CN102574166B - 增强的太阳能面板、流体传送***和用于太阳能***的相关过程 - Google Patents

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Abstract

提供流体传送***以及相关的结构和过程，例如用于与水、处理过的水和/或清洁溶液共同使用的、用于清洁、冷却中的任何或其的任何组合的、用于在发电环境中的一个或多个太阳能面板的。提供用于太阳能面板的入射表面的增强覆层，例如以避免污垢、水垢或其他的沾染物的积聚和/或以改进清洁性能。回收结构、过滤结构和再使用结构优选地被向被传送的流体提供，并且密封结构可以优选地被在邻接的面板之间实施，以最小化被传送的水或清洁溶液的损失。流体传送***可以优选地被链接于自动化控制***，例如但不限于集成DMPPT模块和相关的***。

Description

增强的太阳能面板、流体传送***和用于太阳能***的相关过程
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年8月14日提交的名称为Distributed MaximumPower Point Tracking System Structure，and Process with Enhanced SolarPanel Coating，Cleaning and Cooling(分布式最大功率点跟踪***结构以及使用增强的太阳能面板覆层、清洁和冷却的过程)的美国临时申请第61/234,181号的优先权，其以其整体通过对其的本引用并入本文。
本申请也是于2010年7月23日提交的名称为Distributed MaximumPower Point Tracking System，Structure and Process(分布式最大功率点跟踪***、结构和过程)的美国申请第12,842,864号的部分继续申请并且要求其普遍地公开的材料的优先权，其以其整体通过对其的本引用并入本文。
发明领域
本发明大体上涉及功率逆变器***的领域。更具体地，本发明涉及分布式功率***结构、操作和控制，以及增强的逆变器***、结构和过程。
发明背景
太阳能是清洁的可再生的能源，并且正在对于这个星球的未来越来越重要。来自太阳的能量使用光生伏打(PV)面板中的许多光生伏打电池通过光电效应被转化为电能。来自PV面板的功率是直流电(DC)，而目前的公用电网需要交流电(AC)功率。来自PV面板的直流功率必须被转化为具有合适的品质的交流功率，并且被注入电网中。太阳能逆变器实现这种任务。
将是有利的是，提供结构、***和过程以改进功率逆变器的效率，例如用于太阳能面板***的功率逆变器的效率。这样的发展将提供重要的技术进步。
为了最大化所得到的功率的量，大多数太阳能逆变器进行最大功率点跟踪(MPPT)算法。这些算法将PV面板的整个阵列作为单一的实体处理，求所有的PV面板的共同的平均值，优先选择最薄弱的链接。
因此，将也是有利的是，提供结构、***和过程，以最大化任何太阳能PV***的效率和收获能力，以为***的所有者把握利润和最大回报。
目前参与分布式生成和可持续能量***的直流能源的三个具体的实例是光生伏打(PV)面板、燃料电池组和具有多种化学的电池。这些直流能源是基本的“电池”的所有的串联连接和并联连接。这些电池全部以低的直流电压操作，范围在小于一伏特(对于PV电池)至三或四伏特(对于Li离子电池)。这些低电压不与现有的较高功率的***良好地接口连接，所以电池被串联，以创建具有更高的终端电压的模块。并联的模块然后向逆变器供应增加的功率级，以用于转换为交流功率。
这些电池的长联串(string)具有许多复杂性。虽然目前的示例性的讨论集中于PV面板，但是其他的功率***和设备经常被相似地实施以用于其他的直流功率的源。
当甚至PV阵列中的单一的电池被遮挡或变阴暗时问题发生。在被遮挡的电池中产生的光电流可以下降至其他的电池的约23.2％。被遮挡的电池被联串中的其余的电池反向偏压，同时电流继续流动经过被遮挡的电池，导致大的局部功率损耗。这种功率被转化为热，热进而降低面板的输出功率容量。旁路二极管通常被在每24个电池(可以在制造商之间变化)周围并联地放置，将被遮挡的电池中的反向偏压以及因此功率损耗限制为被周围的半面板产生的反向偏压和功率损耗。然而，来自该子联串的所有的功率都被损失，同时电流在旁路二极管中流动。此外，旁路二极管浪费来自整个联串电流的功率，其流动经过面板。整个联串的输出电压也被消极地影响，导致***中的甚至更大的不平衡。
常规的模块MPP电流可以由于其他的原因成为不平衡的。联串中的PV面板永远没有相同的。因为串联联串中的每个PV面板被约束为传导与联串中的其他的PV面板相同的电流，所以最小效率的模块设置最大联串电流，由此将阵列的总体效率减少为该PV面板的效率。由于相似的原因，联串中的PV面板常规地被要求被以相同的取向安装，并且被要求具有相同的尺寸。这不总是可能的或期望的，例如由于美学的原因或其他的建筑学的原因。
在标准的太阳能电池阵列接线中，太阳能面板的多个串联联串被彼此并联地接线以增加功率。如果在这些并联的联串之间具有不平衡，那么电流从较高电势的联串向较低电势的联串流动，代替向逆变器的流动。如同匹配面板内的电池是重要的，匹配联串中的面板也是必需的，并且然后匹配联串，以为了从太阳能电池阵列的最大收获。如果环境条件发生小的波动，那么其可能对作为整体的***具有大的影响。
当太阳能逆变器执行常规的MPPT功能时，太阳能逆变器也“平均化”整个阵列。然而，其不是真实的平均值，因为具有倾向于***中的最薄弱环节的偏向。这意味着，即使某些面板可以能够供应它们的额定功率的百分之百，***将仅收获该功率的一部分，这是由于算法的平均化效应以及电流流动经过较弱的联串、面板和/或电池。
因此，将是有利的是，提供用于应用最大化来自联串、面板和/或电池的功率的收获的算法的手段。这样的改进将对电池结构、过程和***的效率和成本有效性提供重要的进步。
虽然太阳能面板经常提供成本有效的和可持续的电的来源，但是太阳能面板需要经常的清洁，高至一年四次，取决于它们的地点和环境。在面板上的污垢和灰尘堆积防止日光到达硅，将电输出减少高至百分之二十五。
对于一个以前的安装来说，在六个月的没有清洁的时期之后，与没有清洁的相似的毗邻的一组面板相比，电输出的百分之25的增加被在对一组太阳能面板的洗涤之后实现。
虽然彻底的清洁可以增加许多太阳能面板安装的输出，但是许多以前的方法和***不得到足够的结果，或需要高成本的和/或劳动密集的操作。高压力洗涤***经常被证明是非常没有效的并且使很多的面板仍然肮脏，并且需要许多水。低压力水***使用软毛刷，需要彻底的手动擦洗。虽然低压力***可以是非常有效的，但是它们典型地是劳动密集的。
发明概述
提供流体传送***以及相关的结构和过程，例如用于与水、处理过的水和/或清洁溶液共同使用的、用于清洁、冷却中的任何或其的任何组合的、用于在发电环境中的一个或多个太阳能面板的结构和过程。提供用于太阳能面板的入射表面的增强覆层，例如以避免污垢、水垢或其他的沾染物的积聚和/或以改进清洁性能。回收结构、过滤结构和再使用结构优选地被向被传送的流体提供，并且密封结构可以优选地被在邻接的面板之间实施，以最小化被传送的水或清洁溶液的损失。流体传送***可以优选地被链接于自动化控制***，例如但不限于集成DMPPT模块和相关的***。
附图简述
图1是示例性的包括被连接于分布式最大功率点跟踪模块的多个电池的增强的功率模块的示意图；
图2是示例性的包括多个太阳能电池以及分布式最大功率点跟踪模块的增强的太阳能面板的示意图；
图3是示例性的具有向DMPPT模块的直流输出功率连接部的光生伏打太阳能电池的示意图；
图4是示例性的包括多个增强的太阳能面板的太阳能电池阵列的示意图；
图5是示例性的具有多个联串的增强的太阳能面板的太阳能面板***的示意性的框图，其中多个联串的增强的太阳能面板被通过合路器箱引导并且被通过具有一个或多个增强的逆变器模块的模块化功率模块壳体控制；
图6是可选择的示例性的具有多个联串的增强的太阳能面板的太阳能面板***的示意性的框图，其中多个联串的增强的太阳能面板具有联串级的合路器模块并且被通过合路器箱引导并且被通过具有一个或多个增强的逆变器模块的模块化功率模块壳体控制；
图7是示例性的分布式MPPT电路的框图；
图8是示出了光生伏打太阳能面板的在某个温度范围内的示例性的电流-电压(IV)曲线的第一图；
图9是示出了光生伏打太阳能面板的在某个温度范围内的示例性的电流-电压(IV)曲线的第二图；
图10是对于具有DMPPT模块的增强的功率模块的电压输出的时间图；
图11是具有DMPPT模块的增强的功率模块的示例性的操作的流程图；
图12是示例性的包括多个太阳能面板的太阳能电池阵列的示意图，其中在一个或多个联串中的面板的一部分还包括DMPPT模块；
图13示出了示例性的具有约170W的容量并且包括多个增强的太阳能面板的太阳能电池阵列的相对比例和尺寸，其中在一个或多个联串中的面板的一部分还包括DMPPT模块；
图14是具有一个或多个增强的逆变器模块、中央接口并且可连接于一个或多个本地的或远程的监测设备或控制设备的模块化功率模块壳体的框图；
图15是具有被安装的两个子模块的模块化功率模块壳体的框图；
图16是具有被安装的三个子模块的模块化功率模块壳体的框图；
图17是具有被安装的四个子模块的模块化功率模块壳体的框图；
图18是示例性的用于增强的逆变器模块的功率部分的简化的示意性的电路图；
图19示出了通过使用正弦加权的脉冲由逆变器信号变形进行有效谐波消除所得到的输出功率信号的特性；
图20是DMPPT模块的示例性的自供能部分的示意性的电路图；
图21是用于DMPPT模块的示例性的升压电路的示意性的电路图；
图22是用于DMPPT模块的示例性的电流传感器的示意性的电路图；
图23是用于DMPPT模块的示例性的电压传感器的示意性的电路图；
图24是用于DMPPT模块的示例性的输出安全开关的示意性的电路图；
图25是用于DMPPT模块的示例性的消弧电路的示意性的电路图；
图26是示出了逆变器的基于微处理器的增强，例如以消除一次或更多次谐波，的示意性的框图；
图27是增强的逆变器的示例性的操作的流程图；
图28是示例性的用于包括具有DMPPT模块的功率模块的增强的功率收获***的监测和/或控制的用户界面；
图29示出了位于地球上的增强的功率收获***，其中在联串内的一个或多个面板具有不同的角度和/或取向；
图30是具有顶部包覆层的增强的太阳能面板结构的部分剖视图；
图31是具有机架安装角度的增强的太阳能面板的阵列的简化的示意图；
图32是用于增强的太阳能面板的阵列的流体传送***的第一示例性的实施方案的简化的示意图；
图33是用于增强的太阳能面板的阵列的流体传送***的第二示例性的实施方案的详细的示意图；
图34是用于增强的太阳能面板的阵列的流体传送***的第三示例性的实施方案的简化的示意图；
图35是示例性的与示例性的具有多个联串的增强的太阳能面板的太阳能面板***集成的流体分配***的示意性的框图，其中多个联串的增强的太阳能面板被通过合路器箱引导并且被通过具有一个或多个增强的逆变器模块的模块化功率模块壳体控制；
图36是示出了太阳能面板结构的作为污垢积聚的函数的功率减小的图；
图37是示出了太阳能面板结构的作为温度的函数的功率输出的图；
图38示出了用于太阳能***冷却***的基于温度监测的激活的简化的过程；
图39示出了太阳能清洁***的基于效率监测的激活的简化的过程；
图40是在增强的太阳能面板之间的第一示例性的密封结构的部分剖视图；
图41是在增强的太阳能面板之间的第二示例性的密封结构的部分剖视图；
图42是在增强的太阳能面板之间的第三示例性的密封结构的部分剖视图；
图43是被串联地连接的示例性的常规的太阳能面板的示意图；
图44是被并联地连接的示例性的具有DMPPT的太阳能面板的示意图；以及
图45是被串联地连接的示例性的具有DMPPT的太阳能面板的示意图。
优选的实施方案的详细描述
图1是示例性的增强的功率模块10的示意图，增强的功率模块10包括被连接16、17于分布式最大功率点跟踪(DMPPT)模块18的多个电池(power cell)12，例如12a-12n，例如但不限于光生伏打太阳能电池、燃料电池和蓄电池单元。图2是示例性的增强的功率结构10例如增强的太阳能面板10的示意图，增强的功率结构10包括多个太阳能电池12和分布式最大功率点跟踪模块18。图3是示例性的具有向DMPPT模块18的直流输出功率连接部17的光生伏打太阳能电池的示意图30。图4是示例性的太阳能电池阵列34的示意图，太阳能电池阵列34包括被布置在多个联串36例如36a-36n中的多个增强的太阳能面板10，例如10a-10k。
在图1中看到的示例性的DMPPT模块18具有直流输入部17和直流输出部21，例如包括正极导线19a和负极导线19b，示例性的DMPPT模块18还包括通信接口20以及用于响应于局部面板温度23而连接到温度传感器24的装置。
DMPPT模块18，例如在图1中看到的，优选地被从它们被附接于的太阳能面板10局部地供能，其中每个DMPPT模块18从其的其被连接到的各自的面板10提取其操作功率，例如以减少接线并且以改进效率。
DMPPT模块18目前被实施以用于新的面板10，即在制造时，以及用于现有的***，其中DMPPT模块18可以被改型至现有的面板10。也如在图1中看到的，外部直流连接部21，包括导线19a、19b，相似于输入直流连接部17，例如由现有的常规的面板提供的。因此，用于DMPPT模块的接线相似于常规的太阳能面板，这最小化安装人员的学习曲线。
图1中示出的通信链路22可以是有线连接或无线连接，例如以提供设计和安装中的灵活性。例如，DMPPT模块18可以通过无线网络或通过有线连接例如单绞线对标准RS485电缆通信。
有线或无线形式的DMPPT模块的某些实施方案以自发现功能为特征，使得当新的DMPPT模块18被加入***40中时(图5、6、14)，***服务器153(图14)通过通信链路22发现新的模块18并且将新的模块18和相关联的面板10加入***40中。
此外，无线形式的DMPPT模块18的某些实施方案以自修复功能为特征，其中具有无线通信链路22的DMPPT模块18也具有绕过无功能的(non-functioning)设备或支路的能力。
例如，如果DMPPT模块18被盗窃者在无线***40中断开或除去，那么一切继续起作用。***40看到“被断开的”设备18，并且继续与其他的DMPPT模块18的正常的通信。这确保与***40中的其他的有效的DMPPT模块18的连续的通信。在有线***中，这可以典型地导致与多个模块18的通信的损失，因为通信线路22可以被破环、断开或切断。除了DMPPT模块18和逆变器54之外，其他的装置可以优选地被连接于无线网络22。如果这些中的一个出现问题，那么其将不影响作为整体的***40。因此，某些***实施方案40包括被内置入软件中的自发现模块，例如被通过服务器153提供的。此外，***40可以被扩展以包括实体监测(utility monitoring)和其他的应用程序。
在常规的太阳能面板***中，太阳能电池12被典型地匹配以制造高效率的太阳能面板，并且太阳能面板被典型地匹配以制造高效率的太阳能电池阵列。在常规的太阳能***中，具有多个常规的太阳能面板，即不具有DMPPT模块18的太阳能电池阵列的输出永远不能够匹配常规的太阳能面板的最大功率的总和，并且常规的面板永远不能够匹配太阳能电池12的最大功率的总和。除了功率的这样的固有的损失之外，环境条件，例如但不限于一天中的时刻、季节、天气、地点、面板定位、面板老化，和/或面板条件，进一步恶化这样的***的短期的和/或长期的效率。
图5是示例性的具有多个联串36例如36a-36n的增强的太阳能面板10例如10a-10k的太阳能面板***40例如40a的示意性的框图，增强的太阳能面板10被通过合路器箱48引导并且被通过具有一个或多个增强的逆变器功率模块54的模块化功率模块壳体50控制。图6是可选择的示例性的具有多个联串36例如36a-36n的增强的太阳能面板10的太阳能面板***40b的示意性的框图60，其具有联串级合路器模块62，多个联串36的增强的太阳能面板10被通过合路器箱48引导并且被通过具有一个或多个增强的逆变器功率模块54的模块化功率模块壳体50控制。
图7是示例性的用于分布式最大功率点***(DMPPT)模块18的分布式MPPT电路70的框图，分布式MPPT电路70典型地包括用于每个增强的太阳能面板18的被集成的或被改型的模块18。与增强的太阳能面板10相关联的DMPPT模块18克服了常规的太阳能面板以及功率的收获所固有的多个问题。
输入滤波器74优选地被附接于DMPPT模块18的输入部72，以帮助减少EMI/RFI，以及在输入侧上提供浪涌保护，等等。这还帮助在太阳能面板10和DMPPT模块18之间的阻抗匹配，例如以改进MPPT跟踪。
图7中示出的示例性的DMPPT模块18优选包括一个或多个升压电感器76，例如双重电感耦合链接的电感器76，以提高直流-直流转换级的效率。这具有拆分功率路径的另外的益处，这提供效率的提高。目前，小电感器单元76的成本和重量都小于单一电感器设计，并且几乎没有铁芯饱和的可能性。这种设计的另一个益处是提高的补偿因数。这允许更稳定的分布式直流总线42、52被产生，更少地需要直流脉动和输出滤波86。
某些DMPPT实施方案18使用多相位途径，其中控制器80可以减少流动经过功率开关78的电流，从而提高效率并且减少散热负荷。这还允许DMPPT 18改进太阳能面板10的功率收获。控制器80以改进的扩展频谱切换方案控制这些功率设备78的切换，以最小化模块18的EMI/RFI辐射。低损耗切换设备78被用于改进总体效率。在某些实施方案18中，这些切换设备78包括晶体管、FET、MOSFET、IGBT或任何其他的满足设计准则的功率切换设备78。
两个二极管典型地向DMPPT模块18提供整流84，从而减少功率损耗并且提供用于功率流动的多个路径。在总体面板故障的情况下，整流二极管84还有效地将每个DMPPT模块18和相关联的太阳能面板18从***阵列30隔离。即使DMPPT模块18故障，这种隔离仍然存在，如果不是二极管84或输出滤波器86故障的话。这增加***40作为整体的可靠性。
如在图7中看到的，滤波器86优选被附接于DMPPT模块18的输出部，以帮助减少EMI/RFI，并且在输出侧90上提供保护，例如抵抗浪涌。输出滤波器86还帮助稳定化馈给太阳能逆变器54的分布式直流总线42、52。
在DMPPT模块18的直流输出电压的受控的产生减少从阵列36向逆变器54的功率传输损失，该直流输出电压具有比来自面板10的进入的电压更高的电压。例如，对于也被稳定化的较高电压直流输出来说，为了获得从阵列36向逆变器54的相同量的功率需要较少的电流，因为导体中的功率损失被作为I2R给出，其中I是经过导体的电流并且R是电阻。因此，较低的电流由于较高的电压而导致较少的线路电压降损失，以及较多的向逆变器54的功率。
此外，逆变器54在稳定的直流分布总线42、52下以更好的效率运行。虽然其他的常规的逆变器在较高的直流总线输入下经历较好的效率，只要其在设计规格内，但是DMPPT模块18可以优选升压来自阵列36的分布式直流电压，以最大化该益处。
图8和图9示出了光生伏打太阳能面板的典型的电流-电压(IV)曲线。这些表示电压如何随温度和太阳辐射在比电流更宽的范围内变化。对于一个或多个面板的最大功率点在一天的时间内变化，并且每个面板经历不同的环境条件，即使在同一个***内。分布式最大功率点跟踪模块18和相关联的逆变器***40提供用于在宽范围的这样的条件内最大化功率输出的手段。
面板温度23(图1)被监测和报告回至服务器，例如与逆变器壳体50相关联的内置的服务器153，或报告回至与特定的逆变器54相关联的服务器55。该温度值还被用作向多级(multi-level)MPPT控制器80的输入(图7)。运算放大器可以优选被用于缩放该值以被控制器80读取，以及被用作向DMPPT模块18的控制器80的另一个控制输入。在DMPPT模块18的某些实施方案中，导线和温度传感器24从DMPPT模块18离开并且附接于面板18。在可选择的实施方案中，温度传感器124与DMPPT模块18搭配使用，例如在面板接线盒内部。
内置的服务器153可以优选供应环境温度，例如从逆变器机箱54的外部或web服务器箱的外部取得的，例如如果另一个逆变器被在现场使用的话。
分布式最大功率点跟踪模块的操作。图10是示出了DMPPT 18的操作状态的时间图112，指示对于具有DMPPT模块18的增强的功率模块10的DMPPT输入电压102i和输出电压102o。图11是示例性的用于具有DMPPT模块18的增强的功率模块的操作的过程122的流程图。
当太阳能面板10在光正在照射在其上时开始产生电压102和电流104时，当该功率超出电压102以克服二极管的元件下降和正向电压降时，例如在图21中看到的二极管电路D2和D3中示出的，该功率被传递至分布式总线42(图5)。以这种方式，***的行为相似于常规的太阳能面板阵列结构。在具有DMPPT 18的太阳能面板10的某些实施方案中，一旦太阳能面板18上的电压达到阈值电压116(图10)，例如约4.5至6.5伏特直流，那么DMPPT模块18自动地唤醒126(图11)并且开始进行必需的检查128、130，然后切换至运行模式132。
当太阳能面板18的电压102增加时，DMPPT 18开始升压从面板18到共用的分布总线52的电压102，馈给到太阳能逆变器54。这种等待是必需的，以防止在切换开始时的来自控制器电路70的控制功率的损失(图7)。通过使用控制输入，***跟踪太阳能面板18的最大功率点，并且将电压输出升压至分布式直流总线52，馈给到太阳能逆变器54。
因为电压102i被升压102o，所以该***整体上在比常规的没有DMPPT模块18的面板10的阵列更短的时期内达到引弧电压，以用于太阳能逆变器54。
此外，***40作为整体在功率产生期118结束时，例如在日落、黄昏或晚上119，在停机之前对于外部安装的太阳能面板18操作更长时间。因为最大功率点跟踪(MPPT)的功能被以面板级进行，所以与太阳能面板10相关联的多种其他的问题也被处理。
例如，不匹配的或不同的制造商的问题可以被DMPPT单元18消除。如在图29中看到的，在不同的平面和取向上的太阳能面板10可以被组合入同一个***中，而没有来自阵列34的收获的减弱或损失。阵列的总体效率被提高，因为MPPT被基于每个面板进行，并且不基于整个***的平均。与常规的太阳能***相反地，联串不匹配并不是问题，这是由于DMPPT模块18的活性作用(active nature)。传导损失被减少，从而允许更多能量被收获和传输至逆变器54以进行电网转换。阵列34的总体效率被提高，因为面板输出被基于每个面板进行处理、监测和控制，并且不基于整个联串36或阵列34的平均。安全性特征被内置入设计中以用于防火安全、监测以及多种其他的未来的应用。
总体地，DMPPT模块18解决了太阳能的目前的限制中的许多，例如通过使用面板级DMPPT模块18提供更长的收获时间，通过提供“早开启”和“晚关闭”以得到延长的收获时间。因为来自太阳能面板10的输出被升压，所以可使用的功率被逆变器54转换，因为引弧电压被更快地达到并且可以被更长地保持，由此导致来自太阳能面板10中的每个的可收获的功率的提高。
此外，DMPPT模块18的某些实施方案可以优选是可重新编程的或可更新的，例如通过通信链路22，其中不同的算法可以被发送和存储在DMPPT控制器80内，例如用于修改启动、操作、安全性和停机操作。
DMPPT模块18还帮助减少部分阴影(partial shading)对太阳能电池阵列34的影响。在常规的太阳能面板中，单一的电池12的部分阴影，通过降低整个太阳能电池阵列的MPPT点，使整个面板和其被连接于的联串减少功率输出，并且还增加由联串不匹配导致的损失。与常规的面板相反地，DMPPT模块18可以可控地以面板级补偿部分阴影，以升压直流输出信号102o。
测试平台。测试平台被安装以测试DMPPT模块18的益处和操作。测试台利用四十八个额定170瓦特的太阳能面板10，其被连接在六个每个八个170瓦特面板的联串中。图12是示例性的包括多个太阳能面板10的测试台太阳能电池阵列34的示意性的布局视图140，其中在一个或多个联串中的面板的一部分还包括DMPPT模块18。包括具有在阵列34中的不同的样品取向的三个联串36a、36b和36c的第一组142a包括DMPPT模块18，而包括具有在阵列34中的不同的样品取向的三个联串36d、36e和36f的第二组142b不包括DMPPT模块18。
***被连接于两个相同的常规太阳能逆变器144，例如144a、144b，以用于向公共交流电网的连接，其中第一联串组142b被馈给到第一常规逆变器144a中，并且第二联串组142b被馈给到第二常规逆变器144b中。在测试平台140中，常规的太阳能逆变器144a、144b中的每个被额定为4,080瓦特峰值直流。
图13示出了示例性的具有约170W的容量并且包括多个增强的太阳能面板的太阳能电池阵列的相对比例和尺寸，其中在一个或多个联串中的面板的一部分还包括DMPPT模块18。
在测试台上的面板被布局为给出太阳照度的正确的表示。面板的一半被使用DMPPT模块18修改，而面板的另一半未被修改，即标准的太阳能面板。每个组馈给到来自同一个制造商的具有相似的尺寸的太阳能逆变器中。数据被在某个时间段内采集以评价DMPPT模块18的特定的设计参数。因为联串36被设置为毗邻于彼此，所以阴影可以被引入***，例如通过使用纸板切口并且将它们在太阳能面板10的顶部上滑过。
增强的逆变器***操作和监测。图14是示例性的包括模块化功率变换器壳体50的***40的框图，模块化功率变换器壳体50具有一个或多个增强的逆变器模块54例如54a-54j、中央接口152、数据库154以及连接155，其可连接到一个或多个本地的或远程的监测设备或控制设备156、160，例如用于与用户USR交互。
在某些***实施方案中，模块化功率变换器壳体50被交流总线56供能，例如被交流电网58供能，其中壳体50可以被公共交流电网58供能，即使当功率阵列34被关闭时。在另一个***实施方案40中，模块化功率变换器壳体50被直流总线42、52供能，例如被太阳能电池阵列34供能，其中壳体50可以被脱离电网供能，即使当交流电网58被关闭时。在某些可选择的***实施方案中，模块化功率变换器壳体50被脱离电网42、52或在电网58上供能，例如取决于可用的电力。
如在图14中看到的，中央监测和控制接口152与逆变器154例如增强的逆变器54a-54j中的每个交互。增强的逆变器54中的每个优选包括专用服务器55(图5、图6)，例如内置的网络服务器55，或可以与和逆变器壳体50相关联的***服务器153通信，例如内置的***服务器153进行通信。
被从电源板10例如太阳能面板10、增强的逆变器54例如太阳能逆变器54和***40的其他的设备收集的数据可以被接近实时地显示，例如通过本地设备156或远程设备160，例如通过网络158，例如但不限于局域网(LAN)、广域网(WAN)或国际互联网。这种被收集的数据还可以被发送，例如通过服务器153，并且被记录入数据库154中。在图14中看到的示例性的***40可以因此优选地提供对***的寿命的详细的趋势分析和/或性能跟踪。***服务器153，例如内置的网络服务器153，典型地采集信息并且提供对整个***40的控制的预设置至分别的面板10，通过通信链路22至面板DMPPT模块18。
DMPPT模块控制器80(图7)，例如包括数字信号处理器80，典型地以从属模式输出数据，例如通过在被请求时将数据报告回至相关联的内置的服务器54，这通过多种手段中的一个实现，例如但不限于有线或无线传输22。控制器80还典型地从内置的控制器54接受关于局部环境温度25(图1)和太阳能日照的被测量的参数，太阳能日照即入射的太阳辐射的强度，这些参数，与在面板10处收集的数据共同地向程序提供控制输入，该程序以分布式，即本地面板级，执行MPPT功能。
在某些***实施方案40中，在DMPPT 18和内置的服务器153、55之间的通信链路22包括多点下传单绞线对RS-485通信线路22或无线电链路22。在某些***实施方案中，无线通信链路22的使用可以是优选的，例如以减少接线成本，由此减少***40的总成本。
在某些实施方案中，用于通信链路的协议是ModBus，例如用于有线***的RTU RS485，或用于无线通信链路22的具有自修复/发现能力的无线树网***。这样的ModBus协议优选地被为了恶劣环境设计，最小化或消除数据的丢失包。
所有的分布式数据被采集和传递22，例如通过RS-485ModBus链路22，并且然后在逆变器机箱50处的内置的服务器54将其格式化为用户USR可察看的网页157(图14)。这种被收集的数据还可以被流出至另一个服务器，例如156、160，以用于数据日志记录和趋势分析应用。
心跳信号依附于通用广播地址，并且这在几微秒内将所有的面板10彼此同步以进行它们的操作。另一个被限定的地址从服务器153向DMPPT模块18中的每个广播环境温度和太阳能日照。如果通信丢失，或如果“失火(Fire)”信号被广播，那么DMPPT模块18自动地停机，以从它们的输入部72和输出部90除去高电压。
太阳能逆变器单元的模块化设计。图15是模块化逆变器壳体50的框图，例如可从加利福尼亚州的门洛帕克的Accurate Solar Systems，Inc.获得的模型第ASPM-2-70KW号，其具有被安装的两个35KW增强的逆变器54，例如可从加利福尼亚州的门洛帕克的Accurate Solar Systems，Inc.获得的模型第ASPM-1-35KW号，具有70KW的总额定功率。图16是具有被安装的三个35KW增强的逆变器54，例如模型第ASPM-1-35KW号，的额定105KW的模块化逆变器壳体50的框图。图17是具有被安装的四个35KW增强的逆变器54，例如模型第ASPM-1-35KW号，的额定140KW的模块化逆变器壳体50的框图。虽然上文描述的示例性的增强的逆变器54被额定为每个35KW，但是增强的逆变器的某些可选择的实施方案被额定为每个4千瓦，其中***40可以几乎全天候地操作。
模块化逆变器壳体50可以优选地容纳多个逆变器54，以降低成本，提高效率并且改进***40的性能。此外，模块化增强的逆变器54，例如但不限于35kW逆变器54，的使用被容易地组合或堆叠以提供***40的多种容量，例如用于35kW***、70kW***40、105kW***40或140kW***40，其可以被容纳在一个或多个类型的模块化逆变器壳体50中。
每个机箱50典型地包括相关联的变压器、输出电路、输入电路以及与内置的网络服务器153通信的通信部151。最小的目前的机箱50容纳单一的35kW模块54。下一个步骤是容纳两个至四个35kW增强的逆变器模块的较大的机箱50，取决于所需要的功率。
在模块化逆变器容纳***50中，例如在图15、图16和图17中看到的，如果增强的逆变器54发生故障，那么其他的继续向交流总线58传送功率。因此，单一的故障将不使整个***40发生故障。增强的逆变器单元54与彼此通信，例如通过内置的网络服务器153。
在某些***实施方案40中，增强的逆变器54中的一个在***40启动时初始地开始，例如以提高效率。当可用的功率增加时，下一个增强的逆变器单元54被信号指示以进行联机等等，使得***40以接近峰值效率操作尽可能多的时间，由此提供在较大的***中的较多的***工作时间。因此，在某些***实施方案40中，多个的增强的模块54的使用浪费较少的能量，因为***40仅启动可以被阵列34支持的逆变器54。
在模块化逆变器容纳***50中，例如在图15、图16和图17中看到的，增强的逆变器模块54中的每个，例如但不限于每个被额定为4kW或35kW，可以优选地是热可交换的。
增强的功率***的先进的诊断和监测。因为内置的网络服务器153、55与太阳能逆变器54、太阳能面板10和任何其他的相关联的设备通信，所以***40可以优选地提供作为整体的***40的当前状态的接近实时的视图。如果问题发生，那么操作者USR被通过多种手段进行通知，例如通过用户界面157。
大多数常规的太阳能逆变器***典型地提供在逆变器级的单一的直流输入电压和单一的电流测量，其是基于整个阵列的总和。相反地，虽然增强的功率逆变器***40提供阵列34中的每个的电流、电压和功率，但是增强的功率逆变器***40可以优选地提供每个分别的面板10和联串36的状态和性能，使得检修和维护被容易地进行。
智能切换技术。图18是示例性的用于增强的逆变器模块54的功率部分180的简化的示意性的电路图，其中增强的逆变器54使用三相半桥IGBT驱动功率级，例如设置有IGBT 192、驱动器卡188和光纤链路190。
大多数常规的逆变器***使用标准的高频脉冲宽度调制(PWM)方法，高频脉冲宽度调制(PWM)方法在进行基本的信号极性变换时具有许多固有的缺点。
图19示出了基于增强的逆变器模块54进行的有效的谐波消除的所得到的输出功率信号脉冲列200，其中功率信号被使用正弦加权的脉冲处理。在由增强的逆变器***54提供的增强的脉冲宽度调制(PWM)中，一些沿，例如204、206，被以启动顺序(firing sequence)动态地链接于其他沿。这具有以下益处，即简化总体逆变器54以及有效地消除所有的三次谐波。增强的逆变器***54通过控制脉冲列200的上升沿204和下降沿206发生的时刻来减少或消除谐波。
组合这两个特征，可能的是，产生具有非常低的谐波成分、较低的载波切换速度和改进的效率的被改进的智能切换PWM信号200。这种切换方案200允许相对简单的滤波器356(图26)被使用，这减少重量和成本并且改进效率。滤波器356的截止点优选地被设计为用于第十九次谐波，从而极大地改进常规的脉冲宽度调制方法。例如，对于增强的35kW逆变器设计，从单独的切换得到的功率节约的范围从约650瓦特功率至1kW功率。
例如，以下的等式提供七脉冲的改进PWM波形的第三次谐波，如所示的：
H03＝(cos(p1s*3*pi/180)-cos(p1e*3*pi/180)+cos(p2s*3*pi/180)-cos(p2e*3*pi/180)+cos(p3s*3*pi/180)-cos(p3e*3*pi/180)+cos(p4s*3*pi/180)-cos(p4e*3*pi/180)+cos(p5s*3*pi/180)-cos(p5e*3*pi/180)+cos(p6s*3*pi/180)-cos(p6e*3*pi/180)+cos(p7s*3*pi/180)-cos(p7e*3*pi/180)+0)/(a01*3)；
其中“a01”是基波的功率，p象征脉冲，紧邻p的数字指示脉冲的编号，s象征脉冲的开始，并且e象征脉冲的结束，例如p1s指示第一个脉冲的开始，并且p1e指示第一个脉冲的结束。此外，最前三个脉冲和结尾的第五个脉冲被链接到其他的，以消除第三次谐波。
微处理器352(图26)，例如位于被内置在逆变器壳体50内的服务器153处的，产生计算出的智能切换脉冲序列信号200，例如上文示出的。计算出的智能切换脉冲列信号200然后被传递366(图27)至驱动器卡或板188，例如通过光纤链路190或通过铜线190。驱动器板188然后将这些数字脉冲202(图19)，例如202a-202g，转换为用于IGBT 192的功率驱动信号。IGBT 192可控地依照最初的智能切换脉冲序列信号200的启动脉冲204和关闭脉冲206，从而切换高直流总线电压。这种切换功率然后被变压器355(图26)和相对小的滤波器356(图26)变压为交流电网电压58。所得到的输出的正弦波失真很小。因此，向增强的逆变器54的智能切换200输入的使用减少功率损失、减少谐波、减少滤波需要并且减少成本。
控制器和电源。如上文描述的，DMPPT模块18中的每个典型地被从它们的分别的太阳能面板10供能，例如以减少接线需要并且改进***40的总体效率。图20是DMPPT模块18的示例性的自供能部分220的示意性的电路图，自供能部分220从太阳能面板10产生用于DMPPT模块18的局部控制电压。
在某些实施方案中，当太阳能面板10开始产生约4.5至6.5伏特直流时，具有足够的功率以启动DMPPT模块18。由这种配置实现的益处中的一个是作为整体的***40可以自动地唤醒，而不需要外部交流电网58。对于被配置为具有被在外部安装的太阳能面板10的***40来说，用户USR能够在太阳S在早上升起以及在其在晚上落下时观察到这种唤醒现象，太阳S在晚上落下时DMPPT模块18停机过夜，太阳能面板10在外部安装在地球的表面E上，例如但不限于独立面板10或被安装在建筑物上的面板10。
用于DMPPT模块的升压电路。图21是用于DMPPT模块10的示例性的升压电路250的示意性的电路图。
对于分布式多点功率点跟踪模块的电压和电流监测。图22是示例性的用于DMPPT模块18的电流传感器270的示意性的电路图，例如被V/I监视器82(图7)和相关联的硬件例如电流环路83(图7)实施的。图23是用于DMPPT模块18的示例性的电压传感器290的示意性的电路图。输出电压和电流被报告回至在逆变器机箱50处的内置的服务器153，同时被DMPPT控制器80(图7)局部地使用以提供用于直流分布总线42、52的稳定的调整的输出90(图5、图6)。输入电压和电流被板上控制器80例如DSP使用，作为多级MPPT程序的一部分。
输出电压还进入该控制环路中。霍尔效应直流/交流电流模块和10M欧姆分压电阻网络将这些信号变换至运算放大器进行缩放，并且然后被控制器80例如DSP 80处理。这形成每个面板监测***的基础。
***安全性和消弧电路的使用。图24是用于DMPPT模块18的示例性的输出安全开关310的示意性的电路图。图25是用于DMPPT模块18的示例性的消弧电路330的示意性的电路图。增强的太阳能面板10，例如在图1中看到的，优选地提供从输出短路的生存能力。如在图7中看到的，输入消弧电路96被微处理器80触发，输入消弧电路96被放置在来自面板10的进入的电源导线上。在失火的情况下，或在任何其他的需要***不带电的维护程序的情况下，输入消弧电路96被触发，由此使太阳能面板18短路。输出消弧电路98也可以优选地被提供，例如以在单元被停机时放电(charge down)电容器。
消弧电路96、98可以由于多种原因被激活，例如由于紧急事件、安装或维护。例如，在增强的面板10的安装期间，相关联的DMMPT模块18防止高电压被传输至输出终端19a、19b(图1)，直到面板被完全地安装入***40中。此外，如果维护功能需要被在一个或多个面板10附近或其上进行，那么太阳能面板10中的一个或多个可以被关闭，例如通过DMPPT控制器80触发消弧电路96、98。
消弧电路96、98传导并且将太阳能面板18保持在短路状态中，直到电压或电流降至低于设备的阀值水平。为了激活太阳能面板10，电流典型地被要求中断。这可以典型地通过手动地断开电路或通过等待直到日光在晚上减弱被进行。这意味着***在黑暗的时期例如晚上期间自动地重设其的DMPPT 18。
目前，大多数成本有效的消弧电路中的一个包括可控硅整流器(SCR)330。这允许消弧电路96、98继续起作用，即使主要的电路控制功率已经被短路。这除去人员的高电压直流功率的危险，例如在太阳能面板10被安装在其上的建筑物的屋顶上的。DMPPT***18在晚上期间自动地重设其自身，从而允许工作的完成。如果有必要在另一天，那么***40可以以两个模式中的一个操作。在第一模式中，例如当通信部22与主机50一同出现时，主机50可以命令DMPPT设备18停机，从而允许另一个时期的安全工作，例如在屋顶上。在第二模式中，例如当主机50不具有通信部22时，DMPPT模块18可以优选地使消弧设备96、98启动，即激活。为了防止不必要的停机，这种非通信方法可以优选地仅在状态位已经被保存，例如保存处于在模块18处的EEPROM存储器中时发生，指示启动或维护停机。
对于DMPPT模块18实施的目前的消弧电路330是具有其的相关联的启动电路的SCR。主要控制软件，例如在***服务器153内的，优选地允许太阳能电池阵列***的维护或启动停机。其基于每个面板进行操作，从而提供安全的太阳能电池阵列停机。主机***壳体50可以显示目前的阵列直流电压，以指示何时进入屋顶区域是安全的。主机***壳体50可以优选地被结合入建筑物的火警报警***中，或可以被由主机***自身定位的手动安全开关控制。因此向DMPPT模块18的这种加入增强总体***性能并且改进人员的安全性。
增强的逆变器功率电路操作。图26是示出了增强的逆变器54的基于微处理器的脉冲宽度调制354的示意性的框图350，例如以消除一次或更多次谐波。图27是用于增强的逆变器54的示例性的PWM谐波减少过程360的流程图。如在图26中看到的，微处理器352可以优选地被用于向增强的逆变器54中的每个提供驱动信号354。例如，如在图27中看到的，对于被在增强的逆变器54处接收362的直流信号，来自面板10的直流功率42、52或交流总线功率58可以被用于启动364向逆变器晶体管192的功率(图18)，逆变器晶体管192可以优选地包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)192。专用信号354(图26)可以优选地包括智能切换脉冲序列200(图19)，例如但不限于以1.68KHz的切换，其被从在内置的服务器153处的微处理器352发送(图14)，以切换通过驱动器卡188的直流总线(图18)并且提供对一次或更多次谐波的有效消除，例如以可控地减少或消除来自直流信号的谐波，例如三次谐波3、9、15，等等。来自增强的逆变器54的交流信号输出368提供相比于常规的逆变器***增加的功率。
因为逆变器50被内置在模块54中，所以对于较大的***40来说，每个逆变器块54可以优选地在被需要提高***效率时启动。固态逆变器54目前在一旦它们具有大于约45％的负荷时运行得较好。因此，对于140kW***40来说，当功率在一天中增加时，第一个模块54将启动以提供功率，直到具有对于第二个模块54足够的功率。第二个模块54将跟进，并且两个模块54，例如54a和54b，将共享负荷(并且仍然高于45％点)，直到第三个模块54被需要。如此，直到所有的四个模块化逆变器54都被启动。在一天中的较晚的时间，当来自太阳能电池阵列34的功率开始下降时，每个模块化逆变器54将根据需要脱离，直到***40停机以过夜。这使***40比单一的大逆变器更长的时间保持以峰值效率运行，从而产生更高的用于交流电网58的功率。
逆变器54的智能切换的使用，如上文描述的，向电网传送更高的功率，因为更少的太阳能被从晶体管的切换转化为热。此外，因为更少的滤波器被需要(由谐波消除导致的)，所以具有更高的可用于向电网泵送的功率。
模块化***40的另一个益处是冗余性(redundancy)。例如，在具有多于一个增强的逆变器54的***中，如果一个增强的逆变器54由于某种原因发生故障，那么整个***40不发生故障。***可以继续用留在***40中的电容量向交流电网58泵送出功率。
图28是示例性的用户界面400，例如包括网页157(图14)，用户界面400用于增强的功率收获***40的监测和/或控制，增强的功率收获***40包括增强的逆变器54和具有DMPPT模块18的功率模块10。在图28中看到的示例性的用户界面400可以典型地包括***、阵列和/或部件级状态402、控制404、用于一个或多个面板10的日志406、***报告408和收益跟踪410中的任何。例如，示例性的***状态屏幕412被在图28中看到，例如以指示太阳能面板10的不同的联串36的当前操作状态。
如在图28中看到的，第一联串36的面板包括六个面板10，其中联串中的面板1-4和6被指示为414a在线和OK，而第一联串中的第五面板10被指示为414a有问题并且目前是离线的。如也在图28中看到的，第二联串36的面板包括六个面板10，其中第二联串中的面板1-6被指示为414b正在被停机以用于服务，例如通过用户界面400被控制416。
用户界面400可以典型地被通过多种终端访问，例如直接地通过内置的服务器153，局部地通过被连接的终端156，或在另一个终端160，例如通过网络158可访问的。在某些实施方案中，***40可以提供其他的用于警报、状态和/或控制的装置，例如但不限于到无线设备160的网络通信155，无线设备160例如但不限于膝上型计算机、移动电话、寻呼机和/或被网络使能的移动电话或PDA。
当面板10中的每个优选地包括DMPPT功能18时，其中DMPPT提供面板级的监测，***40被容易地通知在任何尺寸的阵列34中的每个面板10的操作状态，例如通过在DMPPT 18和逆变器54或壳体50之间的通信链路22。
此外，DMPPT 18相似地提供面板级的检修和诊断。例如，如果一个或多个面板10具有问题，例如不工作、被控制器80局部地停机、肮脏或被遮挡，那么***40将被通过通信链路22通知任何和所有的面板级信息，并且可以警告用户USR。所有的来自面板10的信息被典型地记录入数据库154中，在数据库154中性能、历史趋势以及未来的性能的预测可以被计算出。数据库154可以优选地是通过网络158可连接的，例如国际互联网，即万维网，其中察看以及甚至控制和/或维护可以被通过在远程终端160的网页浏览器进行。
当每个增强的面板10被连接于相关联的DMPPT模块18时，问题可以被对于断裂的和表现不良的面板10识别和定位，其中这样的面板10可以容易地被发现和更换，即***40识别确切的具有问题的面板，从而显著地减少修理所需要的时间。
图29示出了位于地球E上的增强的功率收获***40，其中在联串36内的一个或多个面板10具有不同的角度(0、45、90)或取向(东、西、北、南)。常规的太阳能面板***要求太阳能面板具有不同的倾斜角以被不同的逆变器服务。然而，因为DMPPT模块18在面板级的输出可以被调节，所以具有不同的倾斜角422的增强的面板10可以被馈给进入同一个逆变器例如增强的逆变器54中。因此，增强的***40允许面板被混合，例如通过将倾斜角422从平坦(0度)变化经过90度，和/或通过变化方向取向424，通过混合面向东、西、南和/或北的面板10。
此外，因为DMPPT模块18面板级的输出可以被调节，所以具有不同的长度的增强的面板10的联串36可以被馈给进入同一个逆变器例如增强的逆变器54或甚至常规的逆变器中。例如，如果一个联串36具有一个额外的面板10，或缺少一个面板10，那么DMPPT模块可以调整在联串36中的其余的面板10的输出，以允许这种“不正确的”联串尺寸在***40中起作用，而没有不利的影响。
相似地，DMPPT模块40的使用允许不同尺寸的面板或不同的制造商在同一个阵列34中共存。因此，代替必须从单一的制造商购买所有的面板以减少不匹配问题，DMPPT允许多种面板以及甚至不同的瓦特数的在同一个***40内的使用。这样的通用性提供在面板放置和设计中的显著的建筑学自由度，其中配备有相关联的DMPPT模块10的太阳能面板允许独特的布局以适应任何建筑物或设施上的不同的建筑特征。
此外，DMPPT模块40的使用解决了面板和联串不匹配损失。目前，没有两个面板10是相似的，并且通常明确说明具有正负百分之5的额定值。虽然常规的太阳能面板联串36仅和联串中的最弱的面板10进行操作，但是DMPPT模块18可以调整面板10的输出以升高它们的输出。相似地，用于联串34的DMPPT模块18，例如被服务器通过通信链路22控制的，可以根据需要升高功率，以减少或甚至消除联串不匹配损失。
操作软件的框图。用于DMPPT模块18的软件可以被分解为多个部分，其中大多数是中断驱动的(interrupt driven)。当模块18在早上唤醒时，它们每个进行例行检查以确保一切都正确地起作用。模块18优选地检查火警标识的地位，火警标识被存储在在DMPPT模块的微处理器/控制器80内部的EEPROM中。目前为控制器80实施的微处理器包括闪存、EEPROM和在芯片上的SRAM存储器。
同时模块18监视通信线路22的活动性，例如以察看面板18是否需要在功率水平提升至危险的水平之前停机。如果必要的话，DMPPT模块18启动消弧电路96、98以保持离线。否则，其将行进至等待阶段，直到足够的功率可用于其执行其功能。
用于增强的逆变器单元的多功率输入。因为逆变器设计已经被改进使得MPPT已经被转换以最大化收获，所以增强的逆变器以及DMPPT模块可以容易地被改造以用于不同的发电手段，例如但不限于燃料电池、风力、水力、电池、生物质和太阳能。逆变器可以以50Hz、60Hz或400Hz操作以覆盖大范围的应用。***还可以被设计为用于在电网上应用或脱离电网应用。
虽然本文公开的结构和方法的某些实施方案被为了太阳能面板***的制造实施，但是结构和方法可以可选择地被用于多种发电和功率收获实施方案，例如用于燃料电池或电池组，通过多种处理条件和操作条件。
此外，虽然本文公开的结构和方法的某些实施方案被使用处于模块化逆变器壳体50内的服务器153实施，但是其他的实施方案可以包括在增强的逆变器54中的每个内的专用服务器55，专用服务器55也可以被与壳体服务器153组合。
此外，虽然本文公开的示例性的DMPPT模块18位于面板中的每个处，但是专用的DMPPT模块可以可选择地位于不同位置，例如在面板联串36附近局部地排列在一起。然而，在本发明的实施方案中，本文公开的DMPPT模块18位于面板10中的每个处，例如以提供增加的安全性，因为消弧电路96、98位于面板处，并且在激活时，没有高电压从面板延伸至输出连接部21上。
增强的被包覆的电源板。当污垢和其他的杂质固定在面板的外表面例如上表面上时，太阳能面板的效率迅速地下降。在太阳能面板10的表面上的外玻璃基材504(图30)典型地含有微观空穴、裂缝和/或划痕506，使它们成为粗糙的，其中灰尘、污垢、水垢、颗粒和其他的沾染物可以容易地附着于玻璃504，太阳能面板10例如常规的太阳能面板10和/或具有DMPPT模块18的太阳能面板。
图30是具有顶部包覆层508的增强的太阳能面板结构500的部分剖视图。对于太阳能面板10，对外部光学结构502、504提供这样的改进是有利的，例如以提供增强的清洁和/或以提供改进的光吸附。覆层508可以被施用于以下中的任何：
·已使用的，即现有的，太阳能面板10(例如使用预清洁的)
·新的但是常规的太阳能面板10，例如在现场的(例如使用预处理/清洁的)；和/或
·新的增强的太阳能面板10，具有在生产期间(在运货之前)施用的增强的覆层508。
在某些实施方案中，覆层材料508被描述为纳米技术材料，因为它们提供增强的清洁和/或任何宏观或微观层面的改进的光吸附。例如，覆层508可以优选地填充或减少空穴裂缝和/或划痕506。此外，覆层508可以优选地防止或减少灰尘、污垢、水垢、颗粒和/或其他的沾染物在太阳能面板玻璃504上的积累。
在某些实施方案中，增强的覆层可以优选地包括疏水覆层508，例如包括氧化硅的，和/或亲水覆层508，例如包括氧化钛的。
例如，疏水覆层508的薄层，例如但不限于约5,000埃厚，提供灰尘和污垢难以附着的表面。目前使用的一种这样的疏水覆层508包括基于聚四氟乙烯TM的覆层508，其中进入的水，例如被传送的622、624或通过其他的手段例如雨、冷凝或雾的，在玻璃504上聚集，例如通过减少在流体和玻璃504之间的表面接触，以及允许水滚落，由此加速清洁过程。
亲水覆层508结合日光和湿气的使用，可以优选地与在玻璃504上的沉积物反应，例如以将有机材料分解至其在风中被吹走或被水洗刷掉的程度。
在某些示例性的实施方案中，增强的覆层可以优选地包括疏水覆层508，例如包括氧化硅，和/或亲水覆层508，例如包括氧化钛。
增强的覆层508的其他的示例性的实施方案包括亲水组分和疏水组分二者，例如以提供覆层材料，该覆层材料提供与到来的水和/或沾染物反应和/或排斥到来的水和/或沾染物中的任一。
增强的覆层508的另外的示例性的实施方案可以优选地包括减少玻璃504的反射率的部件，例如干涉覆层508，例如以允许更多的光穿透玻璃并且到达太阳能电池结构502，以产生更多的电。
太阳能面板10，例如常规的太阳能面板或包括DMPPT模块18的太阳能面板，可以因此被多种覆层508中的任一种增强，例如以排斥水、吸收光和/或分解有机材料。这样的增强的覆层508可以优选地被用于减少在太阳能面板玻璃层504上的污垢积累、减少清洁时间和/或增加通过清洁程序可实现的清洁度的水平中的任何。
用于具有流体传送***的太阳能面板阵列的机架安装角度。图31是太阳能面板10的阵列34的简化的示意图520，太阳能面板10例如增强的太阳能面板10a-10n，例如被一个或多个框架构件524组装，其具有机架安装角度图32是用于太阳能面板10的阵列34的流体传送***600a的第一示例性的实施方案的简化的示意图，其中阵列34包括太阳能面板10的一个或多个联串36，例如36a-36n。
流体传送***600，例如600a，可以优选地向一个或多个太阳能面板10提供清洁和/或冷却中的任何，例如通过在一个或多个面板10的阵列34的入射表面504上喷洒水622或以其他方式分配水624(可以还包括清洁器)。
如在图31中看到的，示例性的面板具有机架安装角度526。常规的太阳能面板阵列已经普遍地被以大于零度的机架角度526安装，例如以提供功率收获的增加。例如，许多位于北半球中的太阳能面板阵列具有约8-10度的机架安装角度。
被平坦地安装在平坦的屋顶上的常规的太阳能面板的阵列可以在理论上提供对屋顶的100％的覆盖率，而被以8度斜率安装在这样的屋顶上的常规的太阳能面板的阵列提供约90％的覆盖率，这是因为典型地要求在机架***之间存在通道，例如以避免机架之间的遮挡。
具有实质上更高的机架角度例如20度的面板阵列具有更高的前部与背部的高度比率，这典型地要求在机架结构排之间的更大的距离，由此导致更少的用于面板的空间，例如用于水平的屋顶安装，例如对于平坦的屋顶***的约70％的覆盖率。
在包括流体传送***600的增强的发电***40中，例如用于清洁和/或冷却的，机架角度526可以优选地被选择为了流体运动624，例如水流出，以及为了功率收获。
例如，包括流体传送***600的增强的发电***40的一个目前的实施方案被安装在加利福尼亚州的门洛帕克，具有朝向南的约8度的机架安装角度526，这起作用以增加功率收获并且还允许流体传送***600的测试。
用于太阳能面板安装的具体的机架角度526可以优选地被选择以帮助在降雨期间的自清洁、自动化(即机器人的)清洁764(图39)、和/或自动化冷却744(图38)，例如以减少或避免与被平坦地安装的面板10相关联的维护和/或清洁问题。
例如，对于用于上文提到的安装的具体的太阳能面板10，并且如对于许多流体传送***600推荐的，至少10度的机架角度526(在北半球中朝向南或在南半球中朝向北)可以优选地提供更大的流体运动624，例如水流出624，例如以减小杂质的沿着太阳能面板10的表面和下边缘的残留的积聚。
当机架安装角度526被增加时，例如在朝向赤道15-20度之间，流体流出624被增加，这可以促进流体回收并且避免沾染物在太阳能面板10的下边缘处的沉积。增加的机架角度526还典型地允许用于可以适应这样的配置的安装的更高的全年总的电收获，因为在冬季，太阳在地平线上较低，所以面板10的额外的倾斜526允许更多的光被收获。因为较高的坡度导致较好的清洁，所以在有效的清洁和面板在屋顶上的集中之间协调一致。
在图32中看到的流体传送***600a的第一示例性的实施方案包括用于传送流体606的机构602a，流体606例如水，例如用于一个或多个太阳能面板10的清洁和/或冷却的。在图32中看到的储存罐608可以初始地被通过入口609填充，例如通过阀607的激活。流体606可以典型地包含水，并且还可以包含清洁剂。水可以进一步被处理以除去沾染物或硬物中的任何，并且可以进一步被化学处理，例如使用但不限于氯、溴化物、除藻剂等等。
在图32中看到的示例性的传送机构602a包括泵610，泵610是可控制的612，例如响应于一个或多个被跟踪的参数、设置点或外部信号614中的任何。流体606被可控地泵送610经过供应管线604到供应歧管616，供应歧管616然后被可控地分配到一个或多个分配头620，例如喷嘴或喷水头620。流体606被典型地作为一个或多个洗涤流或喷雾622施用，例如以漂洗太阳能面板10以进行清洁和/或冷却。流体606向下行进624经过太阳能面板10，例如由机架角度526导致的。
在图32中看到的示例性的流体传送***600a还包括用于回收流体606的机构，例如包括被连接到627排液歧管628的槽626，排液歧管628朝向储存罐608返回632。返回管线632可以优选地还包括过滤器630，例如树叶过滤器，例如用于但不限于树叶、灰尘和/或污垢的除去。
图33是用于太阳能面板10的阵列34的流体传送***600b的第二示例性的实施方案的详细的示意图640。如在图33中看到的，水传送机构602可以还包括一个或多个阀642和次要歧管644，例如以根据需要(例如为了清洁和/或冷却)可控地将流体传送至太阳能面板10的一个或多个部分，和/或以可控地隔离太阳能面板10的一个或多个部分，例如为了传送***的维护。
收集槽626可以还包括保护性筛网以防止树叶或除了水流出624的物体进入***600。在图33中看到的用于流体传送***600b的收集歧管628可以包括具有一系列的被界定的孔629的PVC管628，例如4英寸直径的，被周期性地分隔的排液管627延伸入被界定的孔629中。示例性的排液管627被使用舱壁连接安装于被沿着一系列的太阳能面板10的下边缘附接的雨水沟626的外下边缘。
虽然流体传送***600b在本文中被描述为使用喷嘴620作为清洁和/或冷却的一个实例，但是多种静态的或可移动的***可以被使用，例如静态的喷雾器、旋转的静态头部，或甚至沿着长度例如从顶部至底部侧向地运动的对喷雾的可运动的跟踪。
如也在图33中看到的，返回管线632还可以优选地包括重复循环泵646、直列式关闭器(inline shutoff)648、过滤器648和/或水量计652中的任何。
在某些实施方案600中，过滤器650优选地从流体606例如水606除去或减少矿物质、盐和/或其他的沾染物的数量，这例如取决于可用的水供应。在流体传送***600的一个目前的实施方案中，过滤器650包括可从International Water Treatment of North America获得的ELYSATOR 15TM***，例如以在水606被返回至储存罐608之前从水606除去钙和其他的矿物质。
储存罐608的一个目前的实施方案包括被自来水606填充的300加仑储液器，自来水606被从蓄水池608泵送至一个四英寸PVC水管616，该四英寸PVC水管616沿着机架阵列34的长度，例如90英尺延伸。每三十英尺，一个一英寸管644被经过电磁阀642从四英寸管616引出。次要歧管644中的每个馈给到洗涤面板10的三个喷水头620。
来自喷嘴620的水喷雾622瀑布状流下624面板10并且进入雨水沟626，其注入收集歧管628，例如4-10英寸灌溉管。被收集的水624流动经过收集歧管628并且经过初级过滤器，例如叶片式过滤器630，叶片式过滤器630过滤出大颗粒。水被向下运输632进入储存罐608中，并且还被供入重复循环泵646，例如30瓦特泵646，重复循环泵646馈给到二次过滤器650。重复循环泵646可以优选地连续地将水606循环出入储存罐608，例如经过重复循环管线656，例如以由二次过滤器650进行连续的水过滤，即研磨(polishing)。
在具有如在图33中看到的流体传送***600b的太阳能发电***的一个目前的实施方案中，分配歧管644被分段为三个30英尺长度，以适应面板10的三个列，使得对于33个面板的测试组，在每个列中具有11个面板的联串。面板10中的每个具有被附接的监测箱18，监测箱18监测面板的电压、电流和温度并且还允许面板在紧急状况下或需要维护时被停机。这种信息被通过无线传输***从面板获取并且被直接地传输至显示每个面板的所有的重要信息的计算机。
这种99个面板的测试***被分割为三个33个面板部分，其中面板中的每个已经被纳米技术材料508包覆，但是不被初始地洗涤，以开始收集在白天和晚上落在这些面板上的污垢。当露水聚集时，露水润湿污垢，使污垢流下面板10并且附着于面板的底部，紧贴其附着的铝边缘，因为在露水中没有足以将污垢洗刷下面板的水量。
被安装的***因此独立地提供露水自身的某些极小的洗涤，但是污垢在底部处聚集，因为没有足以完全地冲刷其的水。
当这样的污垢沉降经过面板的底部时，这样的污垢可以达到厚至足以蔽光面板的至多5％，这导致来自整个联串的发电的多至或大于百分之五的减小，因为基于每个面板，这样的被影响的面板成为薄弱环节。
对于被基于每个面板，即不基于每个电池，监测的太阳能面板***来说，如果面板10的一个部分(例如下边缘)的性能损失效率，例如损失百分之五，那么整个面板10的效率被减少百分之五。
在上文提到的***中，所有的99个面板都被监测，例如用于性能测试。在第一组33个面板测试部分，我们将要评价冷却面板以产生另外的电输出的效果。冷却从早晨直到下午通过递增地使水移动经过面板被提供。
在流体传送***600的某些实施方案中，例如用于具有被保护性覆层508增强的太阳能面板的安装，压缩的空气可以被用于从面板10吹动松散的污垢和灰尘，例如以最小化水606的使用。此外，水可以被在晚上期间或在午夜使用，例如用于周期性的额外的清洁，例如以最小化在白昼时间期间的蒸发。
图34是用于太阳能面板10的阵列34的流体传送***600c的第三示例性的实施方案的简化的示意图660。在某些***环境中，例如其中清水是充足的和成本有效的，没有对回收的需要或期望，简化的流体传送***600，例如600c，可以提供对于清洁和/或冷却目的来说足够的水。在图34中看到的流体传送***600c包括流体传送机构602，例如包括对控制612响应的阀642，阀642典型地响应于一个或多个被跟踪的参数、设置点或外部信号614中的任何。流体606，例如水，被经过喷嘴620喷洒622，并且在下端流出624倾斜的太阳能面板10，例如经过槽626和排液歧管628。
流体传送***600，例如包括机器人供水***600，因此被典型地沿着机架***34的顶部即上端530a(图31)安装，并且提供流下面板10的表面的瀑布状缓慢落下的水606，其例如以被优化的间隔，或基于被跟踪的参数614落下，以保持发电***34以最大效率工作。被捕获在机架34的基部处的水606可以优选地被回收，例如经过歧管628、过滤器650，并且被泵送回入储存罐608中以用于下一个清洁和/或冷却循环。
在其中水含有钙和其他的强烈的可以对面板有害的化学物的领域中，水处理650还可以优选地包括去离子化。此外，电输出的另外的升高可以经常通过在白天的加热期间冷却面板10被获得，因为面板在被暴露于较高的温度时减小输出。
图35是示例性的被与示例性的具有多个联串36例如36a-36n的增强的太阳能面板10的太阳能面板***集成的流体分布***600的示意性的框图，增强的太阳能面板10例如具有专用的DMPPT模块18，多个联串36的增强的太阳能面板10被通过合路器箱48引导并且被通过具有一个或多个增强的逆变器模块54的模块化功率模块壳体50控制。因为分布式最大功率点跟踪***、结构和过程提供太阳能***内的分别的面板的监测、控制和隔离，所以另外的增强可以被进行以提供增强的***效率。
例如，对于图35中示出的增强的发电***来说，每个面板10优选地包括可以监测电压、电流和/或温度中的任何的模块18，并且还优选地包括可以用于将面板10分别地停机的机构，例如为了紧急事件。被分别地监测的面板10优选地允许每个面板的输出被跟踪。在某些实施方案中，当效率下降多至5％时，流体传送***可以可控地被激活764(图39)以清洁面板10。图35中示出的增强的发电***是完全地自动化的，使得工人不被需要到达屋顶进行清洁，由此节约劳动力、水和保险成本，同时确保全年的来自每个太阳能面板10的满负荷生产。
环境对太阳能***性能的影响。图36是示出了太阳能面板结构的作为污垢积聚704的函数的功率减小的图700。太阳能面板作为污垢积聚的函数损失功率以及因此损失电输出。太阳能面板的标准的瓦特数输出被在工厂使用清洁的面板测试，例如以定义额定功率706，如在受控的温度例如25摄氏度测试的。然而，在现场，因为污垢在面板10的表面的某些或全部上积聚，所以实际功率708从其的额定值降低，即被减少710，例如减少多至或大于其的额定值的5-6％。
例如，尤其是对于不被覆层508增强的面板来说(图30)，污垢和/或水垢可以沿着太阳能面板10的底端530b积聚(图31)，至日光从到达面板10和被面板10完全地吸收而减少的程度。这使整个面板在电压输出上下降多至百分之五至百分之二十五，取决于堆积的严重程度。
保护性覆层508的在太阳能面板10的入射表面532a上的使用允许面板10保持更清洁更长的时间段，因为增强的面板抵抗污垢和/或水垢的积聚，使得甚至在清洁之前，被处理的面板10具有比未被处理的面板高的电输出。此外，增强的面板被流体传送***更迅速地和更彻底地清洁，使得太阳能面板10中的一个或多个给出更高电力生产。
图37是示出了太阳能面板结构10的作为温度722的函数的功率输出的图720。太阳能面板损失作为温度的函数的效率以及因此电输出。太阳能面板的标准的瓦特数输出被在工厂在25摄氏度测试。对于超过额定温度的在温度上的每一摄氏度升高，面板的电输出可以典型地减小额定输出的约0.5％。
在温暖的天气中，面板温度从约25摄氏度升高至约83摄氏度不是罕见的，如被在太阳能面板10的入射表面532a上测量的。温度的这种58度升高，基于额定输出功率的约5％，导致在200瓦特面板上的约58瓦特的总损失，例如接近30％的损失。这种被估计的损失是基于完全清洁的面板10。然而，对于在面板上具有相似的83摄氏度的热量的通常情况来说，除了积聚的污垢外，这样的示例性的太阳能面板可以损失另外的25-30瓦特，导致被标称地额定为200瓦特的太阳能面板10的110瓦特的输出功率，这是因为热和污垢的组合的影响。因此，取决于环境，流体传送***600可以被用于面板10的清洁和/或冷却中的任何。
用于与太阳能面板***集成的流体传送***的增强的操作过程。图38示出了用于太阳能***冷却***的基于温度监测的激活的简化的过程740。例如，当太阳能面板***正在操作时，一个或多个面板10的温度可以优选地被监测742。当被跟踪的温度中的一个或多个超出设置点例如120华氏度时，流体传送***600可以被可控地激活744。流体传送***600可以在激活744后操作被设置的时间段，或如果并且当较低的设置点(例如70华氏度)被达到时，或在与环境温度相比的某个阈值内，则可以停机746。
在其中一个或多个面板10被监测的***实施方案中，例如对于包括DMPPT模块18的***来说，温度可以优选地被通过每个面板10上的温度传感器(例如温度计、热电偶、RTD等等)监测，并且在合适的时间和温度，***可以可控地启动水以进行冷却。作为实施例，在高设置点，例如90华氏度，控制可以触发***以启动，并且当温度下降至低设置点，例如65华氏度，清洁***600可以优选地关闭。
图39示出了太阳能清洁***的基于效率监测的激活的简化的过程760。例如，当太阳能面板***正在操作时，一个或多个面板10的效率可以优选地被监测762。当被跟踪的效率中的一个或多个减小至低于设置点，例如低于对于给定温度下的额定功率的90时，流体传送***600可以被可控地激活764。流体传送***600可以在激活764后操作被设置的时间段，或如果并且当效率超出可允许的效率设置点时停机766。
太阳能电池阵列密封结构。图40是在增强的太阳能面板10之间的第一示例性的密封结构806例如806a的部分剖视图800。图41是在增强的太阳能面板10之间的第二示例性的密封结构806b的部分剖视图。图42是在增强的太阳能面板10之间的第三示例性的密封结构806c的部分剖视图。
因为流体传送***600被典型地安装以提供用于清洁和/或冷却的水，以及因为水可以优选地被回收、储存和再使用，所以太阳能面板10的阵列可以优选地还包括在太阳能面板之间的在边界804处的密封物806的密封器结构，例如在一个面板的底部边缘和邻接的面板的上边缘之间，和/或在邻接的面板10的侧面之间。
在图40中看到的示例性的密封部806a可以优选地包括被施用的基于硅树脂的密封物，使得水不经过边界804漏下来和泄露。
相似地，在图41中看到的示例性的密封部806b可以优选地包括一个或多个结构，例如被施用的基于硅树脂的密封物，和/或合适的密封带材料，例如具有厚度822的，以提供顶部密封部826和/或侧部密封部828中的任何。
在图42中看到的示例性的密封部806c可以优选地相似地包括被施用的基于硅树脂的密封物，使得水不经过边界804漏下来和泄漏。如在图41中看到的，增强的太阳能面板10提供实质上平齐于太阳能面板玻璃504的组合的高度的框架802，太阳能面板玻璃504还可以优选地具有包覆层508，其中实质上平齐的界面可以促进水流出624并且防止任何沿着太阳能面板10的底部边缘的积水，例如以减少污垢和/或水垢的积聚。增强的太阳能面板可以因此优选地包括平齐于玻璃基材的框架802，至少对于框架802的上侧和下侧来说，使得露水、雨水和冷却和/或清洁水可以容易地朝向下边缘排出，其中水不被积聚在每个太阳能面板的下边缘上。在某些实施方案中，这样的框架围绕太阳能面板的整个周长是平齐的。平齐的框架的使用防止任何残留的污垢和杂质沿着面板的下边缘沉淀和变干，否则其可以减小下部电池的功率输出并且因而降低面板的整个输出。如也在图41中看到的，框架802还可以包括凹陷部，例如斜角或半径范围(radius)842，其中密封部806例如806c可以被施用并且仍然保留实质上平齐的界面。
用于密封部806的材料可以优选地被为了预期的温度范围以及为了其他的环境条件(例如暴露于日光)而被选择。硅树脂密封物608经常被额定为用于高至300华氏度。
与以前的清洁过程相反地，如被应用于现场的常规的太阳能面板，增强的清洁***600提供在硬件配置中和/或在***操作参数中的多种改进，例如对于一个或多个太阳能面板10。例如，这样的分别的面板监测***可以立即地识别问题区域，例如与污垢积聚和/或升高的面板温度相关的。
流体传送***600和相关的结构和过程优选地提供对于不同的环境的多种优点，例如但不限于：
·用于太阳能面板阵列的清洁溶液和/或保护性层；
·清洁溶液和/或保护性层的施用，例如用于在现场改型常规的面板、在现场改型新的面板和/或用于设置有增强的层的新的太阳能面板中的任何；
·用于太阳能电池阵列的传送***；例如使用水、处理过的水和/或清洁溶液进行清洁、冷却中的任何或其的任何组合；
·传送/清洁***喷雾分配、回收和/或过滤***；
·用于传送***的增强，例如改进的清洁、冲刷、冷却和/或回收的太阳能面板***的布局或倾斜；
·用于传送***，例如被链接于DMPPT***的，具有时间、功率输出和/或温度考虑的控制参数；和/或
·改进的太阳能面板框架和/或密封部，例如以增强传送***中的任何的清洁、冲刷、排水，或用于任何驻留的湿气(露水、雨水等等)，例如以避免污垢或水垢的积累等等。
DMPPT结构细节。图43是具有多个常规的太阳能面板的太阳能面板***的示意性的框图900，多个常规的太阳能面板被以串联的形式连接，被连接于简单的(未改进的)逆变器，以将来自联串的直流电压转换为交流波形。
图44是可选择的示例性的具有被以并联的方式连接的增强的太阳能面板的排列的太阳能面板***40的示意性的框图920。面板所连接于的公共总线可以是被选择的电压电平的被稳定化的直流总线或被稳定化的单相变化或三相变化的交流总线的形式。公共总线可以在电网互相连接部、变压器、具有增强的或未改进的形式的逆变器、或电池充电器或其他的直流功率电网处终结。面板的增强执行优化太阳能面板的输出和增加到公共总线的功率的任务。
图45是示例性的太阳能面板***40例如40a(图5)或40b(图6)的示意性的框图940，其具有被串联地连接的具有DMPPT的增强的太阳能面板的联串并且被通过具有一个或多个增强的逆变器模块的模块化功率模块壳体控制。被DMPPT增强的面板根据其操作以进行优化的控制环路算法可以采取多种形式，例如包括但不限于以下中的任何：
·独立操作；
·联串级环路闭合；
·合路器箱级环路闭合；和/或
·增强的逆变器模块级环路闭合。
此外，算法可以优选地起作用以进行优化以提供以下中的任何：
·直流总线联串电压稳定化作为常数；或
·电流稳定化作为常数，
如可以适合最好的总功率输出所需要的条件。
在具有400KW的额定容量的常规的太阳能面板的较早的安装中，没有分布式最大功率点跟踪***提供的分别的监测，几次停机导致在延长的时间段内的功率输出的显著的损失。对这样的400KW***的监测可以在面板故障发生时节省几千美元的电费，面板故障常规地仅通过手动检查面板被发现。
在上文提到的***中，这些停机在一种情况下被面板被石块撞击导致，在第二种情况下被子弹导致，并且在两种情况下被由发生故障的面板导致，这是由于热点烧穿铜迹线。当***被初始地安装而没有用于监测的手段时，没有办法知道这些面板已经不能使用的时间长度，但是它们可能在检测之前已经停止六至八个月。不但***损失有问题的面板的性能，而且薄弱环节效应劣化数个被连接的联串的性能，扩大问题以及电的损失。
分布式最大功率点跟踪***测量面板的电压、电流和温度并且将其无线地传输至基于网络的监测***。如果任何面板下降低于某个性能水平，那么软件发送指示问题的警报。
此外，分布式DMPPT模块18通过使用具有自动防故障装置的远程***允许面板10被隔离，来确保消防人员和维护人员当在太阳能***周围操作时保持安全。
因此，虽然已经参照具体的优选的实施方案详细地描述了本发明，但是本发明所涉及的领域技术人员将意识到，多种修改和增强可以被进行而不偏离所公开的示例性的实施方案的精神和范围。

Claims (30)

1.一种发电***，包括：
服务器；
多个光生伏打太阳能面板，其中每个所述光生伏打太阳能面板具有用于接收入射光的上入射表面，并且其中每个所述光生伏打太阳能面板包括
多个光生伏打太阳能电池，以及
控制模块，其包括连接到所述多个光生伏打太阳能电池的输入连接部、输出连接部、连接到所述输入连接部并且连接到所述输出连接部的信号处理电路，以及连接到所述信号处理电路的控制器，其中所述控制模块被配置为跟踪相应的所述光生伏打太阳能面板的一个或更多个操作参数，和向所述服务器发送数据信号，其中所述数据信号相应于被跟踪的参数；
至少一个温度传感器，其被配置成测量所述光生伏打太阳能面板的局部温度；
至少一个逆变器，其具有输入直流端、输出交流端，以及连接到所述输入直流端和所述输出交流端的逆变器电路；以及
传送机构，其用于在至少一部分所述光生伏打太阳能面板的所述上入射表面上分配流体；
其中所述服务器被配置为基于接收的所述数据信号和测量的所述光生伏打太阳能面板的所述局部温度监测一个或更多所述光生伏打太阳能面板的效率或所述局部温度中的任何一个，和当下述情况中的任何一个发生时向所述传送机构发送控制信号：
监测的所述效率小于或等于效率设定值，或
监测的所述光生伏打太阳能面板的所述局部温度超过温度设定值；以及
其中所述传送机构是响应于所述控制信号可控地可激活的。
2.根据权利要求1所述的发电***，其中所述传送机构被激活以进行对所述光生伏打太阳能面板的清洁或冷却中的任何一个。
3.根据权利要求1所述的发电***，其中所述流体包括水。
4.根据权利要求3所述的发电***，其中所述流体还包括清洁溶液。
5.根据权利要求1所述的发电***，其中亲水层或疏水层中的任何一个被施用于一个或更多所述光生伏打太阳能面板的所述上入射表面。
6.根据权利要求5所述的发电***，其中所述亲水层包括氧化钛。
7.根据权利要求5所述的发电***，其中所述疏水层包括氧化硅或含氟聚合物中的任何一个。
8.根据权利要求1所述的发电***，其中干涉层被施用于一个或更多所述光生伏打太阳能面板的所述上入射表面，以促进光透过所述上入射表面。
9.根据权利要求1所述的发电***，其中被跟踪的参数包括温度、电压或功率中的任何一个。
10.根据权利要求1所述的发电***，还包括：
回收***，其用于收集和储存被分配的所述流体的至少一部分。
11.根据权利要求10所述的发电***，其中所述回收***还包括用于过滤收集的被分配的所述流体的过滤器。
12.根据权利要求1所述的发电***，还包括：
位于所述光生伏打太阳能面板中的至少两个之间的密封器。
13.一种用于包括多个光生伏打太阳能面板的发电***的流体分配***，其中每个所述光生伏打太阳能面板具有用于接收入射光的上入射表面，其中所述流体分配***包括：
服务器；
传送机构，其用于在至少一部分所述光生伏打太阳能面板的所述上入射表面上分配流体；
流体传送控制器，其与所述传送机构相关联；
至少一个温度传感器，其被配置成测量所述光生伏打太阳能面板的局部温度；以及
多个面板控制器，其中所述面板控制器中的每一个与相应的光生伏打太阳能面板相关联，并且被配置为跟踪所述相应的光生伏打太阳能面板的一个或更多个操作参数，和向所述服务器发送数据信号，其中所述数据信号相应于被跟踪的参数；
其中所述服务器被配置为基于接收的所述数据信号和测量的所述光生伏打太阳能面板的所述局部温度监测一个或更多个所述光生伏打太阳能面板的效率或所述局部温度中的任何一个，和当下述情况中的任何一个发生时向所述流体传送控制器发送控制信号：
监测的所述效率小于或等于效率设定值，或
监测的所述光生伏打太阳能面板的所述局部温度超过温度设定值；以及
其中所述流体传送控制器被配置为响应于所述控制信号激活所述传送机构。
14.根据权利要求13所述的流体分配***，其中所述传送机构被激活以进行对所述光生伏打太阳能面板的清洁或冷却中的任何一个。
15.根据权利要求13所述的流体分配***，其中所述流体包括水。
16.根据权利要求15所述的流体分配***，其中所述流体还包括清洁溶液。
17.根据权利要求13所述的流体分配***，其中亲水层或疏水层中的任何一个被施用于一个或更多所述光生伏打太阳能面板的所述上入射表面。
18.根据权利要求17所述的流体分配***，其中所述亲水层包括氧化钛。
19.根据权利要求17所述的流体分配***，其中所述疏水层包括氧化硅或含氟聚合物中的任何一个。
20.根据权利要求13所述的流体分配***，其中一个或更多所述光生伏打太阳能面板还包括在所述上入射表面上的干涉层，以促进光穿透到所述上入射表面。
21.根据权利要求13所述的流体分配***，其中被跟踪的所述参数包括温度、电压或功率中的任何一个。
22.根据权利要求13所述的流体分配***，还包括：
回收***，其用于收集和储存被分配的所述流体的至少一部分。
23.根据权利要求22所述的流体分配***，其中所述回收***还包括用于过滤被收集的被分配的所述流体的过滤器。
24.一种用于针对包括多个光生伏打太阳能面板的太阳能面板***所实现的过程，其中每个所述光生伏打太阳能面板具有用于接收入射光的上入射表面，其中所述过程包括：
提供传送机构，所述传送机构用于在至少一部分的所述光生伏打太阳能面板的所述上入射表面上分配流体；
相应地在每一个所述光生伏打太阳能面板处跟踪一个或更多个操作参数；
从相应的所述光生伏打太阳能面板中的每一个向服务器发送数据信号，其中所述数据信号相应于被跟踪的所述参数；
测量所述光生伏打太阳能面板的局部温度；
基于接收的所述数据信号和测量的所述光生伏打太阳能面板的所述局部温度，在所述服务器处监测一个或更多个所述光生伏打太阳能面板的效率或所述局部温度中的任何一个；
当下述情况中的任何一个发生时从所述服务器向所述传送机构发送控制信号：
监测的所述效率小于或等于效率设定值，或
监测的所述光生伏打太阳能面板的所述局部温度超过温度设定值；以及
响应于所述控制信号可控地操作所述传送机构。
25.根据权利要求24所述的过程，其中所述传送机构被激活以进行对所述光生伏打太阳能面板的清洁或冷却中的任何一个。
26.根据权利要求24所述的过程，其中所述流体包括水。
27.根据权利要求26所述的过程，其中所述流体还包括清洁溶液。
28.根据权利要求24所述的过程，其中亲水层或疏水层中的任何一个被施用于一个或更多所述光生伏打太阳能面板的所述上入射表面。
29.根据权利要求24所述的过程，其中一个或更多所述光生伏打太阳能面板还包括在所述上入射表面上的干涉层，以促进光穿透到所述上入射表面。
30.根据权利要求24所述的过程，其中被跟踪的所述参数包括温度、电压或功率中的任何一个。
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