一种呼吸式光伏散热系统、光伏系统及降温方法与流程

1.本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种呼吸式光伏散热系统、光伏系统及降温方法。


背景技术：

2.光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的技术，光伏组件在发电的同时，自身吸收太阳的热量，加上发电自身产热，导致光伏组件温度升高，光伏组件温升在5～30℃不等；光伏发电是负温度系数，即光伏组件温度越高，发电量越低，每升高1℃，发电量损失0.35％左右，年发电量损失最大近8％，对光伏电站收益产生巨大影响。
3.目前多通过通风、抽/吹风、喷洒水、背部水冷及背部增加散热翅片等方式，带走光伏组件的热量，从而进行散热降温。但是这些方法多是在光伏系统上叠加结构复杂、成本高昂的散热系统，散热系统本身有初始投资高、故障率高、使用成本高等缺点，且其使用场景较窄，使得散热系统在光伏系统中一直未得到较好的应用。
4.综上所述，如何解决光伏散热系统成本高的问题已经成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种呼吸式光伏散热系统、光伏系统及降温方法，以解决光伏系统的散热系统成本高的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种呼吸式光伏散热系统，包括呼吸室和用于驱动所述呼吸室执行呼吸动作的动力机构，所述呼吸室具有第一通气口和第二通气口，所述第一通气口和所述第二通气口这二者中的一者为吸气口，另一者为呼气口，且二者交替开闭以使所述呼吸室能够完成呼吸动作；
8.所述第一通气口和所述第二通气口这两者中的至少一者与光伏系统的光伏组件接触的气流环境互通。
9.可选地，所述第一通气口和所述第二通气口均与所述光伏组件接触的气流环境互通。
10.可选地，所述第一通气口与所述光伏组件接触的气流环境互通，所述第二通气口与所述光伏组件远离的气流环境互通。
11.可选地，所述第一通气口包括上表面通气口和/或下表面通气口；其中，所述上表面通气口与所述光伏组件的上表面接触的气流环境互通；所述下表面通气口与所述光伏组件的下表面接触的气流环境互通。
12.可选地，当所述第一通气口为呼气口且包括所述上表面通气口时，所述上表面通气口沿所述光伏组件的上表面出风吹扫。
13.可选地，当所述第一通气口为呼气口且包括所述下表面通气口时，所述下表面通气口沿所述光伏组件的下表面出风吹扫。
14.可选地，所述第一通气口为吸气口，所述第二通气口为呼气口，且所述第二通气口与取暖供应管路的进口连通。
15.可选地，所述第一通气口为呼气口，所述第二通气口为吸气口，且所述呼吸室内和/或所述第二通气口处设置有制冷器。
16.可选地，所述呼吸室内和/或所述吸气口处设置有蓄能组件，所述蓄能组件能够储存热能和/或冷量。
17.可选地，所述呼吸室安装于相邻两组光伏方阵之间。
18.可选地，所述呼吸室安装于所述光伏组件的下表面与用于安装光伏支架的基底之间。
19.可选地，所述动力机构包括执行机构和控制器，所述执行机构用于调节呼吸室的容积以实现呼吸动作，所述控制器至少用于控制所述执行机构动作。
20.可选地，所述吸气口通过第一控制阀操控开闭，所述呼气口通过第二控制阀操控开闭，所述第一控制阀和所述第二控制阀均连接于所述控制器；所述控制器还用于控制所述第一控制阀和所述第二控制阀交替开闭及以使所述呼吸室能够完成呼吸动作。
21.可选地，还包括采集器，所述采集器用于采集所述光伏组件接触的气流环境温度，所述控制器能够根据所述采集器所采集的温度信息调节所述呼吸室的呼吸频率和/或呼吸量。
22.可选地，所述控制器能够控制所述呼吸室在不同时间段执行各自所述时间段所匹配的呼吸频率和/或呼吸量。
23.可选地，所述吸气口设置有用于单向进气的单向阀，所述呼气口设置有用于单向出气的单向阀。
24.相比于背景技术介绍内容，上述呼吸式光伏散热系统，包括呼吸室和用于驱动呼吸室执行呼吸动作的动力机构，呼吸室具有第一通气口和第二通气口，第一通气口和第二通气口这二者中的一者为吸气口，另一者为呼气口，且二者交替开闭以使呼吸室能够完成呼吸动作；第一通气口和第二通气口这两者中的至少一者与光伏系统的光伏组件接触的气流环境互通。该呼吸式光伏散热系统，在实际应用过程中，当动力机构驱动呼吸室执行吸气动作时，吸气口开启且呼气口关闭，此时呼吸室内储气，当动力机构驱动呼吸室执行呼气动作时，呼气口开启且吸气口关闭，此时呼吸室将储气通过呼气口喷出，由于第一通气口和第二通气口这两者中的至少一者与光伏系统的光伏组件接触的气流环境互通，因此能够对光伏组件接触的气流环境进行搅动，继而有助于使光伏组件接触的气流与周边空气环境热交换，从而实现散热降温的目的，此散热系统以呼吸室的方式实现散热，结构更加简单，散热效率高，仅需较小的能量即可实现较大的气流搅动效果，散热系统的初始投资成本、故障率和使用成本均比较低，大大降低了光伏散热系统的成本。
25.另外，本发明还提供了一种光伏系统，包括光伏组件、逆变器和光伏散热系统，该光伏散热系统为上述任一方案所描述的呼吸式光伏散热系统，由于前述呼吸式光伏散热系统具有上述技术效果，因此具有该呼吸式光伏散热系统的光伏系统也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
26.可选地，当第一通气口为呼气口且沿所述光伏组件吹扫位置布置，所述光伏组件配备有可视化设备，所述呼气口能够根据所述可视化设备或所述逆变器反馈的遮盖物位置定点吹扫。
27.此外，本发明还提供了一种光伏系统的降温方法，该方法为通过前述任一方案所描述的呼吸式光伏散热系统对光伏组件进行降温，具体步骤如下：
28.响应于降温操作指令，控制呼吸室执行呼吸动作。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例提供的呼吸式光伏散热系统的俯视结构示意图；
31.图2为本发明实施例提供的呼吸式光伏散热系统的主视结构示意图；
32.图3为本发明实施例提供的动力机构驱动呼吸室吸气的结构示意图(空心箭头代表运动方向)；
33.图4为本发明实施例提供的动力机构驱动呼吸室呼气的结构示意图(空心箭头代表运动方向)；
34.图5为本发明实施例提供的呼吸室的呼吸频率与时间段的对应关系示意图；
35.图6为本发明实施例提供的呼吸室的呼吸频率与温度的对应关系示意图；
36.图7为本发明实施例提供的呼吸室的呼吸量与温度的对应关系示意图。
37.其中，图1-图7中：
38.呼吸室1、第一通气口11、上表面通气口11a、下表面通气口11b、第二通气口12、动力机构2、光伏组件3、基底4。
具体实施方式
39.本发明的核心在于提供一种呼吸式光伏散热系统、光伏系统及降温方法，以解决光伏系统的散热系统成本高的问题。
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.请参阅图1-图7，本发明实施例提供了一种呼吸式光伏散热系统，包括呼吸室1和用于驱动呼吸室1执行呼吸动作的动力机构2，呼吸室1具有第一通气口11和第二通气口12，第一通气口11和第二通气口12这二者中的一者为吸气口，另一者为呼气口，且二者交替开闭以使呼吸室1能够完成呼吸动作；第一通气口11和第二通气口12这两者中的至少一者与光伏系统的光伏组件3接触的气流环境互通。
42.该呼吸式光伏散热系统，在实际应用过程中，当动力机构2驱动呼吸室1执行吸气动作时，吸气口开启且呼气口关闭，此时呼吸室1内储气，当动力机构2驱动呼吸室1执行呼
气动作时，呼气口开启且吸气口关闭，此时呼吸室1将储气通过呼气口喷出，由于第一通气口11和第二通气口12这两者中的至少一者与光伏系统的光伏组件3接触的气流环境互通，因此能够对光伏组件3接触的气流环境进行搅动，继而有助于使光伏组件3接触的气流与周边空气环境热交换，从而实现散热降温的目的，此散热系统以呼吸室的方式实现散热，结构更加简单，散热效率高，仅需较小的能量即可实现较大的气流搅动效果，散热系统的初始投资成本、故障率和使用成本均比较低，大大降低了光伏散热系统的成本。
43.这里需要说明的是，上述呼吸室1具体可以安装于相邻两组光伏方阵之间；也可以安装于光伏组件3的下表面与用于安装光伏支架的基底4(比如屋顶彩钢瓦)之间。实际应用过程中，可以根据具体布置需求选择对应的布置位置。
44.另外，本领域技术人员都应该能够理解的是，吸气口和呼气口这两者交替开闭是指当动力机构2驱动呼吸室1执行吸气动作时，吸气口开启且呼气口关闭；当动力机构2驱动呼吸室1执行呼气动作时，呼气口开启且吸气口关闭。
45.在一些具体的实施方案中，上述第一通气口11和第二通气口12均可以设计成与光伏组件3接触的气流环境互通的形式。通过设计成该种形式，动力机构2驱动呼吸室1执行呼吸动作的过程中，不论是呼气动作还是吸气动作均能够对光伏组件3接触的气流环境进行搅动，提高散热性能。
46.在一些更具体的实施方案中，上述第一通气口11可以设计成与光伏组件3接触的气流环境互通的形式，同时第二通气口12可以设计成与光伏组件3远离的气流环境互通的形式。通过设计成该种形式，动力机构2驱动呼吸室1执行呼吸动作的过程中，能够将外环境(也即远离光伏组件3的气流环境)的气流与光伏组件3接触的气流进行气流交换，散热效率更高更快。
47.需要说明的是，第二通气口12可以延伸至光伏区外，甚至当第二通气口12为吸气口时，其还可延伸至制冷装置，实际应用过程中，可以根据具体需求进行配置。
48.进一步的实施方案中，上述第一通气口11具体可以包括上表面通气口11a，也可以包括下表面通气口11b，还可以同时包括上表面通气口11a和下表面通气口11b；其中，上表面通气口11a与光伏组件3的上表面接触的气流环境互通；下表面通气口11b与光伏组件3的下表面接触的气流环境互通。实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择。
49.在一些更具体的实施方案中，当第一通气口11为呼气口且包括上表面通气口11a时，上表面通气口11a沿光伏组件3的上表面出风吹扫。通过该种布置方式，不仅能够实现对光伏组件3的上表面吹扫散热效果，而且能够实现对光伏组件3上表面吹扫除尘的效果。
50.在一些更具体的实施方案中，当第一通气口11为呼气口且包括下表面通气口11b时，下表面通气口11b沿光伏组件3的下表面出风吹扫。通过该种布置方式，不仅能够实现对光伏组件3的下表面吹扫散热效果，而且能够实现对光伏组件3下表面吹扫除尘的效果。
51.在一些更具体的实施方案中，上述当第一通气口11为吸气口，第二通气口12为呼气口时，第二通气口12可以与取暖供应管路(比如室内供暖管路，具体可以是生活用供暖，也可以是工业用暖)的进口连通。通过设计成该种结构形式，能够使得能源利用更加充分，避免能源浪费。
52.在一些具体的实施方案中，当第一通气口11为呼气口，第二通气口12为吸气口时，呼吸室1内和/或第二通气口12处可以设置有制冷器，通过设计制冷器能够使得进入呼吸室
1的气流温度更低，更加适用于散热，有助于提升散热效果。
53.在一些更具体的实施方案中，上述呼吸室1内可以设计有蓄能组件，对应吸气口处也可以设置有蓄能组件，其中，蓄能组件能够储存热能和/或冷量。通过设计蓄能组件能够对能量进行储存，提升冷量和热能供应的持续性。
54.比如，当第一通气口11为吸气口，第二通气口12为呼气口，且第二通气口12可以与取暖供应管路的进口连通时，蓄能组件能够有效储存光伏组件白天产生的热能，能够对白天产生热能气道节流储存的目的。
55.又比如，当第一通气口11为呼气口，第二通气口12为吸气口时，蓄能组件能够有效储存夜间冷量，继而到白天在对光伏组件进行吹扫换热，能源利用率更高，散热效果更好。
56.在一些具体的实施方案中，上述动力机构2具体包括执行机构和控制器，执行机构用于调节呼吸室1的容积以实现呼吸动作，控制器至少用于控制执行机构动作。其中，呼吸室1具体可以采用气囊的结构形式，且该气囊在不受外力时能够保持其原有的基本形态，通过在气囊内部设计对应的伸缩机构，该伸缩机构的两端分别与气囊的两个相对面固定，继而通过伸缩机构做伸缩运动，即可实现呼吸室的容积调节。具体地，当呼吸室执行吸气动作时，伸缩机构驱动气囊膨胀；当呼吸室执行呼气动作时，伸缩机构驱动气囊收缩。
57.当然可以理解的是，呼吸室1设计成气囊的结构形式，仅仅是本发明实施例的举例而已，实际应用过程中，还可以设计成其他结构形式，比如呼吸室1还可以设计成活塞缸的结构形式等，只要能够实现呼吸室的容积调节即可。
58.进一步的实施方案中，上述吸气口具体可以通过第一控制阀操控开闭，呼气口可以通过第二控制阀操控开闭，第一控制阀和第二控制阀均连接于控制器；控制器能够控制第一控制阀和第二控制阀交替开闭及以使呼吸室1能够完成呼吸动作。具体地，当呼吸室1吸气时，控制器控制第一控制阀开启，同时控制第二控制阀关闭，此时执行机构驱动呼吸室1容积变大储存气体；当呼吸室1呼气时，控制器控制第一控制阀关闭，同时控制第二控制阀开启，此时执行机构驱动呼吸室1容积变小挤压气流自呼气口喷出。其中，第一控制阀和第二控制阀具体均优选采用电磁控制阀。
59.当然可以理解的是，吸气口通过第一控制阀操控开闭，呼气口通过第二控制阀操控开闭的方式，仅仅是本发明实施例的举例而已，实际应用过程中，还可以在吸气口处设置用于单向进气的单向阀，呼气口处设置用于单向出气的单向阀，通过设计单向阀的方式，呼吸室1在执行呼吸动作时，仅需控制动力机构动作即可，无需对阀体进行额外控制，控制更加方便且不存在阀体开启与动力机构动作不匹配的情况。
60.在一些更具体的实施方案中，上述呼吸式光伏散热系统，还可以包括采集器，该采集器能够采集光伏组件3接触的气流环境温度，控制器能够根据采集器所采集的温度信息调节呼吸室1的呼吸频率和/或呼吸量。通过将呼吸室1的呼吸频率和呼吸量，能够根据具体的散热需求配对应的散热参数，在保证散热需求的前提，能够有效节能。
61.如图6所示，根据光伏阵列周边空气的温升，调整呼吸室按照不同的呼吸频率动作，随着温升的增加，相应提高呼吸频率。
62.如图7所示，根据光伏阵列周边空气的温升，调整呼吸室按照不同的呼吸量，随着温升的增加，相应提高呼吸量。
63.此外，还可以结合温升，统一调整呼吸频率与呼吸量。实际应用过程中，可以根据
实际需求进行选择。
64.在一些具体的实施方案中，光伏系统上可以装载有多个呼吸室1，各个呼吸室可以通过各自对应的控制器独立控制，该种控制方法的优点在于，不同光伏方阵的温度具有一定的差异，独立控制能够更好为光伏方阵匹配更适合的散热控制逻辑。
65.当然可以理解的是，各个呼吸室也可以通过一个控制器集成控制，该种控制方式的优点在于控制逻辑更加简单，实际应用过程中可以根据实际需求进行选择。
66.在一些更具体的实施方案中，上述控制器能够控制呼吸室1在不同时间段执行各自时间段所匹配的呼吸频率，当然控制器也可以设计成能够控制呼吸室1在不同时间段执行各自时间段所匹配的呼吸量，又或者结合时间，统一调整呼吸频率与呼吸量。实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择。
67.比如，参照图5，可设置每天的开启/停止时间，在早上9时开始低频率呼吸，11时高频呼吸，15时分回归低频呼吸，直至18时停止。低频、高频及时刻的具体值，可根据实际设定；低频、高频的转化可以是台阶式的，也可以是渐变式的。
68.另外，本发明还提供了一种光伏系统，包括光伏组件、逆变器和光伏散热系统，该光伏散热系统为前述任一方案所描述呼吸式光伏散热系统。由于前述呼吸式光伏散热系统具有上述技术效果，因此具有该呼吸式光伏散热系统的光伏系统也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
69.进一步的实施方案中，当第一通气口11为呼气口且沿光伏组件3吹扫位置布置，光伏组件3可以配备有可视化设备，呼气口能够根据可视化设备或逆变器反馈的遮盖物位置定点吹扫。通过配备可视化设备，能够更有效的避免遮盖物的存在，继而有效避免了热斑。
70.此外，本发明还提供了一种光伏系统的降温方法，该方法为通过前述任一方案所描述呼吸式光伏散热系统对光伏组件进行降温，具体步骤如下：
71.响应于降温操作指令，控制呼吸室1执行呼吸动作。
72.另外需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
73.应当理解，本技术中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。
74.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
75.其中，在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，在本技术实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
76.以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
77.本技术中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
78.还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
79.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。