太阳能光电科技在绿色节能建筑中的运用

孔素平

摘要：随着整个社会及经济的进步，人們对建筑节能问题逐渐重视起来，运用全新的建筑节能科技能够有效的减少建筑污染问题的出现，完善建筑热环境，成为完成建筑绿色进步的有效方法。文章针对太阳能光电科技在本文绿色建筑节能规划开展相关论述，同时对绿色建筑中太阳能光电科技节能的未来规划及发展进行了浅析。

关键词：智能建筑；光电建筑；太阳能；新能源

紧随着绿色建筑的广泛运用，越来越受到人们的喜爱，创建出能源损耗低、污染少及环保性高的全新型智能的绿色建筑不断深入人心，同时这也逐渐变成整个社会的需求。从以往保守的高消耗型发展模式转向节能环保型模式成为必然的趋势，绿色建筑的概念应运而生。

绿色建筑，指的是建筑物在整个生命周期之内，最大程度化的缩小对地球资源的使用和损耗，合理的将地球资源有效的使用，少量的向外界排除有害的东西，变成与大自然和谐相处、有助于人类生活、满足人们的各方面需求的可持续建筑物。为此，本文以绿色建筑中太阳能光电科技节能的运用为中心进行相关的介绍，望能够获得人们的重视。

一、太阳能光电科技简介

太阳能作为一种全新的清洁能源，在绿色建筑中，主要可以从光热转换科技或光电转换科技两条路径应用。目前，光热转换科技已经较为成熟，太阳能热水供应系统、太阳能温水游泳池系统和太阳能地板采暖系统等已经得到了广泛的应用，解决了人们生活的热水和取暖等问题。

伴随着太阳能光电转化科技的不断发展和进步，再加上太阳能光电板成本的逐渐减少，太阳能光电节能建筑开始慢慢的向人们的生活中渗透。太阳能光电建筑，指的是从计划、规划、工程作业到运用，把太阳能运用设备及建筑有效的结合在一起，使得光伏发电材料成为建筑体的有机组成部分。再次其中，建筑内照明、空调及生活所需的大部分能源依靠其自身的太阳能光伏发电材料产生的能源来满足，大体上已经避免了对常规性能源的依靠，真正的做到了低损耗、高环保。

太阳能光伏发电是被公认的一种新型能源，它的有效使用能够很好的减少大气中二氧化碳的排除，使得环境受到保护。早不少的国家中，譬如，美国、日本、印度、中国等，都有探索把太阳能发电和建筑有效结合在一起的运用方式，同时不断的开发光伏太阳能建筑。1997年美国和欧洲相继宣布“百万屋顶光伏计划”，而日本在1997年仅用于补贴屋顶光伏计划的经费就高达9200万美元。

这几年来，国家对新能源运用制度的不断创立，促进了太阳能、风能、光热发电等新型能源产业的不断发展，特别是太阳能的开发运用受到人们的广泛重视。但因太阳能产业没有真正的实现规模化，为此太阳能科技尚未发展成熟，这就造成了太阳能光电建筑的成本非常高，这就成为约束了太阳能建筑进步的关键性因素。

二、建筑节能中太阳能光电科技的规划

光伏与建筑的结合运用通常有以下两种形式，都能够经过并网逆变器、掌控装置跟公共电网联系在一起的并网发电体系。一种是建筑与光伏系统相结合，将封装好的的光伏组件安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，组成光伏发电系统；另外一种是建筑与光伏器件相结合，是将光伏器件与建筑材料集成化，用光伏器件直接代替建筑材料，即光伏建筑一体化（BIPV），如将太阳光伏电池制作成光伏玻璃幕墙、太阳能电池瓦等，这样不单单能够开发和运用新能源，而且还能够与装饰美化有效的统一起来，达到能源节约、保护环境的效果，是未来发展光伏建筑一体化的主要趋势。

1.光伏并网发电方式

光伏并网发电规划太阳能光伏并网发电系统由光伏组件、并网逆变器、计量装置及配电系统组成。当下，太阳能光电建筑的发电系统规划容量可以从几千瓦到几百千瓦，更高的可达上兆瓦，因我国的光伏和建筑相结合的方式比较多，设备的类型需要依据光伏阵列安装的现实状况（如组件规格、安装朝向等）进行优化规划，大致可分为。集中式并网发电和分布式并网发电两种并网发电方式。其中前者适合于在建筑物上安装朝向相同且规格相同的光伏阵列，在电气规划时，采用单台逆变器集中并网发电方案实现联网功能。后者适合于在建筑物上安装不同朝向或不同规格的的光伏阵列，在电气规划时，可将同一朝向且规格相同的光伏阵列通过单台逆变器集中并网发电，采用多台逆变器分布式并网发电方案实现联网功能。

2.光伏阵列的规划

并网发电系统的光伏阵列规划需兼顾到以下几方面的内容：

（1）光伏阵列朝向。光伏阵列正向赤道是获取太阳能辐射能的不可或缺的因素。通常状况下，方阵朝向正南。系统的光伏阵列处于北半球，一般应按正南偏西。

（2）光伏阵列倾角。在并网发电体系中，光伏阵列相对于水平面的倾斜角度通常应按照使阵列获得全年最多太阳辐射能的规划原则。电池板厂商将依据不同地方的客观环境、气象因素，供应最佳的安装角度。

（3）光伏组件串联规划。逆变器在并网发电时，光伏阵列一定要实现功率点跟踪掌控，这样方便于光伏阵列在任何当前日照下不断获得最大功率输出。在规划光伏组件串联数量时，应注意接至同一台逆变器的光伏组件的规格类型、串联数量及安装角度应保持一致。此外，需考虑光伏组件的最佳工作电压和开路电压的温度系数，串联后的光伏阵列的最佳工作电压应在逆变器范围内，开路电压应低于逆变器输入电压的最大值。

（4）光伏系统的避雷科技要求。对于光伏系统的避雷规划，主要考虑直击雷和感应雷的防护：光伏阵列安装在室外，当雷电发生时可能会受到直击雷的侵入，直击雷的防护通常都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器，将雷电流接收下来，并通过作引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地。感应雷的防护需要考虑太阳能电池板四周铝合金框架与支架应等电位接地，以及交直流输电线路和逆变器等感应雷的防护，防护措施可采用防雷保护器。防雷防护国家现在还没有专门针对光伏系统的规划规范，在项目规划时是要委托专业的规划单位来规划。

3.接入电网方案

光伏并网发电系统的电网接入有低压接入和高压接入两种方案。前者中，并网系统接入三相400V或单相230V低压配电网，通过交流配电线路给当地负荷供电，剩余的电力馈入公用电网。根据是否允许向公用电网逆向发电来划分，分为可逆流并网系统和不可逆流并网系统。后者中，并网系统通过升压变压器接入10KV或 35KV 高压电网，升压并网系统应采用单独的上网变压器，向上级电网输电。高压并网发电系统应由供电部门进行接入系统的规划高、低压开关柜应设有开关保护、计量和防雷保护装置，实际并网的发电量应在高压侧计量。

4.系统的安全性规划

在进行太阳能光电建筑规划的时候，安全规划问题需要在以下几方面加以注意：屋顶和建筑作为安装太阳能发电系统的场所，要有荷重（自重、积雪、风压）的承能力。阵列的安装兼顾到漏雨的问题，保证房屋系统不会受到损害。支架等安装材料的耐用性。太阳能组件到室内的配线性能及保护方法。施工作业的安全防护。系统的防雷安全保护措施。

三、太阳能光电科技的未来运用

当下，我们国家太阳能光电建筑建设逐渐获得了很大的进步，譬如，上海世博会中国馆就是太阳能光电建筑一体化工程，中国馆的太阳能装机容量达302千瓦，主题馆屋顶的太阳能总装机容量高达2825千瓦，将会变成亚洲单体建筑中最大的光伏建筑一体化电站。目前，伴随着太阳能科技及太阳能电池科技的进步，太阳能光电科技一定能够早建筑当中获得更大的发展，有着广阔的运用空间。

参考文献：

[1]王起.绿色建筑规划研究[J].科技风，2009，（19）

[2]龙文志.光电建筑的几点思考[J].建筑节能，2010，（5）