張彬

摘要：隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)以及科技的創(chuàng)新，促進(jìn)了建筑業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)利用也越來(lái)越多。目前建筑電能消耗逐年增加，因此為了促進(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展，在建筑電氣節(jié)能過(guò)程中，需要合理應(yīng)用光伏發(fā)電技術(shù)，基于此，本文闡述了光伏發(fā)電技術(shù)的工作原理及其光伏發(fā)電技術(shù)的特征與影響因素，對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電技術(shù)；工作原理；特征；影響因素；應(yīng)用

一、光伏發(fā)電技術(shù)的工作原理分析

光伏新能源是指借助太陽(yáng)電池將太陽(yáng)照射的光直接轉(zhuǎn)化為電能，既無(wú)污染，也無(wú)噪音的一種可再生新能源。與傳統(tǒng)能源相比，光伏新能源對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較小，且是一種可以再生的新型能源，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較大。其工作原理是通過(guò)太陽(yáng)能電池組件對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行采集，然后將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，在通過(guò)光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器將其轉(zhuǎn)化為交流電，使用時(shí)用控制器進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。

二、光伏發(fā)電的影響因素分析

影響光伏發(fā)電的因素主要有：（1）各組件之間電性不匹配的因素。一般光伏新能源在建筑中應(yīng)用時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)組件電流或是電壓不匹配的事情，那是因?yàn)榻ㄖ鈮υ诮M建過(guò)程中所需要的平面其形狀大小各異的原因?qū)е碌?。所以要想避免這樣的事情，就要對(duì)建筑外墻進(jìn)行分區(qū)域統(tǒng)一電性或者是分區(qū)后使用不同的電池片來(lái)平衡。（2）太陽(yáng)能電池板的傾斜角度因素。由于建筑過(guò)程中，其所在的地形地貌、氣候和周圍的輻射場(chǎng)都存在一些影響，所以只有因地制宜地算好電池板的傾斜角度，才能夠使光伏新能源得到最大利用率的電能。（3）光伏電池強(qiáng)度因素。由于光伏新能源在建筑中使用時(shí)，都是使用光伏材料作為建筑材料的，所以其強(qiáng)度的大小對(duì)輸出的電量有著直接的影響。由于建筑過(guò)程中，光伏組件的使用范圍廣，而且使用的位置也不同，導(dǎo)致需要的光伏強(qiáng)度也不同，所以需要對(duì)不同位置進(jìn)行不同強(qiáng)度的光伏組件使用，例如采光好的屋頂可以考慮使用強(qiáng)度大一些的光伏組件，這樣采集到的太陽(yáng)能的能量大。

三、光伏發(fā)電技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

光伏發(fā)電技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：（1）占地面積小。通常情況下，光伏發(fā)電設(shè)備是安裝在建筑物的外墻或者是采光比較好的屋頂?shù)任恢?，占地面積不多，非常省空間。（2）來(lái)源廣，綠色無(wú)污染。由于太陽(yáng)能在地球的任何地方都有，其來(lái)源十分廣泛，發(fā)電過(guò)程中完全不必為沒(méi)有太陽(yáng)光可以使用而擔(dān)心。且資源在應(yīng)用過(guò)程中，也沒(méi)有像石油、天然氣等傳統(tǒng)發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生二氧化硫等污染氣體，具有綠色環(huán)保。（3）耗電量小，減少能源浪費(fèi)。由于光伏發(fā)電是通過(guò)建筑之間集中并網(wǎng)發(fā)電的，為居民提供所需的電能。由于建筑體系完全可以對(duì)暢通無(wú)阻地對(duì)電能進(jìn)行輸入和輸出的操作，大大地減少了電能的消耗，減少了能源不必要的浪費(fèi)。（4）供電安全可靠。由于建筑電氣在使用光伏發(fā)電過(guò)程中，光伏系統(tǒng)將發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的多余電量存儲(chǔ)起來(lái)輸送到了電網(wǎng)中，調(diào)節(jié)了電量的輸出，強(qiáng)化了供電過(guò)程中的安全和可靠性。（5）美觀且成本低。由于光伏發(fā)電所需建筑材料為光伏材料，即太陽(yáng)能電池板，安裝時(shí)可以按照喜歡的建筑形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其不僅實(shí)用性高且外形美觀。最主要的就是光伏材料相對(duì)其他建筑材料以及安裝時(shí)的人力物力而言，成本相對(duì)低廉。

四、光伏發(fā)電技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用分析

光伏發(fā)電技術(shù)主要是通過(guò)充電控制器、太陽(yáng)能電池板、放電控制器、蓄電池、用電負(fù)荷和逆變器等各組件構(gòu)成的系統(tǒng)裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)電。在此系統(tǒng)裝置中，放電控制器、充電控制器和逆變器為保護(hù)與控制系統(tǒng)，而蓄電池和太陽(yáng)能電池板則為電源系統(tǒng)。在建筑中運(yùn)用此系統(tǒng)的方式通常為并網(wǎng)系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、并網(wǎng)混合、獨(dú)立系統(tǒng)和群控系統(tǒng)。太陽(yáng)電池板白天收集太陽(yáng)能并將其轉(zhuǎn)化為電能，晚上逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并經(jīng)由控制器向配電柜傳輸實(shí)現(xiàn)供電。在建筑電氣節(jié)能中使用光伏新能源需要特別注意要選擇位置較好的地方安裝太陽(yáng)電池板，并做好日常維護(hù)工作。盡量選擇沒(méi)有遮擋且太陽(yáng)光照充足的位置安放太陽(yáng)電池板。并于朝向赤道的方向安放。日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)該采取隔離措施，嚴(yán)禁裝置被無(wú)端碰撞、敲打；對(duì)于極端天氣，比如狂風(fēng)暴雨以及冰雪天氣要及時(shí)做好防護(hù)措施。此外，光伏幕墻需要設(shè)置防雷和防火措施，且，至少每年春秋兩季要檢查建筑屋頂和光伏幕墻，確保裝置使用的安全性和穩(wěn)定性。

光伏能源是眾多能源中最為理想的一種新型能源，其不僅不會(huì)產(chǎn)生污染與噪音，且具備零碳優(yōu)勢(shì)，從經(jīng)濟(jì)因素考慮，故障率較低，建設(shè)周期較短，方便維護(hù)，運(yùn)行可靠。故此，光伏能源在建筑電氣節(jié)能中廣受青睞。當(dāng)前我國(guó)對(duì)于光伏能源的應(yīng)用主要分為光電應(yīng)用和光熱應(yīng)用，光熱應(yīng)用則是將光伏能源作為建筑的供熱熱源，為人們?nèi)粘Ｉ钐峁┎膳约肮岬刃枨?，比如太?yáng)能空調(diào)。而應(yīng)用于建筑電氣節(jié)能中的便是光電應(yīng)用。光電應(yīng)用通過(guò)半導(dǎo)體光生伏打效應(yīng)獲取電能，以此為建筑提供應(yīng)急照明、生產(chǎn)用電、公共區(qū)域照明以及試驗(yàn)用電等各種用電需求。

光伏建筑一體化作為建筑電氣節(jié)能的設(shè)計(jì)理念，也即將太陽(yáng)能光伏發(fā)電方陣安裝于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面來(lái)為建筑提供日常所需電力。光伏建筑一體化方式根據(jù)建筑與光伏方陣的結(jié)合方式的差異性劃分為兩種：其一，光伏方陣與建筑集成，使得光伏方陣變成建筑中至關(guān)重要的組成部分，也即光電幕墻、光電瓦屋頂或者光電采光頂?shù)?，光伏組件成為一種具體的建筑材料；其二，光伏方陣與建筑進(jìn)行結(jié)合，也即光伏方陣依附于建筑，建筑是光伏方陣所應(yīng)用的載體，進(jìn)而起到一定的支撐作用。在建筑電氣節(jié)能中運(yùn)用光伏能源有極大的優(yōu)勢(shì)，首先，建筑設(shè)計(jì)中所運(yùn)用的建筑材料為太陽(yáng)能電池板，降低了能耗，符合節(jié)能減排的要求，美化了建筑整體外觀與結(jié)構(gòu)，同時(shí)從經(jīng)濟(jì)方面還減少了整體造價(jià)與安裝成本；其次，因通過(guò)光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電，建筑體系可以隨時(shí)于電網(wǎng)中輸入或者取出電能，不僅可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，還可以通過(guò)光伏系統(tǒng)將多余的電能及時(shí)反饋至電網(wǎng)中，起到一定的調(diào)峰作用，提升供電可靠性；最后，光伏陣列占地面積較小，在建筑中安裝成本較低，從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)講，造價(jià)得到了有效控制，且在節(jié)能減排的同時(shí)也能夠大大緩解城市土地資源緊張的局勢(shì)。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，相對(duì)于石油、天然氣等燃燒過(guò)程中產(chǎn)生污染物的能源而言，光伏新能源是一種無(wú)污染且可持續(xù)發(fā)展的新型能源，其是利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的一種技術(shù)，應(yīng)用非常廣泛，尤其是在建筑電氣節(jié)能方面的應(yīng)用，因此必須加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行分析。

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（作者單位：國(guó)家電投集團(tuán)西安太陽(yáng)能電力有限公司西寧分公司）