太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用分析

鐘輝

摘 要：太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)主要是依照光生伏特效應(yīng)，借助太陽(yáng)能電池板，將太陽(yáng)輻射的光能轉(zhuǎn)化為電能，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、清潔可再生的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代建筑中，是綠色建筑施工中一種非常重要的技術(shù)手段。本文結(jié)合具體的工程實(shí)例，就綠色建筑中太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析和討論，希望能夠太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的研究和應(yīng)用提供一些參考。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能;光伏發(fā)電技術(shù);綠色建筑;應(yīng)用

可持續(xù)發(fā)展理念不斷深化背景下，建筑行業(yè)開(kāi)始朝著綠色、環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展，在建筑工程建設(shè)中，綠色建筑、節(jié)能建筑成為了現(xiàn)代建筑的主流趨勢(shì)，對(duì)于各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)的需求也在不斷提供，將太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用到綠色建筑中，能夠順應(yīng)綠色建筑在施工和使用過(guò)程中對(duì)于節(jié)能降耗的需求，減少環(huán)境污染問(wèn)題。

1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)概述

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的理論依據(jù)，是光生伏特效應(yīng)，利用相應(yīng)的太陽(yáng)能電池，將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能，而無(wú)論其是自成系統(tǒng)，還是并網(wǎng)發(fā)電，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)都應(yīng)該包含太陽(yáng)能電池板、控制器以及逆變器三部分。因?yàn)楸旧聿簧婕皺C(jī)械部件，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝和維護(hù)都非常簡(jiǎn)單，理論上能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到任何存在電能需求的場(chǎng)合。在實(shí)際應(yīng)用中，太陽(yáng)能電池板可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電，然后經(jīng)由相應(yīng)的逆變器，將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，再利用配電箱完成電能分配，將其中一部分電能供應(yīng)給建筑本身，多余的電能則可以傳輸?shù)焦搽娋W(wǎng)，而當(dāng)遭遇陰雨天氣，或者夜間發(fā)電量不足時(shí)，可以由公共電網(wǎng)提供電能供應(yīng)。通過(guò)這樣的方式，能夠有效減少建筑使用過(guò)程中對(duì)于傳統(tǒng)能源的消耗，從而滿(mǎn)足建筑節(jié)能降耗的需求。[1]

2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用

2.1 工程概況

某商業(yè)辦公建筑占地面積達(dá)到1.7萬(wàn)m2，總建筑面積8.8萬(wàn)m2，共有5棟高層辦公樓，辦公樓前兩層為商鋪，三層及以上為辦公區(qū)域。在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，已經(jīng)申報(bào)了相應(yīng)的綠色建筑二星級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)，而依照我國(guó)對(duì)于綠色建筑的相關(guān)規(guī)定，在建筑中至少需要采用一種可再生能源。從建筑所處區(qū)域、成本等方面進(jìn)行綜合考量，在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)以及地源熱泵系統(tǒng)之間進(jìn)行對(duì)比分析，最終決定在建筑中采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其本身不僅安全可靠、無(wú)任何污染物排放，而且能夠?yàn)榻ㄖ峁┫鄳?yīng)的電能供應(yīng)，雖然在夜間不可用，不過(guò)辦公區(qū)域夜間對(duì)于電能的消耗并不大，而且可以由公共電網(wǎng)提供夜間的電能供應(yīng)，5棟高層建筑樓頂都存在有可供利用的空間，在實(shí)際操作中有著良好的可行性。

2.2 技術(shù)應(yīng)用

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在該工程項(xiàng)目中的應(yīng)用主要是為建筑地下室、走廊等提供照明用電，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)合理性、實(shí)用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，一方面必須切實(shí)保證系統(tǒng)配置的科學(xué)性，另一方面也必須確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，滿(mǎn)足建筑照明的用電需求。應(yīng)該在滿(mǎn)足用電需求的情況下，使用盡可能少的太陽(yáng)能電池組件功率，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和成本進(jìn)行協(xié)調(diào)，保證經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

2.2.1 明確系統(tǒng)位置

對(duì)商業(yè)辦公樓進(jìn)行全面分析，發(fā)現(xiàn)在屋頂上存在多處挑空區(qū)域，南側(cè)空間較大，能夠滿(mǎn)足太陽(yáng)能電池板的安裝需求，因此，在進(jìn)行太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以將光伏組件設(shè)置在屋頂南側(cè)區(qū)域，為了避免光伏組件被遮擋，可以適當(dāng)對(duì)其進(jìn)行架高處理。

《民用建筑太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JGJ203-2010）的相關(guān)要求，在對(duì)太陽(yáng)能光伏組件進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程中，必須確保前排光伏組件于冬至日的上午九點(diǎn)到下午三點(diǎn)之間不會(huì)對(duì)后排光伏組件形成遮擋，可以借助相應(yīng)的Ecotect軟件開(kāi)展相應(yīng)的遮擋分析，最終將相鄰兩排光伏組件的距離控制在1400mm。在工程項(xiàng)目中，共需要安裝320塊光伏組件，均勻分布在商業(yè)辦公樓南側(cè)屋頂，總占地面積為523.76m2，總安裝功率300.8kW。太陽(yáng)能光伏組件在將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為直流電后，經(jīng)由相應(yīng)的輸配電網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆O(shè)置在地下室的配電房，借助逆變器轉(zhuǎn)化為380V交流電，電能并不上傳到公共電網(wǎng)，而是全部并入到變壓器負(fù)載端。

2.2.2 確定應(yīng)用范圍

一般情況下，太陽(yáng)能光伏發(fā)電都是作為常規(guī)能源的補(bǔ)充，在通信電源、邊遠(yuǎn)地區(qū)居民生活以及環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮著積極作用，但是這并不表示太陽(yáng)能光伏發(fā)電就比傳統(tǒng)火電優(yōu)越，因?yàn)槠浔旧砟芰棵芏容^低，而且穩(wěn)定性不足，通常只能應(yīng)用于三級(jí)負(fù)荷，保羅照明用電和普通插座用電，對(duì)于一二級(jí)負(fù)荷并不適用。

2.2.3 計(jì)算年發(fā)電量

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的年發(fā)電量與所處區(qū)域維度傾角平面年總輻照量Q（Q=1205.94kWh/m2），光伏發(fā)電板面積Ac、光電轉(zhuǎn)換效率η1以及綜合發(fā)電效率η2密切相關(guān)，相應(yīng)的計(jì)算公式為

代入相關(guān)數(shù)據(jù)后，可知En=1205.94×523.76×15%×80%≈7.71（kWh）。

3 結(jié)語(yǔ)

新時(shí)期，伴隨著綠色建筑的推廣和普及，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工中得到了廣泛應(yīng)用，能夠有效減少污染物的排放，順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)樘?yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的成本回收周期較長(zhǎng)，如果將其應(yīng)用在商業(yè)辦公建筑中，會(huì)導(dǎo)致成本的增加，需要政府部門(mén)對(duì)相關(guān)政策進(jìn)行完善，鼓勵(lì)建筑企業(yè)構(gòu)建相應(yīng)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)督促技術(shù)部門(mén)做好深入研究，在提高產(chǎn)品效率的同時(shí)，降低成本，為太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的推廣提供良好保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]王劭輝.太陽(yáng)能光伏發(fā)電與建筑一體化技術(shù)在節(jié)能建筑中的應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材，2018，（05）：50，54.