一种光伏发电无源冷却方法

1.本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏发电无源冷却方法。


背景技术：

2.中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。
3.众所周知，光伏电池的转化效率与自身的运行温度密切相关，温度越高效率越低。研究数据表明：电池温度每上升 1℃，晶硅电池的光电转化效率就会下降约 0.4%，非晶硅电池大约会下降 0.1%。另外，电池在达到其运行温度上限后，电池温度每上升 10℃，晶硅电池的老化速率将增加一倍。目前光伏发电基本上是架空风冷自然冷却，在实际运行中特别是西北地区炎热季节光伏板的温度会达一百度以上。如果发电期间光伏板平均温度能够冷却下降40℃，每片光伏板年可增加发电量40x0.4%=16%，具有很高的经济效益，因此光伏发电有必要加装冷却装置。
4.cn202222067115.5曾公开了一种太阳能光伏发电节能增效冷却塔，其结构包括：塔体，塔体构造有上通风腔、与上通风腔连通的蒸发腔、以及设于蒸发腔下方的进风腔，其中上通风腔与外界连通；淋水填料，设于蒸发腔内；配水管，设于蒸发腔内，配水管架设在淋水填料的上方，配水管上设置有多个喷嘴；该专利中通过在筒体的外壁设置太阳能电池板给电机供电，从而电机在启动之后能够引导扇叶转动，增加塔体内气流的交换速率，避免塔体内部角落的空气无法及时的换出。
5.cn201020689851.9曾公开了一种太阳能驱动机力通风冷却塔，具有进行太阳能发电的光伏发电装置和冷却装置，光伏发电装置的电力输出部分通过并网型逆变器连接冷却装置的动力部分，光伏发电装置的光伏组件安装在冷却装置的冷却塔平台上。该实用新型利用光伏发电装置结合外部电网并网接入冷却装置，从而减少冷却塔的一次性能源消耗，并使冷却塔夏天效率更高。
6.上述现有用于太阳能发电机组冷却的设备，均需要耗费电能作为动力。故如何设计一种无需额外耗费电能的无源冷却方法，成为本领域技术人员有待考虑解决的问题。


技术实现要素：

7.针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够无需耗费额外电能的光伏发电无源冷却方法。
8.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种光伏发电无源冷却方法，其特征在于，利用冷却液的蒸发将光伏板的热量带走至风筒下方入口处，再收集利用太阳能对风筒入口处上方位置加热使得风筒内部形成上升风流，依靠上升风流将被送至风筒入口处的光伏板热量带走，实现对光伏板的冷却。
9.这样，利用冷却液蒸发可以快速地带走光伏板的热量，热量送至风筒下方入口处，依靠收集太阳能在对风筒入口处上方加热形成上下温差，产生蒸腾作用，形成上升风流，管内空气形成烟囱效应，管内空气迅速向上流动，加速吸收带走冷却液热量。故无需耗费额外电能，实现了对光伏板的无源冷却，且冷却效率较高，稳定可靠。
10.进一步地，利用沸点相对较低的冷却液将光伏板的热量带走至风筒下方入口处；利用沸点相对较高的换热液收集太阳能并实现对风筒入口处上方位置加热。
11.这样，使得风筒入口处上方位置温度高于入口处位置，更好地形成上升气流将热量带走。
12.进一步地，冷却液在光伏板处蒸发气化后送至风筒下方入口处，再在风筒入口处被风冷液化放热后送回到光伏板处，实现循环。
13.这样，能够实现循环处理，依靠冷却液的循环流动和相变传热，更加高效且持续地实现对光伏板的降温冷却。
14.进一步地，本方法依靠一种光伏发电机组冷却系统实现，所述光伏发电机组冷却系统，包括管道换热结构的光伏板冷却装置、太阳能采热装置和整体呈竖向设置并位于在二者上方的风管，风管下端入口处连通设置有一个竖直向下开口的引风筒，引风筒内靠近下端入口位置设置有用于和光伏板冷却装置换热的第一换热器，引风筒内还设置有换热式进风装置，换热式进风装置包括位于第一换热器上方间隔设置的第二换热器；所述光伏板冷却装置和第一换热器的两个接口连通循环设置，所述太阳能采热装置和第二换热器的两个接口连通循环设置。
15.这样，使用时，依靠光伏冷却装置中冷却液的蒸发对光伏板进行冷却并带走热量，热量被蒸发的冷却液带走至引风筒内并放热冷凝，引风筒内高温空气上升进入风管并形成烟囱效应，将引风筒下端外部空气吸入形成风冷效果。其中设置的第二换热器和太阳能采热装置相连，能够将太阳能采热装置采集的太阳能热量在引风筒上端释放，进一步加热空气更好地产生蒸腾效应，提高吸力，提高风流速度，提高风冷效果。故能够更好地实现对光伏发电机组的无源冷却。
16.进一步地，风管安装固定在光伏发电机组附近的山坡上。这样，利用地形实现高度差风管架设，使得烟囱效应能够实现，更好地节省成本。实施时，如果没有山坡，也可以依靠安装架实现风管的竖向固定安装。
17.进一步地，风管上端间隔支撑设置有挡雨帽。这样，可以防止雨水进入。
18.进一步地，第一换热器为盘管式换热器。具有结构简单，换热效率高的特点。
19.进一步地，所述光伏板冷却装置，包括并列成组式或回旋排列式设置固定在各光伏板下表面的冷却管道，冷却管道内充填有冷却液，各冷却管道上端分别连接到一个冷却液蒸汽管道，下端分别连接到一个冷却液回流管道，使得各冷却管道并联形成冷却管组，所述冷却液蒸汽管道连接到第一换热器上端的接口，所述冷却液回流管道的上端连接到第一换热器下端的接口并形成循环连通。
20.这样，使用时，冷却管道内的冷却液吸收光伏板热量并蒸发形成冷却液蒸气，带走光伏板热量，冷却液蒸汽通过冷却液蒸汽管道进入到引风筒下部的第一换热器，并在其中放热冷凝。冷却液化后的冷却液依靠自重通过冷却液回流管道回流到各光伏板下表面的冷却管道，形成循环。故可以快速高效地实现对光伏板的冷却。
21.进一步地，冷却液的蒸发温度为45℃-55℃（优选为50℃）。该温度能够更好地依靠蒸发实现对对光伏板的冷却并保持光伏板温度的稳定性。实施时冷却液优选采用甲醇实现，方便通过压力控制调节蒸发温度。
22.作为冷却管道的一种安装方式，所述冷却管道直接贴附固定在光伏板的下表面。这样结构简单，实施成本低廉。
23.作为冷却管道的另一种安装方式，所述光伏板下表面封装设置有一层硅油层，所述冷却管道安装在硅油层内。这样依靠硅油层更好地吸收光伏板的热量为光伏板降温，并能够更好地将热量传递到冷却管道内部。
24.进一步地，光伏板冷却装置还包括一个液位保持罐，液位保持罐内填充设置有冷却液且和冷却管组连通设置，液位保持罐内的冷却液高度和各光伏板下表面的冷却管道最高处高度一致。
25.这样，依靠液位保持罐可以良好地保证各光伏板下表面的冷却管道内的冷却液均处于液化状态，更好地保证对光伏板的冷却效果。
26.作为一种方式，液位保持罐和冷却管组并联设置。这样更加方便检修。
27.作为另一种方式，液位保持罐串联在冷却液回流管道上。这样还可以依靠液位保持罐汇聚整合回流的冷却液，使得液位保持效果更加稳定。
28.进一步地，光伏板冷却装置还包括一个压力罐，压力罐内横向设置有一个弹性膜，弹性膜下部空间填充设置有冷却液并和冷却管组联通设置，弹性膜上部空间填充设置有调压气体，压力罐上端还设置有注气口。
29.这样，可以通过注气口为压力罐上部空间注入或者泄放调压气体，进而调节压力罐内部压力，该压力可以通过弹性膜作用到整个光伏板冷却装置系统内，实现对冷却液压力的调节，进而通过压力大改变实现对冷却液蒸发温度的控制调节，进而实现了对光伏板冷却温度和冷却效果的调控。实施时，调压气体采用氮气。性能更加稳定可靠。
30.作为一种结构方式，第二换热器为盘管式换热器。具有结构简单，换热效率高的特点。
31.进一步地，太阳能采热装置，包括一个聚热罐，聚热罐内填充设置有换热液，聚热罐一侧并排连接设置有多个太阳能热管形成太阳能聚热管组，所述太阳能热管的蒸发端向外伸出且冷凝端插入聚热罐并位于换热液内，聚热罐上端连接有换热液蒸汽管道并连接到第二换热器上方的接口，聚热罐侧壁中部连接有换热液回流管道并连接到第二换热器下方的接口并形成循环连通。
32.这样，依靠太阳能热管收集太阳能热量，并对换热液加热升温使其气化，高温的换热液蒸汽从换热液蒸汽管道进入到第二换热器内，在第二换热器内换热降温冷凝并从换热液回流管道回流到聚热罐。这样为第二换热器加热升温，提高引风筒内部的蒸腾作用效果，提高对下方进风的吸力。
33.进一步地换热液的蒸发温度高于冷却液蒸发温度（例如60℃）。这样可以更好地为第二换热器加热，提高蒸腾作用，提高对第一换热器的风冷效果。
34.作为另一种结构方式，第二换热器包括由两块隔板在引风筒内隔出的一个换热腔，换热腔内竖向设置有若干过风管，过风管上下两端密封贯穿固定在两块隔板上，换热腔中部侧壁向外设置有用于换热液流入的接口，换热腔下端向外设置有用于换热液流出的接
口。
35.这样结构简单，实施便捷，工作时高温度的换热液从上方的接口进入到换热腔内，呈包围式对过风管内的空气加热，能够快速地使得过风管内的空气升温并向上流动，产生向下的抽吸效果。故具有换热效率更高，产生向上的抽吸效果更好的优点。
36.进一步地，换热腔外用于换热液流入的接口以及用于换热液流出的接口，具有沿周向均匀布置的多组。这样更加方便和太阳能采热装置的连接。
37.进一步地，所述太阳能采热装置包括固定在第二换热器外周的一个锥台形的底座，底座上表面设置有一圈安装槽，安装槽槽底的内部设置有一个换热液夹层（换热液夹层可以是周向上连通的层状结构或者仅仅和受热管对应的管道式结构），安装槽槽底的上表面位于换热液夹层上方还具有沿周向均匀分布设置的多根受热管，换热液夹层的上端和第二换热器下端的接口连通设置，换热液夹层的下端和受热管的下端连通设置，受热管的上端和第二换热器上方的接口连通设置；安装槽上端槽口处位置，在各受热管上方正对设置有整体呈扇形的螺纹透镜，螺纹透镜中部具有正对受热管的弧形凸起部，弧形凸起部两侧具有螺纹部，螺纹部侧边逐渐向上收拢形成扇形。
38.这样，太阳能采热装置直接安装在引风筒外，避免远距离路径热量损失。该装置结构在引风筒四周均设置了能够采集太阳能热量的结构，无论上午或下午太阳方位如何，均可以很好地采集太阳能为第二换热器供热。其使用时，依靠螺纹透镜可以将照射到底座上的太阳能汇聚到受热管上，对其内的换热液进行加热，使其直接产生气化（换热液采用相变换热的介质时）或者大幅度的受热膨胀（换热液采用膨胀系数高的纯液态介质例如硅油时），使得受热后的换热液向上流动并进入到第二换热器内实现对过风管内部空气的加热。冷却（或冷凝）后的换热液回流到换热液夹层内，并以此实现循环。其中采用的螺纹透镜又名菲涅尔透镜，其形状结构为下表面平整，上表面具有位于中间位置的弧形凸起以及位于两侧的螺纹锯齿结构，弧形凸起和螺纹锯齿结构均能够将照射的光线折向并汇聚到受热管上，其自身的基础结构和原理为成熟的现有技术。本技术中是适应性地调整了其结构外形使其形成了扇形的形状，以巧妙地实现了为呈周向布置的受热管汇聚太阳光加热。故该装置结构能够很好地采集太阳光直接使得受热管内的换热液气化或者受热膨胀而向上流动进入到第二换热器内，实现了换热液的循环流动为第二换热器供热。具有结构简单，换热效率高效稳定的特点。
39.进一步地，受热管上表面设置有吸热涂层。可以更好地吸收太阳光照能量。
40.进一步地，螺纹透镜上表面还间隔设置有玻璃盖板。这样可以更好地保护透镜，保证其聚光效果可靠稳定。
41.进一步地，换热液夹层是和受热管对应的管道式结构。
42.这样不仅结构更加简单，方便安装设置，而且当换热液为硅油时，管道阻力较大，可以更好地防止受热管内受热膨胀的硅油向下流动。
43.进一步地，换热腔内还间隔设置有一个内筒体，所述过风管均位于内筒体内，内筒体上端和上部的隔板之间间隔开口设置，内筒体下端正对用于换热液流出的接口开设有出口。
44.这样是因为太阳在上午或下午光照方向不同，使得不同方向的接口流入到换热液温度不均，故采用了内筒体的结构，使得各方向上的接口进入的换热液在内筒体和换热腔
内壁之间先进行汇聚均温后，再从内筒体上端进入到内部和过气管内的空气实现换热。使得过气管的受热更加均衡，产生的上升气流更加均匀，对第一换热器的风冷效果更加均衡稳定。尤其是当采用的换热液为硅油时，硅油流动性相对气相的换热液更低，故采用该结构可以极大保证了产生风流的均匀性。
45.进一步地，内筒体上端还管道设置有一块顶板，过风管穿过顶板设置，顶板上均匀分布有穿孔。这样，可以更好地使得高温的换热液均匀地进入到内筒体内部，实现均匀的加热，保证风流的均匀性。
46.进一步地，所述顶板呈向下的圆锥形。这样不仅仅有利于流动至此的换热液向下穿过顶板上的穿孔进入到内部，而且可以更好地避免穿孔距离边缘位置远近不同造成高温的换热液进入不均的缺陷，更好地提高内部受热的均匀性。
47.综上所述，本发明充分利用了太阳能受热产生的蒸腾作用实现对光伏发电机组热量的风冷，进而实现了对光伏发电机组的无源冷却。具有太阳能利用效率高，冷却效果好的特点。
附图说明
48.图1为本发明采用的一种光伏发电机组冷却系统的结构示意图。图中箭头表示流动方向。
49.图2为图1中太阳能采热装置的结构示意图。
50.图3为本发明采用的另一种光伏发电机组冷却系统的结构示意图。
51.图4为图3中冷却管道的安装结构示意图。
52.图5为图3中单独底座部分结构的俯视图。
53.图6为图3中单独一个受热管及其上方的螺纹透镜的截面结构示意图。
54.图7为图6中单独一块螺纹透镜的俯视图。
55.图8为图3中单独第二换热器的结构示意图。
具体实施方式
56.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
57.实施方式：一种光伏发电无源冷却方法，本方法利用冷却液的蒸发将光伏板的热量带走至风筒下方入口处，再收集利用太阳能对风筒入口处上方位置加热使得风筒内部形成上升风流，依靠上升风流将被送至风筒入口处的光伏板热量带走，实现对光伏板的冷却。
58.这样，利用冷却液蒸发可以快速地带走光伏板的热量，热量送至风筒下方入口处，依靠收集太阳能在对风筒入口处上方加热形成上下温差，产生蒸腾作用，形成上升风流，管内空气形成烟囱效应，管内空气迅速向上流动，加速吸收带走冷却液热量。故无需耗费额外电能，实现了对光伏板的无源冷却，且冷却效率较高，稳定可靠。
59.实施时，利用沸点相对较低的冷却液将光伏板的热量带走至风筒下方入口处；利用沸点相对较高的换热液收集太阳能并实现对风筒入口处上方位置加热。
60.这样，使得风筒入口处上方位置温度高于入口处位置，更好地形成上升气流将热量带走。
61.实施时，冷却液在光伏板处蒸发气化后送至风筒下方入口处，再在风筒入口处被
风冷液化放热后送回到光伏板处，实现循环。
62.这样，能够实现循环处理，依靠冷却液的循环流动和相变传热，更加高效且持续地实现对光伏板的降温冷却。
63.具体地说，图1-2公开了用于实现本方法的一种光伏发电机组冷却系统，所述光伏发电机组冷却系统，包括管道换热结构的光伏板冷却装置、太阳能采热装置和整体呈竖向设置并位于在二者上方的风管1，风管1下端入口处连通设置有一个竖直向下开口的引风筒2，引风筒2内靠近下端入口位置设置有用于和光伏板冷却装置换热的第一换热器3，引风筒内还设置有换热式进风装置，换热式进风装置包括位于第一换热器3上方间隔设置的第二换热器4；所述光伏板冷却装置和第一换热器3的两个接口连通循环设置，所述太阳能采热装置和第二换热器4的两个接口连通循环设置。
64.这样，使用时，依靠光伏冷却装置中冷却液的蒸发对光伏板进行冷却并带走热量，热量被蒸发的冷却液带走至引风筒内并放热冷凝，引风筒内高温空气上升进入风管并形成烟囱效应，将引风筒下端外部空气吸入形成风冷效果。其中设置的第二换热器和太阳能采热装置相连，能够将太阳能采热装置采集的太阳能热量在引风筒上端释放，进一步加热空气更好地产生蒸腾效应，提高吸力，提高风流速度，提高风冷效果。故能够更好地实现对光伏发电机组的无源冷却。
65.其中，风管1安装固定在光伏发电机组附近的山坡上。这样，利用地形实现高度差风管架设，使得烟囱效应能够实现，更好地节省成本。实施时，如果没有山坡，也可以依靠安装架实现风管的竖向固定安装。
66.其中，风管1上端间隔支撑设置有挡雨帽5。这样，可以防止雨水进入。
67.其中，第一换热器3为盘管式换热器。具有结构简单，换热效率高的特点。
68.其中，所述光伏板冷却装置，包括并列成组式或回旋排列式设置固定在各光伏板6下表面的冷却管道，冷却管道内充填有冷却液，各冷却管道上端分别连接到一个冷却液蒸汽管道7，下端分别连接到一个冷却液回流管道8，使得各冷却管道并联形成冷却管组，所述冷却液蒸汽管道连接到第一换热器3上端的接口，所述冷却液回流管道8的上端连接到第一换热器3下端的接口并形成循环连通。
69.这样，使用时，冷却管道内的冷却液吸收光伏板热量并蒸发形成冷却液蒸气，带走光伏板热量，冷却液蒸汽通过冷却液蒸汽管道进入到引风筒下部的第一换热器，并在其中放热冷凝。冷却液化后的冷却液依靠自重通过冷却液回流管道回流到各光伏板下表面的冷却管道，形成循环。故可以快速高效地实现对光伏板的冷却。
70.其中，冷却液的蒸发温度为45℃-55℃（优选为50℃）。该温度能够更好地依靠蒸发实现对对光伏板的冷却并保持光伏板温度的稳定性。实施时冷却液优选采用甲醇实现，方便通过压力控制调节蒸发温度。
71.其中，所述冷却管道直接贴附固定在光伏板6的下表面。这样结构简单，实施成本低廉。
72.其中，光伏板冷却装置还包括一个液位保持罐9，液位保持罐9内填充设置有冷却液且和冷却管组连通设置，液位保持罐9内的冷却液高度和各光伏板下表面的冷却管道最高处高度一致。
73.这样，依靠液位保持罐可以良好地保证各光伏板下表面的冷却管道内的冷却液均
处于液化状态，更好地保证对光伏板的冷却效果。
74.其中，液位保持罐8和冷却管组并联设置。这样更加方便检修。
75.其中，第二换热器4为盘管式换热器。具有结构简单，换热效率高的特点。
76.其中，太阳能采热装置，包括一个聚热罐11，聚热罐11内填充设置有换热液，聚热罐11一侧并排连接设置有多个太阳能热管12形成太阳能聚热管组，所述太阳能热管12的蒸发端向外伸出且冷凝端插入聚热罐并位于换热液内，聚热罐11上端连接有换热液蒸汽管道13并连接到第二换热器4上方的接口，聚热罐11侧壁中部连接有换热液回流管道14并连接到第二换热器4下方的接口并形成循环连通。
77.这样，依靠太阳能热管收集太阳能热量，并对换热液加热升温使其气化，高温的换热液蒸汽从换热液蒸汽管道进入到第二换热器内，在第二换热器内换热降温冷凝并从换热液回流管道回流到聚热罐。这样为第二换热器加热升温，提高引风筒内部的蒸腾作用效果，提高对下方进风的吸力。
78.其中换热液的蒸发温度高于冷却液蒸发温度（例如60℃）。这样可以更好地为第二换热器加热，提高蒸腾作用，提高对第一换热器的风冷效果。
79.图3-8公开了用于实现本方法的另外一种光伏发电机组冷却系统，其和图1-2的系统部分结构相同，部分结构存在区别。具体地说，该光伏发电机组冷却系统，包括管道换热结构的光伏板冷却装置、太阳能采热装置和整体呈竖向设置并位于在二者上方的风管1，风管1下端入口处连通设置有一个竖直向下开口的引风筒2，引风筒2内靠近下端入口位置设置有用于和光伏板冷却装置换热的第一换热器3，引风筒内还设置有换热式进风装置，换热式进风装置包括位于第一换热器3上方间隔设置的第二换热器4；所述光伏板冷却装置和第一换热器3的两个接口连通循环设置，所述太阳能采热装置和第二换热器4的两个接口连通循环设置。
80.这样，使用时，依靠光伏冷却装置中冷却液的蒸发对光伏板进行冷却并带走热量，热量被蒸发的冷却液带走至引风筒内并放热冷凝，引风筒内高温空气上升进入风管并形成烟囱效应，将引风筒下端外部空气吸入形成风冷效果。其中设置的第二换热器和太阳能采热装置相连，能够将太阳能采热装置采集的太阳能热量在引风筒上端释放，进一步加热空气更好地产生蒸腾效应，提高吸力，提高风流速度，提高风冷效果。故能够更好地实现对光伏发电机组的无源冷却。
81.其中，风管1安装固定在光伏发电机组附近的山坡上。这样，利用地形实现高度差风管架设，使得烟囱效应能够实现，更好地节省成本。实施时，如果没有山坡，也可以依靠安装架实现风管的竖向固定安装。
82.其中，风管1上端间隔支撑设置有挡雨帽5。这样，可以防止雨水进入。
83.其中，第一换热器3为盘管式换热器。具有结构简单，换热效率高的特点。
84.其中，所述光伏板冷却装置，包括并列成组式或回旋排列式设置固定在各光伏板6下表面的冷却管道10，冷却管道10内充填有冷却液，各冷却管道上端分别连接到一个冷却液蒸汽管道7，下端分别连接到一个冷却液回流管道8，使得各冷却管道并联形成冷却管组，所述冷却液蒸汽管道连接到第一换热器3上端的接口，所述冷却液回流管道8的上端连接到第一换热器3下端的接口并形成循环连通。
85.这样，使用时，冷却管道内的冷却液吸收光伏板热量并蒸发形成冷却液蒸气，带走
光伏板热量，冷却液蒸汽通过冷却液蒸汽管道进入到引风筒下部的第一换热器，并在其中放热冷凝。冷却液化后的冷却液依靠自重通过冷却液回流管道回流到各光伏板下表面的冷却管道，形成循环。故可以快速高效地实现对光伏板的冷却。
86.其中，冷却液的蒸发温度为45℃-55℃（优选为50℃）。该温度能够更好地依靠蒸发实现对对光伏板的冷却并保持光伏板温度的稳定性。实施时冷却液优选采用甲醇实现，方便通过压力控制调节蒸发温度。
87.其中，所述光伏板6下表面封装设置有一层硅油层11，所述冷却管道10安装在硅油层11内。这样依靠硅油层更好地吸收光伏板的热量为光伏板降温，并能够更好地将热量传递到冷却管道内部。
88.其中，光伏板冷却装置还包括一个液位保持罐9，液位保持罐9内填充设置有冷却液且和冷却管组连通设置，液位保持罐9内的冷却液高度和各光伏板下表面的冷却管道最高处高度一致。
89.这样，依靠液位保持罐可以良好地保证各光伏板下表面的冷却管道内的冷却液均处于液化状态，更好地保证对光伏板的冷却效果。
90.其中，液位保持罐9串联在冷却液回流管道8上。这样还可以依靠液位保持罐汇聚整合回流的冷却液，使得液位保持效果更加稳定。
91.其中，光伏板冷却装置还包括一个压力罐12，压力罐12内横向设置有一个弹性膜13，弹性膜13下部空间填充设置有冷却液并和冷却管组联通设置，弹性膜上部空间填充设置有调压气体，压力罐12上端还设置有注气口14。
92.这样，可以通过注气口为压力罐上部空间注入或者泄放调压气体，进而调节压力罐内部压力，该压力可以通过弹性膜作用到整个光伏板冷却装置系统内，实现对冷却液压力的调节，进而通过压力大改变实现对冷却液蒸发温度的控制调节，进而实现了对光伏板冷却温度和冷却效果的调控。实施时，调压气体采用氮气。性能更加稳定可靠。
93.本系统中，第二换热器4包括由两块隔板15在引风筒内隔出的一个换热腔16，换热腔16内竖向设置有若干过风管17，过风管17上下两端密封贯穿固定在两块隔板15上，换热腔中部侧壁向外设置有用于换热液流入的接口，换热腔下端向外设置有用于换热液流出的接口。
94.这样结构简单，实施便捷，工作时高温度的换热液从上方的接口进入到换热腔内，呈包围式对过风管内的空气加热，能够快速地使得过风管内的空气升温并向上流动，产生向下的抽吸效果。故具有换热效率更高，产生向上的抽吸效果更好的优点。
95.其中，换热腔16外用于换热液流入的接口以及用于换热液流出的接口，具有沿周向均匀布置的多组。这样更加方便和太阳能采热装置的连接。
96.其中，所述太阳能采热装置包括固定在第二换热器外周的一个锥台形的底座18，底座18上表面设置有一圈安装槽19，安装槽槽底的内部设置有一个换热液夹层20（换热液夹层可以是周向上连通的层状结构或者仅仅和受热管对应的管道式结构），安装槽槽底的上表面位于换热液夹层上方还具有沿周向均匀分布设置的多根受热管21，换热液夹层20的上端和第二换热器4下端的接口连通设置，换热液夹层20的下端和受热管21的下端连通设置，受热管21的上端和第二换热器4上方的接口连通设置；安装槽19上端槽口处位置，在各受热管上方正对设置有整体呈扇形的螺纹透镜22，螺纹透镜22中部具有正对受热管的弧形
凸起部，弧形凸起部两侧具有螺纹部，螺纹部侧边逐渐向上收拢形成扇形。
97.这样，太阳能采热装置直接安装在引风筒外，避免远距离路径热量损失。该装置结构在引风筒四周均设置了能够采集太阳能热量的结构，无论上午或下午太阳方位如何，均可以很好地采集太阳能为第二换热器供热。其使用时，依靠螺纹透镜可以将照射到底座上的太阳能汇聚到受热管上，对其内的换热液进行加热，使其直接产生气化（换热液采用相变换热的介质时）或者大幅度的受热膨胀（换热液采用膨胀系数高的纯液态介质例如硅油时），使得受热后的换热液向上流动并进入到第二换热器内实现对过风管内部空气的加热。冷却（或冷凝）后的换热液回流到换热液夹层内，并以此实现循环。其中采用的螺纹透镜又名菲涅尔透镜，其形状结构为下表面平整，上表面具有位于中间位置的弧形凸起以及位于两侧的螺纹锯齿结构，弧形凸起和螺纹锯齿结构均能够将照射的光线折向并汇聚到受热管上，其自身的基础结构和原理为成熟的现有技术。本技术中是适应性地调整了其结构外形使其形成了扇形的形状，以巧妙地实现了为呈周向布置的受热管汇聚太阳光加热。故该装置结构能够很好地采集太阳光直接使得受热管内的换热液气化或者受热膨胀而向上流动进入到第二换热器内，实现了换热液的循环流动为第二换热器供热。具有结构简单，换热效率高效稳定的特点。
98.其中，受热管21上表面设置有吸热涂层24。可以更好地吸收太阳光照能量。
99.其中，螺纹透镜22上表面还间隔设置有玻璃盖板23。这样可以更好地保护透镜，保证其聚光效果可靠稳定。
100.其中，换热液夹层20是和受热管21对应的管道式结构。
101.这样不仅结构更加简单，方便安装设置，而且当换热液为硅油时，管道阻力较大，可以更好地防止受热管内受热膨胀的硅油向下流动。
102.其中，换热腔内还间隔设置有一个内筒体25，所述过风管17均位于内筒体25内，内筒体25上端和上部的隔板之间间隔开口设置，内筒体25下端正对用于换热液流出的接口开设有出口。
103.这样是因为太阳在上午或下午光照方向不同，使得不同方向的接口流入到换热液温度不均，故采用了内筒体的结构，使得各方向上的接口进入的换热液在内筒体和换热腔内壁之间先进行汇聚均温后，再从内筒体上端进入到内部和过气管内的空气实现换热。使得过气管的受热更加均衡，产生的上升气流更加均匀，对第一换热器的风冷效果更加均衡稳定。尤其是当采用的换热液为硅油时，硅油流动性相对气相的换热液更低，故采用该结构可以极大保证了产生风流的均匀性。
104.其中，内筒体25上端还管道设置有一块顶板26，过风管穿过顶板设置，顶板上均匀分布有穿孔。这样，可以更好地使得高温的换热液均匀地进入到内筒体内部，实现均匀的加热，保证风流的均匀性。
105.其中，所述顶板26呈向下的圆锥形。这样不仅仅有利于流动至此的换热液向下穿过顶板上的穿孔进入到内部，而且可以更好地避免穿孔距离边缘位置远近不同造成高温的换热液进入不均的缺陷，更好地提高内部受热的均匀性。

技术特征：
1.一种光伏发电无源冷却方法，其特征在于，利用冷却液的蒸发将光伏板的热量带走至风筒下方入口处，再收集利用太阳能对风筒入口处上方位置加热使得风筒内部形成上升风流，依靠上升风流将被送至风筒入口处的光伏板热量带走，实现对光伏板的冷却。2.根据权利要求1所述的光伏发电无源冷却方法，其特征在于，利用沸点相对较低的冷却液将光伏板的热量带走至风筒下方入口处；利用沸点相对较高的换热液收集太阳能并实现对风筒入口处上方位置加热。3.根据权利要求1所述的光伏发电无源冷却方法，其特征在于，冷却液在光伏板处蒸发气化后送至风筒下方入口处，再在风筒入口处被风冷液化放热后送回到光伏板处，实现循环。4.根据权利要求1所述的光伏发电无源冷却方法，其特征在于，本方法依靠一种光伏发电机组冷却系统实现，所述光伏发电机组冷却系统，包括管道换热结构的光伏板冷却装置、太阳能采热装置和整体呈竖向设置并位于在二者上方的风管，风管下端入口处连通设置有一个竖直向下开口的引风筒，引风筒内靠近下端入口位置设置有用于和光伏板冷却装置换热的第一换热器，引风筒内还设置有换热式进风装置，换热式进风装置包括位于第一换热器上方间隔设置的第二换热器；所述光伏板冷却装置和第一换热器的两个接口连通循环设置，所述太阳能采热装置和第二换热器的两个接口连通循环设置。5.根据权利要求4所述的光伏发电无源冷却方法，其特征在于，风管安装固定在光伏发电机组附近的山坡上；风管上端间隔支撑设置有挡雨帽；第一换热器为盘管式换热器。6.根据权利要求4所述的光伏发电无源冷却方法，其特征在于，所述光伏板冷却装置，包括并列成组式或回旋排列式设置固定在各光伏板下表面的冷却管道，冷却管道内充填有冷却液，各冷却管道上端分别连接到一个冷却液蒸汽管道，下端分别连接到一个冷却液回流管道，使得各冷却管道并联形成冷却管组，所述冷却液蒸汽管道连接到第一换热器上端的接口，所述冷却液回流管道的上端连接到第一换热器下端的接口并形成循环连通。7.根据权利要求6所述的光伏发电无源冷却方法，其特征在于，所述冷却管道直接贴附固定在光伏板的下表面；或者所述光伏板下表面封装设置有一层硅油层，所述冷却管道安装在硅油层内。8.根据权利要求6所述的光伏发电无源冷却方法，其特征在于，光伏板冷却装置还包括一个液位保持罐，液位保持罐内填充设置有冷却液且和冷却管组连通设置，液位保持罐内的冷却液高度和各光伏板下表面的冷却管道最高处高度一致；液位保持罐和冷却管组并联设置；或者液位保持罐串联在冷却液回流管道上；光伏板冷却装置还包括一个压力罐，压力罐内横向设置有一个弹性膜，弹性膜下部空间填充设置有冷却液并和冷却管组联通设置，弹性膜上部空间填充设置有调压气体，压力罐上端还设置有注气口。9.根据权利要求4所述的光伏发电无源冷却方法，其特征在于，第二换热器为盘管式换热器；太阳能采热装置，包括一个聚热罐，聚热罐内填充设置有换热液，聚热罐一侧并排连接设置有多个太阳能热管形成太阳能聚热管组，所述太阳能热管的蒸发端向外伸出且冷凝端
插入聚热罐并位于换热液内，聚热罐上端连接有换热液蒸汽管道并连接到第二换热器上方的接口，聚热罐侧壁中部连接有换热液回流管道并连接到第二换热器下方的接口并形成循环连通；所述换热液的蒸发温度高于冷却液蒸发温度。10.根据权利要求4所述的光伏发电无源冷却方法，其特征在于，第二换热器包括由两块隔板在引风筒内隔出的一个换热腔，换热腔内竖向设置有若干过风管，过风管上下两端密封贯穿固定在两块隔板上，换热腔中部侧壁向外设置有用于换热液流入的接口，换热腔下端向外设置有用于换热液流出的接口；换热腔外用于换热液流入的接口以及用于换热液流出的接口，具有沿周向均匀布置的多组；所述太阳能采热装置包括固定在第二换热器外周的一个锥台形的底座，底座上表面设置有一圈安装槽，安装槽槽底的内部设置有一个换热液夹层，安装槽槽底的上表面位于换热液夹层上方还具有沿周向均匀分布设置的多根受热管，换热液夹层的上端和第二换热器下端的接口连通设置，换热液夹层的下端和受热管的下端连通设置，受热管的上端和第二换热器上方的接口连通设置；安装槽上端槽口处位置，在各受热管上方正对设置有整体呈扇形的螺纹透镜，螺纹透镜中部具有正对受热管的弧形凸起部，弧形凸起部两侧具有螺纹部，螺纹部侧边逐渐向上收拢形成扇形；受热管上表面设置有吸热涂层；螺纹透镜上表面还间隔设置有玻璃盖板；换热腔内还间隔设置有一个内筒体，所述过风管均位于内筒体内，内筒体上端和上部的隔板之间间隔开口设置，内筒体下端正对用于换热液流出的接口开设有出口；内筒体上端还管道设置有一块顶板，过风管穿过顶板设置，顶板上均匀分布有穿孔。

技术总结
本发明公开了一种光伏发电无源冷却方法，其特征在于，利用冷却液的蒸发将光伏板的热量带走至风筒下方入口处，再收集利用太阳能对风筒入口处上方位置加热使得风筒内部形成上升风流，依靠上升风流将被送至风筒入口处的光伏板热量带走，实现对光伏板的冷却。本发明充分利用了太阳能受热产生的蒸腾作用实现对光伏发电机组热量的风冷，进而实现了对光伏发电机组的无源冷却。具有太阳能利用效率高，冷却效果好的特点。果好的特点。果好的特点。


技术研发人员：高亚锋 伍仁岳 胡刚 龙鹤
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/6