電氣節(jié)能減排措施與光伏新能源技術(shù)應(yīng)用淺析

廣東華電惠州能源有限公司 盧 波

隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展和進步，對于電力資源的需求量不斷增加，無論是何種行業(yè)的建設(shè)都離不開電力資源的支持。針對此情況，我國建設(shè)了大量的發(fā)電廠，以火力發(fā)電為主，但是此種發(fā)電方式與節(jié)能減排相悖，不符合我國提出的“綠色發(fā)展”的理念。因此，我國相關(guān)部門提出了利用光伏新能源技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，其是一種清潔型能源技術(shù)，將其應(yīng)用于電氣建設(shè)行業(yè)之中，貫徹落實“綠色發(fā)展”理念，可以對電力能源結(jié)構(gòu)進行完善和優(yōu)化，進而推動我國社會可持續(xù)、健康發(fā)展，有助于節(jié)約資源，并降低二氧化碳排放，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。本文以某公司為例，對電氣節(jié)能減排措施與光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用進行研究。

1 光伏新能源項目及其技術(shù)原理及特點

1.1 光伏新能源項目概述

本公司工程建設(shè)的某光伏新能源項目規(guī)模較大，包含多種內(nèi)容，為實現(xiàn)電氣建設(shè)節(jié)能減排目的，決定應(yīng)用光伏新能源技術(shù)安裝光伏發(fā)電設(shè)備。在實際進行工程建設(shè)的過程中，將光伏新能源技術(shù)應(yīng)用于實踐建設(shè)之中。如在建設(shè)施工的過程中將電氣設(shè)備布置在建筑頂層的位置，也可以將其安裝在建筑外墻或者是其他日照較好的位置，進而實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，同時也可以節(jié)約大量的建設(shè)空間，提升空間的有效利用率，這樣可以從根本上節(jié)約建設(shè)成本，保證本公司的經(jīng)濟效益。

本公司在針對電氣設(shè)備進行建設(shè)的過程中，不僅可以滿足建筑用電需求，保證為正常運行提供充足的電力資源，同時對于未能應(yīng)用的電力資源進行儲存，將多余的電力資源傳輸至電網(wǎng)系統(tǒng)之中，從根本上保證用電的安全性。在實際建設(shè)的過程中，將光伏板陣安裝在建筑頂層并建設(shè)安裝逆變器、控制器等設(shè)備，為電氣設(shè)備運行以及建筑運行提供充足的電力資源，同時需要與公共電網(wǎng)進行有效連接，以此實現(xiàn)提供電力資源的目的，保證整體運行的安全性穩(wěn)定性。在實際建設(shè)的過程中，將轉(zhuǎn)化的交流電用于照明、生產(chǎn)以及應(yīng)急等，對于多余電力資源來說，可以傳輸至電網(wǎng)系統(tǒng)之中。

1.2 光伏新能源技術(shù)原理

光伏新能源技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中，主要是吸收太陽能資源，隨后將其轉(zhuǎn)換為電力資源，在此過程中是先將太陽能資源轉(zhuǎn)換為直流電能并將其進行儲備，最后再轉(zhuǎn)換為交流電能，在此過程中不能保證完全轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換效率計算公式如下：η=Pm/A×Pin，式中，Pm表示電池片的峰值功率；A表示電池片面積（單位：m2）；Pin表示單位面積的入射光功能功率，Pin取值為1kW/m2，即100MW/cm2。

光伏新能源技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中包含多種設(shè)備設(shè)施，如光伏陣列、逆流箱、隔離變壓器、交直流電纜等，其原理為：由多個光伏組件構(gòu)成完整的光伏列陣并由其吸收太陽能資源，將其儲備在光伏列陣中，隨后將太陽能資源轉(zhuǎn)換為直流電，但是直流電無法被直接應(yīng)用，因此將直流電通過交直匯流箱傳遞至光伏逆變器并將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，然后將交流電傳輸至隔離變壓器之中，最后在并網(wǎng)電表箱的支持下傳至電網(wǎng)系統(tǒng)之中。

1.3 光伏新能源技術(shù)特點

1.3.1 結(jié)構(gòu)簡單

從實際應(yīng)用情況來看，對于光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用，其整體建設(shè)結(jié)構(gòu)較為簡單，且具有一定的應(yīng)用效果，同時可以在短時間內(nèi)完成建設(shè)，后期維修養(yǎng)護也相對來說比較簡單，因此可以在大多數(shù)的區(qū)域進行建設(shè)。在應(yīng)用光伏新能源技術(shù)時，因為屬于靜態(tài)發(fā)電形式，因此在運行的過程中不會產(chǎn)生噪聲，且不存在機械磨損的情況[1]。

光伏新能源技術(shù)不會產(chǎn)生燃料消耗，可以實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，且整體發(fā)電量相對來說比較高，具體計算如下：P=H×A×η×K，式中：P表示年發(fā)電量；H表示當?shù)啬昕傒椛淠埽▎挝唬簁Wh/m2）；A表示電池片面積（單位：m2）；η表示轉(zhuǎn)換效率；K表示修正系數(shù)。

1.3.2 應(yīng)用形式多樣，應(yīng)用范圍廣

我國經(jīng)濟社會飛速發(fā)展，推動了科學技術(shù)的進步。光伏新能源技術(shù)越來越成熟且建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，適用范圍也越來越廣，可以在多地進行建設(shè)。在實際建設(shè)的過程中，通常建設(shè)在日照充足且地勢平坦的區(qū)域，整體建設(shè)成本相對來說比較低，但是由于選址的問題，需要考慮無功補償?shù)葐栴}，為了解決遠距離供電問題，可以設(shè)置離網(wǎng)光伏電站，實現(xiàn)電力資源儲存的目的。

1.3.3 間歇性、不穩(wěn)定性

光伏新能源技術(shù)在實際應(yīng)用過程中會受到氣候因素影響，比如說陰天或是雨天等天氣條件，此時日平均發(fā)電量計算公式為：Ah=A×h×K5×K1，式中：Ah表示組件日平均發(fā)電量；A選定組件峰值工作電流；h表示峰值日照時數(shù)；K5表示斜面修正系數(shù)；K1表示組間衰減損耗系數(shù)。通常情況，在實際進行建設(shè)的過程中需將太陽能發(fā)電站并入電網(wǎng)系統(tǒng)之中，同時為了解決無功補償問題需要裝設(shè)無功補償設(shè)備，但是這也在一定程度上增加了建設(shè)成本。

2 電氣節(jié)能減排措施與光伏新能源技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 太陽能電池板選擇

光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用為電氣建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)，其主要是收集并轉(zhuǎn)化太陽能資源，因此在運行的過程中不會產(chǎn)生二氧化碳排放，有助于保護生態(tài)環(huán)境，只需要建設(shè)安裝太陽能電池板即可，且其安裝建設(shè)具有靈活性的特點。因此，本公司應(yīng)用光伏新能源技術(shù)的過程中合理選擇太陽能板，主要是因為其會對太陽能轉(zhuǎn)化的有效性造成一定的影響?，F(xiàn)階段，光伏新能源技術(shù)建設(shè)的過程中，較為常用太陽能電池板是晶硅太陽能電池以及非晶硅太陽能電池兩種，具體如表1所示。

表1 兩種材質(zhì)太陽能電池板對比

通過對比可以看出，晶硅太陽能電池在實際建設(shè)的過程中建設(shè)成本相對較高，但是其轉(zhuǎn)化率比較高，因此被廣泛應(yīng)用于不同行業(yè)和領(lǐng)域之中，尤其是電氣建設(shè)。在實際進行建設(shè)的過程中，本公司進行了深入研究和分析，將降低成本作為核心研究內(nèi)容之一，以此保證整體建設(shè)的經(jīng)濟效益。雖然非晶硅太陽能應(yīng)用過程中的建設(shè)成本比較低，但是其轉(zhuǎn)化率較低，而且由于長期處于運行應(yīng)用的狀態(tài)中光電效率逐漸降低，具有不穩(wěn)定的特點，因此一般不會應(yīng)用于電氣建設(shè)之中[3]。

因此，本工程項目對于太陽能電池板選擇來說，最終應(yīng)用的是晶硅太陽能電池，且選擇多晶硅太陽能電池，相對來說多晶硅太陽能電池建設(shè)成本適中且具有較好的轉(zhuǎn)化效率，因此整體經(jīng)濟效益更好。

2.2 光伏陣列布置方式

在實際建設(shè)安裝太陽能板的過程中，也可以根據(jù)設(shè)計方案對太陽能板的安裝進行相應(yīng)的規(guī)劃，設(shè)計成不同樣式，此種形式不會影響光伏新能源技術(shù)應(yīng)用的有效性，但是可以在一定程度上提升建筑的美觀性。本公司建設(shè)的此次工程項目將光伏列建設(shè)在建筑頂端，選擇應(yīng)用多晶硅太陽能電池板進行建設(shè)，組成完整的光伏列陣，太陽能板體積相對來說比較小，不會占用大量的空間，可以根據(jù)需求進行相應(yīng)的設(shè)計，可以在設(shè)計的過程中滿足用戶美觀性需求。

本項目在實際建設(shè)的過程中的建設(shè)數(shù)值如下：峰值功率165Wp、峰值電流7A、峰值電壓24V。在此項目工程設(shè)計過程中明確，在光伏陣列布置方式的規(guī)劃方面，不僅需要考慮太陽能光伏組件的情況，同時還需要考慮日照因素，以及周圍建筑遮擋對光伏新能源技術(shù)應(yīng)用有效性的影響。

2.3 傾斜角度設(shè)置

在實際進行研究的過程中需要重點關(guān)注傾斜角度設(shè)置，主要是因為其會對太陽能資源轉(zhuǎn)化效率造成一定的影響，因此需要保證傾斜角度設(shè)置的科學性以及合理性，以此提升光電轉(zhuǎn)化效率。在實際設(shè)置傾斜角度的過程中一定要進行嚴格的計算，保證計算結(jié)果的精準性以及可靠性，保證太陽能光伏列陣吸收最大的輻射量，同時也可以避免周圍建筑對其造成遮擋，從根本上保證太陽能資源轉(zhuǎn)化為電力資源的有效性。

此外，在設(shè)計傾斜角的過程中還需要考慮光伏方陣前后排間距，計算公式如下所示：D=0.707H/tan（acrsin（0.648cosΦ-0.399sinΦ））， 式中：D表示光伏方陣前后排間距；Φ表示光伏新能源技術(shù)建設(shè)地區(qū)緯度（北半球為正，南半球為負）；H表示后排光伏組件底邊至前排遮擋物上方垂直高度。

2.4 表面太陽能輻射

項目針對太陽總輻射進行了深入地分析，太陽能輻射主要是指光伏陣列水平面太陽總輻射，在應(yīng)用的過程中，需要將其轉(zhuǎn)換為光伏陣列傾斜面輻射量，并以此計算電力資源[4]。在光伏列陣的排列來說，選擇傾斜角固定安裝陣列的方式，而太陽能輻射量主要受到傾斜角度的影響，因此需對太陽能總輻射量進行計算，其計算公式如下所示：RD=（sin（α+β）/sinα）×S+D，式中：RD表示太陽能總輻射量；α表示太陽高度；β表示光伏陣列傾斜角度；S表示水平方向太陽直射輻射量；D表示散射輻射量。相關(guān)工作人員在實際進行計算的過程中，通過查閱氣象站相關(guān)的資料進行計算，進而得到太陽能總輻射量[5]。

2.5 設(shè)置監(jiān)測裝置

在光伏新能源技術(shù)實際應(yīng)用的過程中，其整體建設(shè)存在一定的限制性，對整體發(fā)電造成了一定的影響，導致出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。針對此情況相關(guān)技術(shù)人員提出，在建設(shè)的過程中可以增設(shè)監(jiān)測裝置，其主要是對光伏新能源技術(shù)在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用進行監(jiān)控，了解整體運行的實際情況，進而保證整體光電轉(zhuǎn)化的有效性，提升整體質(zhì)量，也可以保證整體運行的安全性以及穩(wěn)定性。同時，為了對運行的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，還需要設(shè)計安裝逆變器裝置。

2.6 系統(tǒng)維護

在項目實際進行建設(shè)的過程中，考慮到電氣設(shè)備運行的安全性以及穩(wěn)定性，設(shè)置了專門轉(zhuǎn)動機構(gòu)，但是其在實際運行的過程中不會消耗大量的成本，后續(xù)的維修、養(yǎng)護相對來說也比較簡單。光伏新能源技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中，可以根據(jù)電氣運行的實際情況對供電量進行相應(yīng)的調(diào)整，以此保證整體運行的安全性以及穩(wěn)定性，保證用電效率。

在項目進行研究的過程中，提出了在完成電氣建設(shè)施工之后需要進行強化維護，以此來保證整體系統(tǒng)運行的有效性，提升發(fā)電系統(tǒng)的運行效率。在實際開展工作的過程中，需要加強管理、定期進行檢查，保證及時發(fā)現(xiàn)光伏新能源技術(shù)運行存在的問題并解決問題，同時還需要強化日常檢修，比如說定期清理太陽能電池板表面的灰塵，避免對太陽能輻射吸收造成不良影響。此外，對于惡劣天氣來說，還需要做好防護措施，進而降低了發(fā)生安全事故的概率[6]。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展和進步，資源浪費以及有害氣體排放等問題日漸嚴重，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的不良影響，針對此情況，相關(guān)部門提出了光伏新能源技術(shù)，并將其應(yīng)用于不同的行業(yè)和領(lǐng)域之中。將光伏新能源技術(shù)應(yīng)用于電氣行業(yè)之中可以實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，同時也可以保證施工建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟效益，保證用電安全性，還可以提升建筑的美觀性。