向方阵组表面；
12.其中，预定条件包括间隔预定时间后和/或满足预定气象条件；当相对于上一次确定目标水流控制数据时的温度波动范围超过温差阈值，和/或，相对于上一次确定目标水流控制数据时的风速波动范围超过风速差阈值时确定满足预定气象条件。
13.其进一步的技术方案为，蓄水设备至少包括设置在光伏电站方阵下方的底部蓄水池，水流控制设备通过底部蓄水池中的水泵将水经由喷头喷淋在光伏电站方阵表面，光伏电站方阵上流下的水回收至底部蓄水池。
14.其进一步的技术方案为，蓄水设备还包括设置在光伏电站方阵上沿上的蓄水罐，喷头连接光伏电站方阵上沿的蓄水罐的底部，蓄水罐连通底部蓄水池中的水泵，水流控制设备在预定时间段控制水泵将底部蓄水池中的水注入蓄水罐中。
15.其进一步的技术方案为，底部蓄水池中还设置有过滤网，水泵设置在过滤网上方，光伏电站方阵上流下的水回收至底部蓄水池底部的过滤网下方，回收的水经过滤网过滤后由水泵注入至喷头。
16.其进一步的技术方案为，底部蓄水池的底部还设置有排污口，排污口打开时将底部蓄水池底部的过滤网下方的杂质排出。
17.其进一步的技术方案为，底部蓄水池直接由自然水域实现。
18.其进一步的技术方案为，系统还包括漏水槽和下水管，漏水槽设置在光伏电站方阵的下沿处，漏水槽通过下水管连通至蓄水设备，漏水槽用于收集光伏电站方阵上流下的水和/或雨水，并通过下水管回收至蓄水设备中。
19.本发明的有益技术效果是：
20.本技术公开了一种光伏电站智能优化降温系统，该系统通过试验统计动态拟合推演确定最高发电量对应的水流控制数据，可以及时调整喷淋的水流，减少光伏电站方阵温度以增加发电量，使整个电站发电量最大化，同时还可以清除光伏电站方阵上的灰尘，再次提升光伏电站方阵的发电量，也可以免去定期清洁的费用。利用废水和雨水收集功能，形成循环水系统，可以提高水资源利用率，节省水的成本，减少光伏电站方阵的使用成本，同时可以有效利用峰谷时段进行注水设置，达到成本最小化。
附图说明
21.图1是本技术的光伏电站智能优化降温系统的一个实施例的结构图。
22.图2是光伏电站方阵的铺设示意图。
23.图3是一个实例中在确定目标水流控制数据时的第一次试验结果。
24.图4是一个实例中在确定目标水流控制数据时的第二次试验结果。
25.图5是一个实例中在确定目标水流控制数据时的第三次试验结果。
26.图6是本技术的光伏电站智能优化降温系统的另一个实施例的结构图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
28.本技术公开了一种光伏电站智能优化降温系统，请参考图1和6，该系统包括纵向不漏水的光伏电站方阵1、蓄水设备、喷头2和水流控制设备3。光伏电站方阵1包括沿着光伏电站方阵上沿开始向下倾斜铺设在支架上，本技术将光伏电站方阵上沿至下沿的方向定义为纵向，光伏电站方阵在纵向排布有多行，沿着上/下沿的走向排布有多列，如图2以光伏电站方阵排布在屋檐上为例，则上沿通常指屋脊、下沿指屋檐，光伏电站方阵可以包括两侧对称的排布结构。光伏电站方阵包括实验纵向方阵组和主体纵向方阵组，纵向方阵组是指组件电性连接为纵向连接，也即纵向的上下组件电性连接，纵向组件数量可以为1到n，n为大于1的正整数。实验纵向方阵组和主体纵向方阵组分别包括若干列且均具有纵向不漏水特征，实验纵向方阵组的规模小于主体纵向方阵组，如图2中虚线部分为实验纵向方阵组、其余部分为主体纵向方阵组。喷头2设置在光伏电站方阵上沿处。
29.水流控制设备通过多点分布的控制水流方式控制实验纵向方阵组处的喷头按不同的水流控制数据将水喷淋在实验纵向方阵组的表面，统计实验纵向方阵组在不同的水流控制数据下的方阵稳态发电量，方阵稳态发电量是指测试预定时长后得到的一个发电量，预定时长可以根据自定义设置，比如可以设置为10分钟、30分钟或者1小时。确定得到最优发电量对应的水流控制数据作为目标水流控制数据。具体的，水流控制设备通过多点分布的控制水流方式进行统计对应的方阵稳态发电量，通过计算模拟拟合最佳发电量来推算理想的水流控制数据，再按照推算得到的水流控制数据动态调整多点分布的控制水流方式，重新收集统计实验纵向方阵组的方阵稳态发电量，通过对比优化，确定最优发电量，并锁定此时的水流控制数据。
30.目标水流控制数据是根据试验统计数据确定的最高发电量对应的水流控制数据，可选的，目标水流控制数据包括水流的流量、流速和出水状态，出水状态包括出水宽度和/或出水高度，较优的出水状态可以让水能够均匀的覆盖光伏电站方阵的表面，减少光伏电站方阵表面水雾的现象。同时，在光伏电站方阵正面喷水方式进行作业，在减少光伏电站方阵温度增加发电量的同时还可以清除光伏电站方阵上的灰尘，再次提升光伏电站方阵的发电量，也可以免去定期清洁的费用。
31.在一个实施例中，试验过程为：水流控制设备对实验纵向方阵组进行若干次试验，每次试验时在最优数据区间内按对应的采样步长在若干个不同的水流控制数据下进行试验并确定实验纵向方阵组的方阵稳态发电量，确定最大发电量所在的数据区间作为下一次试验时的最优数据区间，最大发电量所在的数据区间的区间范围可以自定义。且下一次试验对应的采样步长小于当前试验对应的采样步长，因此下一次试验的精度高于当前试验的精度，试验直至达到预设精度时确定目标水流控制数据。第一次试验时的最优数据区间可以为预设的区间。
32.比如以保持水流状态不变、仅调整水流大小为例，在同等单位下，第一次试验在1
‑
5范围内、按采样步长为1依次在水流大小在1、2、3、4、5时进行试验，试验结果如图3所示，确定水流大小为3时发电量最大，由此可以选定2～4所在的数据区间作为下一次试验时的最优数据区间。第二次试验时，在最优数据区间2～4范围内、按采样步长为0.5依次在水流大小在2、2.5、3、2.5、4时进行试验，试验结果如图4所示，确定水流大小为3时发电量最大，由
此可以选定2.5～3.5所在的数据区间作为下一次试验时的最优数据区间。第三次试验时，在最优数据区间2.5～3.5范围内、按采样步长为0.1依次进行试验，试验结果如图5所示，确定水流大小为3.2时发电量最大，且试验已经达到预设精度，由此可以确定3.2为最优的水流大小。对于其他参数也是类似调整，由此可以得到目标水流控制数据。
33.在确定目标水流控制数据后，水流控制设备通过多点分布的控制水流方式控制主体纵向方阵组处的喷头按照目标水流控制数据将蓄水设备中的水喷淋在主体纵向方阵组表面，也即在所有光伏电站方阵的表面进行最佳水流降温控制。同时，光伏电站方阵上流下的水回收至蓄水设备中形成循环。
34.在本技术中，目标水流控制数据也是根据实际情况动态调整的，当满足预定条件时，水流控制设备重新确定目标水流控制数据，并按照重新确定的目标水流控制数据将蓄水设备中的水喷淋在主体纵向方阵组表面。预定条件包括间隔预定时间后和/或满足预定气象条件。在该实施例中，当确定目标水流控制数据时，会锁定现场的温度和风速等气象数据，当相对于上一次确定目标水流控制数据时的温度波动范围超过温差阈值，和/或，相对于上一次确定目标水流控制数据时的风速波动范围超过风速差阈值时确定满足预定气象条件，重新动态调整目标水流控制数据。另外当通过相应传感器或者从气象服务器获取到的数据确定当前正在下雨时，可以暂停上述控制机制。
35.本技术的光伏电站智能优化降温系统实际可以有多种变形结构，在一个实施例中，如图1所示，蓄水设备至少包括设置在光伏电站方阵下方的底部蓄水池4，水流控制设备通过底部蓄水池4中的水泵7将水经由喷头2喷淋在光伏电站方阵表面，光伏电站方阵上流下的水回收至底部蓄水池4。在另一个实施例中，蓄水设备还包括设置在光伏电站方阵上沿上的蓄水罐5，喷头2连接蓄水罐5的底部，蓄水罐5通过水管6连通底部蓄水池4中的水泵7，光伏电站方阵上流下的水回收至底部蓄水池4。水流控制设备3控制水泵7将底部蓄水池4中的水注入蓄水罐5中，再由喷头2将蓄水罐5中的水喷淋到光伏电站方阵表面。可选的，水流控制设备3在预定时间段控制水泵将底部蓄水池中的水注入蓄水罐5中，比如可以设定预定时间段为谷电时间段，则可以实现错峰注水。随着本技术提供的智能优化降温系统大量的运行及收集大量工作电站实际数据，对应电站自身的气候指标比如温度/风速、光照幅度等，智能优化降温系统可以进一步的进行优化并建立一个预制的水流控制最优的执行表，条件接近贴合就基于这个最优控制数据进行运行，也可以作为同样地区及安装角度和条件类似的电站提供参考指导控制数据。
36.另外智能优化降温系统在运行过程中，通过软件设置可以让人参与其中，人可以考虑实际电站的气候条件，基于经验和判断做些干预或者调整，为系统的运行增加人力植入的可选变化。
37.可选的，底部蓄水池4中还设置有过滤网8，水泵7设置在过滤网8上方，光伏电站方阵上流下的水回收至底部蓄水池4底部的过滤网8下方，回收的水经过滤网8过滤后由水泵7最终经由喷头2喷淋到光伏电站方阵上，确保最终喷在光伏电站方阵表面的水清洁无颗粒杂质。可选的，底部蓄水池4的底部还设置有排污口，排污口打开时将底部蓄水池底部的过滤网下方的杂质排出。
38.另外当前也有不少光伏电站方阵开始在水面上铺设，包括漂浮或者打桩电站方式。同样可以利用这种通过对比实验来动态收集和锁定最佳发电量的水流控制数据，并在
所有光伏电站方阵的表面进行最佳水流降温控制，实现最优化的组件电站发电量，充分利用自身水资源充分的优势。一方面保持组件表面清洁干净，保持高透光率，也通过水循环降温模式实现最优的发电量输出。因此在另一个实施例中，当光伏电站方阵位于水面上时，则底部蓄水池4直接由自然水域实现，水泵7直接置于自然水域内并通过水管6给喷头2供水。
39.在将光伏电站方阵上流下的水回收至蓄水设备中时，一种实现方式是光伏电站方阵上流下的水直接从屋檐处流入蓄水设备中，比如图6中，直接流入自然水域中。在图1所示的独立使用底部蓄水池时也可以直接将底部蓄水池的开口设置在屋檐下方。另一种实现方式是利用回收设备将光伏电站方阵上流下的水收集回收至蓄水设备中，则可选的，如图1所示，该系统还包括漏水槽9和下水管10，漏水槽9设置在光伏电站方阵下沿处，漏水槽9通过下水管10连通至蓄水设备，漏水槽9用于收集光伏电站方阵上流下的水和/或雨水，并通过下水管10回收至蓄水设备中。
40.以上所述的仅是本技术的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。