淺談太陽能光伏發電技術在綠色建筑中的應用

嚴程

摘要：太陽能光伏發電技術主要是依照光生伏特效應，借助太陽能電池板，將太陽輻射的光能轉化為電能，具有設備簡單、穩定可靠、清潔可再生的特點，因此被廣泛應用在現代建筑中，是綠色建筑施工中一種非常重要的技術手段。本文就綠色建筑中太陽能光伏發電技術的應用進行了探討，希望能夠太陽能光伏發電技術的研究和應用提供一些可行性的價值參考。

關鍵詞：太陽能;光伏發電技術;綠色建筑;應用

引言

光伏發電技術一般是指利用半導體持續效應將光能直接轉化為電能，這種技術目前廣泛運用于太陽能熱水器等家用電器設備中，并起到了節約資源能源和增進生活便利性的作用。光能作為一種清潔、可再生、蘊藏量巨大的新能源，繼風電之后逐漸得到人們的青睞。將光伏發電技術和智能綠色建筑相結合，是踐行科學發展觀，實現人類社會可持續發展的一項重要措施。通過闡述目前我國智能綠色建筑發展現狀，發現我國智能建筑在應用中的不足，大膽創建光伏發電和綠色智能建筑相結合的模式，探究其在應用中的優勢，尋找更多踐行節約型社會的發展模式。

一、太陽能光伏發電技術概述

太陽能光伏發電技術的理論依據，是光生伏特效應，利用相應的太陽能電池，將太陽光能直接轉化為電能，而無論其是自成系統，還是并網發電，太陽能光伏發電系統都應該包含太陽能電池板、控制器以及逆變器三部分。因為本身不涉及機械部件，太陽能光伏發電系統的安裝和維護都非常簡單，理論上能夠將其應用到任何存在電能需求的場合。在實際應用中，太陽能電池板可以將太陽能轉化為直流電，然后經由相應的逆變器，將直流電轉化為交流電，再利用配電箱完成電能分配，將其中一部分電能供應給建筑本身，多余的電能則可以傳輸到公共電網，而當遭遇陰雨天氣，或者夜間發電量不足時，可以由公共電網提供電能供應。通過這樣的方式，能夠有效減少建筑使用過程中對于傳統能源的消耗，從而滿足建筑節能降耗的需求。

二、綠色建筑概述

綠色建筑是建筑行業提出的一個新概念，其脫離了傳統的綠化、屋頂花園等觀念，而是指一種能夠充分利用各種自然資源維持建筑物正常運行，對環境傷害極小或者對環境無害的建筑模式。因此設計人員在進行綠色建筑的規劃設計時應該考慮到節約能源、節約資源、與生態環境融合等理念。具體來說綠色建筑通常包括這幾個特點。第一，對傳統能源消耗最低。綠色建筑對煤炭、石油、天然氣等傳統能源的依賴性少，建筑運行所用到的電、暖等都可以通過太陽能等清潔能源轉化獲得。第二，資源利用率高，資源消耗少。綠色建筑對于土地、水、建材等資源的利用都較少，且對資源的利用率極高。在建設時往往會通過相應的技術手段對土地、水等資源進行合理規劃。第三，回歸自然。綠色建筑往往追求建筑外觀色條與自然環境的統一，且建筑運行并不會產生垃圾，對自然環境的破壞較少。光伏發電在智能綠色建筑中的應用化石能源儲量不斷減少、能源安全和環境惡化已經成為當前全世界共同面臨的問題，可再生的清潔能源有著巨大的需求前景。世界上許多國家已經致力于大規模開發太陽能發電，開發和改進光伏發電技術，促進一個以新能源發電為標志的電力時代的到來。

三、太陽能光伏發電分類

按供電特點，太陽能光伏發電系統也可分為兩大類，其一是不用公用電網發生電連接的獨立光伏發電系統，這種形式是當下的主流，主要用于小容量用戶、偏遠的無電地區和特殊領域的供電;其二是與公用電網發生緊密電連接的并網光伏發電系統，目前大型集中式太陽能光伏電站、分散式太陽能屋頂光伏發電系統都采用的是并網形式。獨立太陽能光伏發電系統的工作原理為白天、光照強度較強時，電池陣列將接收到的太陽能轉換為電能，其輸出的直流功率直接供給直流負載，同時將多余電能轉換為化學能的形式存儲在蓄電池中，當遇到夜間、陰天或雨霧等日照不足的情況時，蓄電池通過放電對負載進行供電。由于負荷電壓經常產生波動，在系統中還應設置控制器以調節電壓。并網光伏發電系統的特點是當太陽能電池陣列發出的電功率超過負荷需求時，可通過自動控制輸向交流市電網，即為“逆潮流”，俗稱“賣電”。反之，當光照不足或太陽能發電量不夠時，可通過市電網進行供電，即為“正潮流”，俗稱“買電”。

四、太陽能光伏發電技術在綠色建筑中的具體應用

（一）在綠色建筑天窗安裝的應用

就綠色建筑而言，非常關鍵的就是天窗的設計，天窗會影響到光吸收率，以及會影響到遮陽作用，因此，在綠色建筑中，天窗的設計對整個建筑開始非常重要，要充分利用光伏系統的效果充分發揮重要的作用。此外，在太陽能電池板的設計中，需要將電池板設計成特定規格和形狀，與此同時，必須認真分析電池板的傾斜角度，確保太陽能光伏系統可以充分吸收光能。

（二）在綠色建筑屋頂的應用

綠色建筑屋頂與陽光的接觸面積雖然比外墻接觸面積小，但是在屋頂安裝太陽能電池板時不需要考慮角度以及這檔問題，極大的方便了施工。但是在屋頂安裝光伏發電系統時，設計人員需要考慮到自然災害對系統運行以及使用壽命的影響。常見的自然災害有雨雪、雷電以及大風。對雨雪的預防可以通過調整屋頂傾斜角的方法，降低雨雪堆積的可能性;而對于雷電的防護除了在建筑物設置必要的防雷裝置外，還需要采用高強度的材料制作太陽能電池板;對于大風的防護則需要在安裝電池板時緊抓安裝質量，提高電池板的牢固性。

（三）在綠色建筑外墻的應用

綠色建筑物墻壁的設計非常重要，因為它涉及到光的吸收效率和與光的接觸面積，大部分設計人員會將綠色建筑墻壁設計為玻璃幕墻，這與現代建筑的玻璃幕墻設計的效果是一樣的，其不僅可以增加美觀，還可以增加與光的接觸面積，提高光吸收率，利用玻璃幕墻這樣的設計特點，將所有收集的太陽能轉換為電能，提高資源利用率。因此，降低能耗量并促進環境的進一步發展。

（四）入網模式方面的應用

光伏技術與建筑相結合應用時，大多采用并網發電的方式，因為國家對并網技術出臺了相關政策進行支持。同時，并網技術可以將多余電力輸送給電力公司，中心電網控制、管理著光伏發電系統進入或者退出電網。

（五）在綠色建筑其他環節的應用

除了上述部分使用太陽能發電外，太陽能發電系統可用于其他領域，太陽能光伏系統還可以用作遮陽板。此外，可以根據太陽能電池板的功能，以滿足綠色建筑的要求，太陽能光伏系統可以提高資源利用率，減少能源使用并將太陽能轉化為電能，但在設計過程中，要確保其安全，保證太陽能光伏系統正常運行。

五、結束語

節能環保是21世紀人類最為重視的問題，各國政府都極為重視開發、利用新能源，借助于國外相關光伏建筑一體化的應用實例，從我國國情出發，使太陽能光伏發電技術在公共建筑中大范圍應用起來，推動我國太陽能發電事業的飛速發展。

參考文獻

[1]江云婷，孫英君，王鴻燕，等.基于屋頂與豎墻面積的太陽能光伏潛力評估方法綜述[J].測繪與空間地理信息，2019，42（9）：4.

[2]石團團，萬峰林，許浩天.太陽能光伏發電系統在某辦公建筑上的應用分析[J].安徽建筑，2021，28（1）：2.

[3]王小楊，羅多，孫韻琳，等.基于ABC-SVM和PSO-RF的光伏微電網日發電功率組合預測方法研究[J].太陽能學報，2020，41（3）：7.

[4]肖偉，李晉秋，白洋，等.大興國際機場能源規劃與航站樓節能設計研究介紹[J].建筑節能，2019，47（10）：6.