光伏發電技術在建筑電氣節能中的應用分析

張彬

摘要：隨著城市化建設的不斷推進以及科技的創新，促進了建筑業的快速發展，同時對新能源的開發利用也越來越多。目前建筑電能消耗逐年增加，因此為了促進建筑業可持續發展，在建筑電氣節能過程中，需要合理應用光伏發電技術，基于此，本文闡述了光伏發電技術的工作原理及其光伏發電技術的特征與影響因素，對光伏發電技術在建筑電氣節能中的應用進行了探討分析。

關鍵詞：光伏發電技術；工作原理；特征；影響因素；應用

一、光伏發電技術的工作原理分析

光伏新能源是指借助太陽電池將太陽照射的光直接轉化為電能，既無污染，也無噪音的一種可再生新能源。與傳統能源相比，光伏新能源對生態環境影響較小，且是一種可以再生的新型能源，應用優勢較大。其工作原理是通過太陽能電池組件對太陽能進行采集，然后將太陽能轉化為電能，在通過光伏發電系統的逆變器將其轉化為交流電，使用時用控制器進行控制和調節。

二、光伏發電的影響因素分析

影響光伏發電的因素主要有：（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用時，都會出現組件電流或是電壓不匹配的事情，那是因為建筑外墻在組建過程中所需要的平面其形狀大小各異的原因導致的。所以要想避免這樣的事情，就要對建筑外墻進行分區域統一電性或者是分區后使用不同的電池片來平衡。（2）太陽能電池板的傾斜角度因素。由于建筑過程中，其所在的地形地貌、氣候和周圍的輻射場都存在一些影響，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）光伏電池強度因素。由于光伏新能源在建筑中使用時，都是使用光伏材料作為建筑材料的，所以其強度的大小對輸出的電量有著直接的影響。由于建筑過程中，光伏組件的使用范圍廣，而且使用的位置也不同，導致需要的光伏強度也不同，所以需要對不同位置進行不同強度的光伏組件使用，例如采光好的屋頂可以考慮使用強度大一些的光伏組件，這樣采集到的太陽能的能量大。

三、光伏發電技術在建筑電氣節能中的應用優勢分析

光伏發電技術在建筑電氣節能中的應用優勢主要體現在：（1）占地面積小。通常情況下，光伏發電設備是安裝在建筑物的外墻或者是采光比較好的屋頂等位置，占地面積不多，非常省空間。（2）來源廣，綠色無污染。由于太陽能在地球的任何地方都有，其來源十分廣泛，發電過程中完全不必為沒有太陽光可以使用而擔心。且資源在應用過程中，也沒有像石油、天然氣等傳統發電過程中產生二氧化硫等污染氣體，具有綠色環保。（3）耗電量小，減少能源浪費。由于光伏發電是通過建筑之間集中并網發電的，為居民提供所需的電能。由于建筑體系完全可以對暢通無阻地對電能進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。（4）供電安全可靠。由于建筑電氣在使用光伏發電過程中，光伏系統將發電過程中產生的多余電量存儲起來輸送到了電網中，調節了電量的輸出，強化了供電過程中的安全和可靠性。（5）美觀且成本低。由于光伏發電所需建筑材料為光伏材料，即太陽能電池板，安裝時可以按照喜歡的建筑形式進行設計，使其不僅實用性高且外形美觀。最主要的就是光伏材料相對其他建筑材料以及安裝時的人力物力而言，成本相對低廉。

四、光伏發電技術在建筑電氣節能中的應用分析

光伏發電技術主要是通過充電控制器、太陽能電池板、放電控制器、蓄電池、用電負荷和逆變器等各組件構成的系統裝置實現發電。在此系統裝置中，放電控制器、充電控制器和逆變器為保護與控制系統，而蓄電池和太陽能電池板則為電源系統。在建筑中運用此系統的方式通常為并網系統、混合系統、并網混合、獨立系統和群控系統。太陽電池板白天收集太陽能并將其轉化為電能，晚上逆變器將直流電轉換為交流電并經由控制器向配電柜傳輸實現供電。在建筑電氣節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電池板，并做好日常維護工作。盡量選擇沒有遮擋且太陽光照充足的位置安放太陽電池板。并于朝向赤道的方向安放。日常維護時，應該采取隔離措施，嚴禁裝置被無端碰撞、敲打；對于極端天氣，比如狂風暴雨以及冰雪天氣要及時做好防護措施。此外，光伏幕墻需要設置防雷和防火措施，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，其不僅不會產生污染與噪音，且具備零碳優勢，從經濟因素考慮，故障率較低，建設周期較短，方便維護，運行可靠。故此，光伏能源在建筑電氣節能中廣受青睞。當前我國對于光伏能源的應用主要分為光電應用和光熱應用，光熱應用則是將光伏能源作為建筑的供熱熱源，為人們日常生活提供采暖以及供熱等需求，比如太陽能空調。而應用于建筑電氣節能中的便是光電應用。光電應用通過半導體光生伏打效應獲取電能，以此為建筑提供應急照明、生產用電、公共區域照明以及試驗用電等各種用電需求。

光伏建筑一體化作為建筑電氣節能的設計理念，也即將太陽能光伏發電方陣安裝于建筑圍護結構的外表面來為建筑提供日常所需電力。光伏建筑一體化方式根據建筑與光伏方陣的結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等，光伏組件成為一種具體的建筑材料；其二，光伏方陣與建筑進行結合，也即光伏方陣依附于建筑，建筑是光伏方陣所應用的載體，進而起到一定的支撐作用。在建筑電氣節能中運用光伏能源有極大的優勢，首先，建筑設計中所運用的建筑材料為太陽能電池板，降低了能耗，符合節能減排的要求，美化了建筑整體外觀與結構，同時從經濟方面還減少了整體造價與安裝成本；其次，因通過光伏建筑一體化并網發電，建筑體系可以隨時于電網中輸入或者取出電能，不僅可以實現節能目的，還可以通過光伏系統將多余的電能及時反饋至電網中，起到一定的調峰作用，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，從經濟方面來講，造價得到了有效控制，且在節能減排的同時也能夠大大緩解城市土地資源緊張的局勢。

五、結束語

綜上所述，相對于石油、天然氣等燃燒過程中產生污染物的能源而言，光伏新能源是一種無污染且可持續發展的新型能源，其是利用太陽能轉化為電能的一種技術，應用非常廣泛，尤其是在建筑電氣節能方面的應用，因此必須加強對其進行分析。

參考文獻：

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（作者單位：國家電投集團西安太陽能電力有限公司西寧分公司）