一种基于压缩空气储能的太阳能光伏板自驱动清洁和冷却系统的制作方法

本发明实施例涉及能源，尤其涉及一种提高太阳能光伏板运行发电效率的系统。

背景技术：

1、太阳能是一种可再生资源，而太阳能源光伏板是将太阳能转化为电能的设备。太阳能光伏在替代传统化石燃料发电和减少电力部门碳排放方面发挥着重要作用。然而，尘埃积累和高温可能会导致太阳能光伏的性能和能量转换效率急剧下降。此外，太阳能光伏作为一种可再生电力发电技术，其本质上具备多变特性，并且由于其依赖于随时间和地点变化的太阳能输入，因而不能提供恒定的输出功率。

2、具有高太阳能发电潜力和高太阳辐射水平的地区通常具有较高的环境温度。太阳辐射导致太阳能光伏板表面加热，其模块温度可能比环境温度高25℃。当处于高温，由于光伏带宽减小，太阳能光伏性能就会下降。此外，光伏板上积聚的灰尘会减少照射到光伏板的阳光，从而降低其电能输出。以在沙特阿拉伯东部服务的太阳能光伏模块为例，如果在六个月内不进行清洁，其光伏系统输出功率的降低会高达50％。这个问题对于处在炎热、干旱和偏远地区的大规模光伏农场尤为重要。因此，光伏板冷却和定期清洁对于减轻性能退化和保持高能量转换效率至关重要。

3、目前，已开发有多种技术应用于太阳能光伏板的冷却和清洁。用水清洁作为一种传统的方法，不仅可以去除灰尘，还可以冷却光伏板。尽管有效，但用水清洁的方法不适用于安装在干旱沙漠地区的大型太阳能光伏装置，因为这些地区存在水资源短缺的情况。手动或机械辅助刷洗是另一种基本的光伏清洁方法。然而，粗糙的机械式刷洗可能会损坏光伏板表面，导致太阳能光伏的效率和使用寿命降低。还有一些技术，如表面振动、声波和电动静电防尘等，已被利用来去除或防止落在太阳电池上的灰尘，从而提高太阳能光伏的使用性能。然而，相对高昂的成本和复杂的结构，限制了这些技术在大规模、偏远地区太阳能光伏中的应用。此外，这些技术不具备光伏冷却效果，同时，在湿润气候下的安全使用问题也必须得到考虑。

4、很多大型光伏阵列位于炎热、多尘和偏远的地区；因此，需要一种自给自足、结构简单、无水和低成本的解决方案，来有效减轻灰尘和高温对太阳能光伏板的影响。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于提高太阳能光伏板运行发电的自驱动清洁和冷却系统，节约化石能源的消耗，减少环境污染，实现能源脱碳的目标。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于压缩空气储能的太阳能光伏板自驱动清洁和冷却系统，该系统包括电源转换器、压缩空气储能子系统，气阀，喷嘴阵列子系统，空气输送管组件和智能控制子系统。本文中，“系统”将被用于代表该系统或该发明。太阳能光伏板产生的电能，用于驱动一个或多个空气压缩机，产生压缩空气，并储存到储气罐(压缩空气储能子系统)。气阀控制释放储存的压缩空气，通过喷嘴阵列子系统形成吹扫过太阳能光伏板表面的气流。压缩空气子系统，气阀和喷嘴阵列子系统通过管道组件相连接。整个系统的运行由智能控制子系统控制。

3、因此，通过智能管理，系统可以自动产生压缩空气，并将其存储在储气罐中，用于清洁和冷却太阳能光伏板。系统无需人力或外部电源，并且不依赖于水来清洁和冷却太阳能光伏板。这提供了一种低成本的技术；该技术可用于在减轻炎热、多尘和偏远的地区光伏板的污染和高温影响。直接将能量存储系统与可再生发电技术集成，可实现对可变可在生能源发电下的负荷管理。

4、可选的，系统包括一个压缩空气储能子系统。所述压缩空气储能子系统包括一个或多个空气压缩机，一个或多个储气罐，其中一个或多个空气压缩机通过管道组件连接到一个或多个储气罐。

5、可选的，系统包括一个或多个气阀，通过管道组件连接到一个或多个储气罐。

6、管道组件包括用于气体传输的气管、分支、连接器和定位支架组成。

7、可选的，系统包括一个喷嘴阵列子系统。所述喷嘴阵列子系统包括二个或多个喷嘴，其中至少一个或多个喷嘴布置在太阳能光伏板的顶部位置，至少一个或多个喷嘴布置在太阳能光伏板的底部位置或侧面位置或各种选定的位置。其中至少一个或多个喷嘴通过管道组件连接到一个或多个气阀。

8、一个或多个喷嘴可以产生均匀的气流或所需要的湍流气流，以执行太阳能光伏板的清洁和冷却功能。

9、其中布置在太阳能光伏板顶部位置的任意一个或多个喷嘴出口均朝向太阳能光伏板底部。因此，布置在太阳能光伏板顶部位置的一个或多个喷嘴可以充分利用重力吹走沉积在倾斜太阳能光伏板表面上的灰尘。

10、其中布置在太阳能光伏板底部位置的任意一个或多个喷嘴出口均朝向太阳能光伏板的右侧或左侧。因此，布置在太阳能光伏板底部位置的一个或多个喷嘴可以吹走从光伏板顶部吹下，积累在光伏板底部的灰尘。

11、太阳能光伏板产生的一部分电能用于生产压缩空气。通过控制，压缩空气的生产可以采用太阳能光伏板产生的多余电能和在用电低峰产生的电能进行。因此，系统可以帮助实现太阳能光伏板的稳定电能输出，并可以响应电网负载平衡的需求。

12、使用系统进行冷却和清洁，可提高太阳能光伏发电的效率。由于效率提高而产生的额外电能大于压缩用于冷却和清洁太阳能光伏板的空气所需的电能。也就是说，系统的运行产生了正能量回报，或者能源回报率为正。系统是一种自给自足的主动冷却和清洁系统，可以根据应用环境，长周期智能地实施压缩空气的生成和太阳能光伏板的清洁和冷却。

技术特征：

1.一种基于压缩空气储能的太阳能光伏板自驱动清洁和冷却系统，应用于提高太阳能光伏板的发电效率，其特征在于，包括电源转换器、压缩空气储能子系统，气阀，喷嘴阵列子系统，空气输送管组件和智能控制子系统。

2.根据权利要求1所述的自驱动清洁和冷却系统，其特征在于，包括一个或多个电源转换器，用于转换太阳能光伏板产生的电能，驱动空气压缩机的电机，以产生压缩空气。

3.根据权利要求1所述的自驱动清洁和冷却系统，其特征在于，所述压缩空气储能子系统包括一个或多个空气压缩机，一个或多个储气罐，其中一个或多个空气压缩机通过管道组件连接到一个或多个储气罐。

4.根据权利要求1所述的自驱动清洁和冷却系统，其特征在于，包括一个或多个气阀，通过管道组件连接到一个或多个储气罐。

5.根据权利要求1所述的自驱动清洁和冷却系统，其特征在于，所述喷嘴阵列子系统包括至少一个或多个喷嘴，布置在能够发挥最佳作用的位置，其中至少一个或多个喷嘴通过管道组件连接到一个或多个气阀。

6.根据权利要求5所述的自驱动清洁和冷却系统，其中至少一个或多个喷嘴的结构是特意设计的；喷嘴具有适合进行太阳能光伏板表面清洁和冷却的大小和形状。

7.根据权利要求1所述的自驱动清洁和冷却系统，其特征在于，包括一个智能控制子系统，自动化管理和优化压缩空气的存储和释放的操作和过程，通过清洁和冷却，最大化太阳能光伏板的运行发电效率和工作寿命。

8.根据权利要求7所述的自驱动清洁和冷却系统，其中智能控制子系统集成有智能优化算法和通信模块，以实现无需人为干预的系统智能远程操作。

9.根据权利要求1所述的自驱动清洁和冷却系统，空气压缩机由太阳能光伏板产生的多余电能和在用电低峰产生的电能所驱动。

技术总结本发明公开了一种基于压缩空气储能的太阳能光伏板自驱动清洁和冷却系统，包括电源转换器、压缩空气储能子系统，气阀，喷嘴阵列子系统，空气输送管组件和智能控制子系统。压缩空气子系统，气阀和喷嘴阵列子系统由空气输送管件相连接。太阳能光伏板产生的电能，通过电源转换器驱动压缩机，产生压缩空气并储存到储气罐。通过气阀的调节，储存的压缩空气得到释放，经过空气输送管组件和安装在太阳能光伏板的喷嘴阵列子系统，形成吹扫过太阳能光伏板表面的气流。在该气流的作用下，太阳能光伏板得到清洁和冷却，提高了其运行发电效率，延长了其工作寿命。整个系统的运行通过智能控制子系统得到自动控制，针对不同的运行工况，保证系统的高效运行。本发明公开的基于压缩空气储能的太阳能光伏板自驱动清洁和冷却系统，可充分利用太阳能光伏板的多余电能和用电低谷产生的电能，智能化地存储和释放太阳能光伏板的清洁和冷却介质——压缩空气，提升了可再生能源的使用效率和使用寿命，节约化石能源的消耗，减少环境污染，有助于实现能源脱碳的目标。技术研发人员：王吉红,李大成,马库斯·乔纳森·金受保护的技术使用者：英国ACC太阳能有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29