光伏新能源在建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用研究

朱亮亮

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷推進(jìn)，城市化建設(shè)的發(fā)展也在穩(wěn)步執(zhí)行，基于此，人們對(duì)于新能源的消耗也越來越迫切，尤其是建筑行業(yè)，其電能消耗占全球總比的40%。由此可見，節(jié)能減排是我國建筑行業(yè)發(fā)展的首要目標(biāo)，而光伏新能源依靠其自身的特性，主要是安全可靠、節(jié)能減排、持續(xù)穩(wěn)定等特性，在建筑電氣節(jié)能工程中不僅保障了用電系統(tǒng)設(shè)施的正常運(yùn)行，而且還能夠降低電氣消耗，防止環(huán)境污染，從而發(fā)揮建筑電氣節(jié)能的最大化效益，促進(jìn)建筑業(yè)綠色環(huán)保、節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。本篇文章主要針對(duì)光伏新能源的特性原理及其在建筑電氣節(jié)能過程中的應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行探討研究。

關(guān)鍵詞：光伏新能源 建筑業(yè) 電氣節(jié)能 應(yīng)用研究

Research on Application of New Photovoltaic Energy in Building Electrical Energy Saving

Zhu Liangliang

Abstract：With the continuous advancement of China's economic strength， the development of urbanization is also being implemented steadily. Based on this， people are increasingly pressing for new energy consumption， especially in the construction industry， whose electrical energy consumption accounts for 40% of the global total. It can be seen that energy conservation and emission reduction is the primary goal of the development of China's construction industry， and photovoltaic new energy relies on its own characteristics， mainly safety and reliability， energy conservation and emission reduction， and continuous stability. It guarantees the use of energy in building electrical energy conservation projects. The normal operation of electrical system facilities can also reduce electrical consumption and prevent environmental pollution， so as to maximize the benefits of building electrical energy saving， promote the sustainable development of environmental protection， energy saving and emission reduction in the construction industry， and promote the rapid development of green economy. This article mainly focuses on the characteristics and principles of photovoltaic new energy and its application advantages in the process of building electrical energy saving.

Key words：photovoltaic new energy， construction industry， electrical energy saving， application research

現(xiàn)階段，為了推進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展，人們在煤炭、天然氣以及石油等能源的需求使用方面尤為劇烈，與此同時(shí)，這些能源的使用也加劇了自然環(huán)境的惡化，比如大氣污染、臭氧層空洞以及自然資源枯竭等問題，所以為了改善這一狀況，實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展，新能源的開發(fā)迫在眉睫。在建筑行業(yè)中，光伏新能源在電氣節(jié)能中的應(yīng)用尤為廣泛，它具有安全可靠、存儲(chǔ)電能、儲(chǔ)蓄發(fā)電且無污染等特性，主要通過光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，從而進(jìn)行發(fā)電，這種可再生能源的使用，不僅降低了建筑工程中電能的消耗，也促進(jìn)了建筑電氣節(jié)能建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 光伏新能源發(fā)電技術(shù)原理

光伏新能源的應(yīng)用主要用來發(fā)電，通過太陽能電池板吸收光能，在其內(nèi)部系統(tǒng)中將光能轉(zhuǎn)化為電能，即就是光伏發(fā)電，再用逆變器將電能由直轉(zhuǎn)交，產(chǎn)生交流電，從而便于人們的生活使用。經(jīng)熱力學(xué)研究，光伏發(fā)電具有80%的理論發(fā)電率，由此可見，其具有很大的技術(shù)開發(fā)性。光伏發(fā)電采用太陽能電池板吸收光能進(jìn)行發(fā)電，整個(gè)發(fā)電過程中在電池板內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換，不存在機(jī)械與燃料的使用，因此不產(chǎn)生噪音污染和廢氣污染。在光伏新能源發(fā)電技術(shù)中對(duì)這種可再生且具有綠色環(huán)保功能能源的使用，不僅有利于自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，還很大程度上緩解了燃料市場不穩(wěn)定的沖擊。光伏發(fā)電設(shè)備具有很高的安裝性能，由于其不需要冷卻裝置，所以在一些干旱地區(qū)可以廣泛使用，比如：戈壁、荒漠等地，并且這些區(qū)域一般光照性能強(qiáng)，所以能夠充分利用太陽能進(jìn)行發(fā)電，為當(dāng)?shù)厝藗兩顜肀憷耐瑫r(shí)，也為區(qū)域生產(chǎn)建設(shè)提供了保障。光伏發(fā)電的使用占地面積小，其設(shè)備的安裝一般考慮采光性、耐用性以及安全性等因素，因此大多都安裝在屋頂、墻外等地，在完美與建筑物結(jié)合的同時(shí)，也節(jié)省了空間資源。還有光伏發(fā)電設(shè)備的采用在很大程度上節(jié)省了人力資源的使用，隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)的廣泛使用，在建筑電氣節(jié)能工作中可實(shí)現(xiàn)無人值守操作，從而減少了成本的浪費(fèi)。此外，光伏新能源發(fā)電技術(shù)采用的是晶體硅材料，而晶體硅太陽能電池的使用壽命時(shí)間一般比較長，可達(dá)25～30年，且其多晶硅光伏組件的架構(gòu)較為簡單，便于安裝、運(yùn)輸以及組件擴(kuò)容等操作，從而很好的縮短光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)的周期性時(shí)間。

2 光伏新能源在建筑電氣節(jié)能工程中的應(yīng)用特性

2.1 發(fā)電特性，提升電力效率

光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)其特性，有助于在建筑電氣節(jié)能項(xiàng)目中提高電力的使用效率，一是其根據(jù)自身特性可以改變供電峰值，從而保證了建筑體系中整個(gè)用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，提高了供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率;二是光伏發(fā)電具有存儲(chǔ)性，它的應(yīng)用可以提高用電存儲(chǔ)量，從而在滿足日常供電基本需求的同時(shí)，也可以為緊急事件提供電力支持;三是光伏新能源具有穩(wěn)定持久性，其在使用過程中可以持續(xù)為供電系統(tǒng)提供電力，即使是在傳統(tǒng)供電系統(tǒng)癱瘓的情況下，它也可以用儲(chǔ)電能力進(jìn)行持續(xù)供電;四是光伏發(fā)電設(shè)備的美觀性，在設(shè)備安裝時(shí)會(huì)根據(jù)建筑物外形進(jìn)行安裝，將建筑設(shè)計(jì)技術(shù)與光伏安裝技術(shù)進(jìn)行融合，從而實(shí)現(xiàn)光伏-建筑一體化。

2.2 占地面積小，無污染

光伏新能源的高效使用主要依靠于光照效果的好壞，所以在安裝光伏新能源設(shè)備時(shí)，一般選擇都是采光性較好的區(qū)域，比如南北朝向的屋頂、外墻等，在充分采集陽光的同時(shí)，也節(jié)省了空間的使用。此外，光伏新能源沒有污染性，與傳統(tǒng)的利用石油、天然氣以及煤炭等發(fā)電項(xiàng)目相比，沒有危害空氣等溫室氣體和其他廢氣的排放，具有綠色環(huán)保、節(jié)能減排等特性，同時(shí)也極大地緩解了能源危機(jī)的產(chǎn)生，穩(wěn)定了燃料市場發(fā)展。在發(fā)電過程中充分滿足了用戶的用電需求，同時(shí)也符合當(dāng)代綠色生活的提倡目標(biāo)。

2.3 耗電量小，減少能源污染

光伏發(fā)電系統(tǒng)采用建筑并網(wǎng)的方式進(jìn)行發(fā)電，即就是它與現(xiàn)有的公共電網(wǎng)進(jìn)行連接，利用太陽能發(fā)電，節(jié)省能源、減少污染，從而充分滿足用戶群體的用電需求。建筑體系對(duì)電能的輸入與輸出操作，比如：樓梯間的感應(yīng)燈，應(yīng)急指示燈等的使用，極大地減少了電能的消耗。此外，根據(jù)光伏新能源應(yīng)用的儲(chǔ)電性，除了日常進(jìn)入公共電網(wǎng)進(jìn)行正常發(fā)電外，在突發(fā)條件下，光伏新能源就可以將存儲(chǔ)的電能直接提供給公共電網(wǎng)，這個(gè)過程中節(jié)省了蓄電池的使用，從而降低了廢電池污染的危害，還有就是這種并網(wǎng)方式進(jìn)行的直接供電，從而免除了長距離輸送電能的消耗。

2.4 設(shè)計(jì)美觀，供電安全

光伏新能源利用太陽能電池板進(jìn)發(fā)電，在設(shè)計(jì)美觀方面，其電池板安裝過程中在保證其高效性能的情況下，一般會(huì)根據(jù)建筑物的設(shè)計(jì)外形進(jìn)行相應(yīng)的安裝，比如采光性好的屋頂，從而保證了建筑整體的美觀性;在供電安全方面，光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠儲(chǔ)藏電能并直接提供給公共電網(wǎng)，從而在緊急狀況下保障了用電系統(tǒng)的安全性能，在傳統(tǒng)供電系統(tǒng)出故障的情況下，可以進(jìn)行應(yīng)急處理。此外，光伏新能源本身所具有的穩(wěn)定性與安全性，其持久的供電能力保證了用電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

2.5 消耗小，利于干旱地區(qū)

光伏新能源的又一使用是在干旱地區(qū)的應(yīng)用，上比如戈壁、荒漠等地區(qū)水泵的使用，由于這一地區(qū)一般光照性都很強(qiáng)，并且需要長時(shí)間的抽水來滿足當(dāng)?shù)鼐用竦纳钚枰虼诵履茉吹墓夥谜緫?yīng)運(yùn)而生，它通過逆變原理運(yùn)用逆變器將太陽能轉(zhuǎn)化的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡瑥亩M(jìn)入水泵進(jìn)行抽放水工作。還有在這些區(qū)域進(jìn)行光伏新能源發(fā)電建設(shè)，在不污染環(huán)境的情況下充分利用太陽能，很大程度上為當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)建設(shè)提供了電力支持。此外，雖然整個(gè)大型水泵系統(tǒng)的資金投入比較高，但是其建成后的運(yùn)行效果不需要耗能，且相較于傳統(tǒng)的柴油機(jī)抽水系統(tǒng)，在減少維修次數(shù)的同時(shí)，也較少了不可再生能源的使用，有利于綠色生活、節(jié)能減排的發(fā)展。

3 光伏新能源在用時(shí)的注意事項(xiàng)

3.1 電池板用料的選擇

眾所周知，光伏新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用主要依靠太陽能電池板來轉(zhuǎn)化電能，所以其電池板的用料選擇尤為重要。在電氣節(jié)能工程中介于整個(gè)用電系統(tǒng)的峰值電流、峰值電壓以及峰值功率等因素的考慮，所以采用多晶硅光伏組件作為基礎(chǔ)材料設(shè)施構(gòu)件。此外，還要考慮當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境等因素的影響，比如多雷電區(qū)域，此時(shí)我們要考慮電池板的堅(jiān)固耐用性，因?yàn)槎嗑Ч韫夥M件的太陽能電池板的外膜包裝一般采用鋼化玻璃和防水樹脂等材料進(jìn)行封存，所以它具有較高的堅(jiān)固性與耐用性，所以選用以晶體硅為材料的太陽能電池板，并且這種材料構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單，減少了制造耗能。

3.2 設(shè)備的安裝及維護(hù)

為了進(jìn)一步加強(qiáng)光伏新能源發(fā)電技術(shù)在建筑電氣節(jié)能項(xiàng)目中的應(yīng)用，我們需要再其安裝過程與維護(hù)過程加強(qiáng)管理。在設(shè)備安裝方面，一是考慮其最大的運(yùn)行效率，選取采光性能的較好的區(qū)域作為安裝空間，此外，在沒有遮陽障礙物的條件下，安裝電池板也要保證其傾斜角度，所以在安裝時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦巍⑼鈮Φ男螤钜约拔蓓數(shù)脑煨偷确矫鎸?duì)電池板的傾斜角度進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算安排，從而提高采光性能，優(yōu)化使用光伏新能源技術(shù);二是考慮其設(shè)備的安全維護(hù)，在安裝過程中考慮其環(huán)境特性，比如：安裝環(huán)境、當(dāng)?shù)靥鞖鉅顩r等，從而采取一系列的防護(hù)措施，防止安裝運(yùn)行中的碰撞問題以及惡劣的天氣因素，比如在雷電多發(fā)地區(qū)，對(duì)光伏幕墻的防護(hù)就要加強(qiáng)防火防雷設(shè)施的使用，此外，對(duì)整個(gè)光伏新能源發(fā)電系統(tǒng)的維護(hù)，相關(guān)工作人員要定期檢查，從而保證供電設(shè)備的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性。

3.3 設(shè)計(jì)監(jiān)督管控系統(tǒng)

在建筑電氣節(jié)能項(xiàng)目中最重要的一項(xiàng)是監(jiān)督管控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，由于光伏新能源設(shè)備是一種大型的發(fā)電系統(tǒng)，所以對(duì)其后期的監(jiān)督維護(hù)就需要大量的人力投入，為了減少不必要的浪費(fèi)，在建筑系統(tǒng)中設(shè)計(jì)安裝監(jiān)控系統(tǒng)是必不可少的，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了大面積的實(shí)時(shí)監(jiān)控工作，從而減少了人力資源的使用。此外，在設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，相應(yīng)的技術(shù)型設(shè)計(jì)工作應(yīng)該交由專業(yè)人員來完成，從而保證整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的高效性。

4 結(jié)語

綜上所述，建筑行業(yè)是一項(xiàng)高耗能產(chǎn)業(yè)，所以為了減少其對(duì)電能資源的浪費(fèi)，也為了促進(jìn)建筑電氣節(jié)能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在其建筑系統(tǒng)的用電供應(yīng)上采用光伏發(fā)電技術(shù)。而隨著光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的廣泛應(yīng)用，它不僅能夠滿足人們的生活用電量需求，而且其具有的可再生性、無污染性、安全性以及穩(wěn)定性等特性，也為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了持久的技術(shù)保障，同時(shí)也滿足現(xiàn)今工作建設(shè)的節(jié)能減排要求，并且進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了人們綠色環(huán)保生活的目標(biāo)。

基金項(xiàng)目：甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院2021年度教科研項(xiàng)目“基于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的資源節(jié)約型綠色校園建設(shè)研究”（NO：2021GNHZYKY-20）。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉振興.光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2019，36（06）：118-119.

[2]韓巨虎.基于建筑電氣節(jié)能減排措施及光伏新能源的應(yīng)用分析[J].四川水泥，2018（10）：124.

[3]高義龍.淺析光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的運(yùn)用[J].四川水泥，2018（10）：135.

[4]王秋莎.建筑電氣節(jié)能減排措施及光伏新能源的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（22）：175.