[發明專利]一種光伏水泵用電池板冷卻與清掃一體裝置及其工作方法

在審

• 申請號: 201710680429.3
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107547045A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 談明高;馮進升;吳賢芳;劉厚林;王凱;王勇;董亮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42;H02S40/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光伏提水技術領域，具體涉及一種光伏水泵用電池板冷卻與清掃一體裝置領域。

背景技術

石油、煤炭等傳統能源的不斷開采和使用導致了非再生能源不斷減少的能源危機，并且產生了一系列環境污染和溫室效應等問題。因此，太陽能、風能等新型能源受到廣泛應用，它們取之不盡、用之不竭。光伏水泵系統的工作原理是利用光伏產生的伏打效應將太陽能直接轉化為電能，然后通過控制器驅動電機帶動水泵運行進行抽水。光伏水泵系統日出而作，日落而息，無人值守，具有能耗低、節約資源、使用方便等優點，同時能夠有效達到節能、節水、農業增產、增收的目的，已成為未來節能減排的發展方向之一。

在實際運行時，長時間的光照輻射會使太陽能電池板內部溫度升高，光電轉換效率下降，另一方面光伏電池板在室外使用，日積月累的灰塵使得太陽光透射到電池板表面的效率降低，最終均會使光伏水泵的出水量大幅減少。因此，為了提高光伏水泵的出水量，就必須提高太陽能電池板的光電轉換效率。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種光伏水泵用電池板冷卻與清掃一體裝置，以降低電池板周圍的環境溫度和清掃表面灰塵，提高光伏電池的光電轉換效率，延長其壽命，最終提高光伏水泵的運行時間和出水量。它可以在光伏提水系統工作時，通過兩個定時啟動閥的開啟來運行冷卻裝置和噴淋裝置，降低光伏電池板的工作環境溫度，同時可以對光伏電池板的表面進行清掃，提高太陽能轉換電能的效率，實現光伏電池板冷卻與清掃一體化，最終可大幅提高光伏水泵的出水量。

一種光伏水泵用電池板冷卻與清掃一體裝置，包括光伏電池板陣列、光伏電池板安裝支架、水泵、泵出水管路、蓄水池、冷卻水閥、定時啟動閥、冷卻出水管路、噴淋裝置、集水裝置、過濾裝置、控制器；

所述水泵通過泵出水管路與蓄水池聯通，

所述光伏電池板陣列由若干單塊光伏電池板組成，并固定安裝于光伏電池板安裝支架上；單塊光伏電池板背面管路每每連接形成整個光伏陣列背面冷卻管路；

所述冷卻管路的進口通過管路A與泵出水管路連接，所述管路A上設有冷卻水閥；所述冷卻管路的出口通過冷卻出水管路流到蓄水池；

所述噴淋裝置固定安裝于光伏電池板安裝支架上方，噴淋裝置的進口通過管路B與泵出水管路連接，所述管路B上設有定時啟動閥；

所述集水裝置固定安裝于光伏電池板安裝支架下方，在集水裝置下方安裝過濾裝置；

光伏電池板陣列輸出的電能通過控制器驅動水泵抽水至蓄水池；控制器的作用是追蹤最大功率點，這樣才能保證系統在當前氣象條件下獲得最大出水量；水泵抽出的水流一部分直接匯入蓄水池，一部分支流通過冷卻水閥進入冷卻管路對光伏電池板進行降溫，從冷卻管路流出后進入蓄水池，另一部分支流通過定時啟動閥進入噴淋裝置對光伏電池板表面進行清掃及降溫。

所述的光伏電池板陣列中，光伏電池板橫向數目為M，縱向數目為N。

所述單塊光伏電池板背面管路呈Z形式彎曲布置，均勻散熱，連接采用雙向接頭，便于安裝，冷卻管路進口在下，出口在上，使得冷卻效果更佳。

所述的噴淋裝置中噴頭的數量P由光伏電池板橫向數目確定，其中P＝2M，每塊光伏電池板上方均布兩個噴頭。

一種光伏水泵用電池板冷卻與清掃一體裝置的工作方法，包括如下步驟：

(1)控制器利用光伏電池板陣列輸出的電能驅動水泵抽水至蓄水池；

(2)在水泵工作過程中，開啟管路A上的冷卻水閥，冷卻水進入整個光伏陣列背面冷卻管路，所述冷卻管路的出口通過冷卻出水管路流到蓄水池；一天中中午的光照強度和光伏電池板周圍環境溫度都較高，光伏電池板的輸出功率與光照強度成正比，而與周圍環境溫度成反比，通過冷卻水閥的方式對光伏陣列進行冷卻；

(3)在水泵工作過程中，通過開啟管路B上的定時啟動閥，引出水泵抽出的水至噴淋裝置，將水噴灑在光伏陣列表面，對表面的灰塵進行清掃，同時降低了光伏陣列的表面溫度，水流匯入集水裝置內，利用過濾裝置將集水裝置內的水過濾，回收至水源處，節約水資源；

(4)光伏水泵用電池板冷卻與清掃一體裝置工作完成后，蓄水池的流量Q與冷卻水閥和定時啟動閥的開啟關閉有關，其中Q＝Q₁+Q₂-Q₃，

Q₁為泵出水管路出口處的流量，Q₂為冷卻出水管路的流量，Q₃為噴淋裝置中的流量。