太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用分析

王中杰　姚昕彦　蒋耀仙

摘要：可持续发展理念不断深化背景下，建筑行业开始朝着绿色、环保、节能的方向发展，在建筑工程建设中，绿色建筑、节能建筑成为了现代建筑的主流趋势，对于各类先进技术的需求也在不断提供，将太阳能光伏发电技术应用到绿色建筑中，能够顺应绿色建筑在施工和使用过程中对于节能降耗的需求，减少环境污染问题。

关键词：太阳能光伏发电系统;控制技术;应用

引言

目前，我国的太阳能光伏控制技术得到了快速的发展，在经济社会的发展的过程中具有越来越重要的地位，太阳能光伏电池的生产成本将不断降低，光伏转换效率将不断提高，使其在绿色建筑工程建设中也得到了广泛的应用，加强 太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用研究具有重要的现实意义。

1光伏发电概述

所谓的光伏发电就是利用设备将太阳能资源转化成我们所需要的电能，充分的利用半导体及相关的电子设备组件，太阳能的电池，并且布置成一定规模的发电系统，这个系统将太阳能光伏换成直流电，并且利用能量逆变器对太阳能所转化成的电流进行转变，成为人们所需要的电能。太阳能光伏对绿色建筑产生了很大的影响，若我们供应了源源不断的电能，他本身就非常的环保，有很多的优势，并且它的利用的效率非常的高，而且投入的成本对来说很低获得的效益很高，而且建设光伏发电的设备的外观那美观实用，可以与建筑物融为一个整体，为建造企业提供了一定的便利。我为了更好地利用光伏发电，投入了大量的人力物力對光伏发电进行研究，在以往的案例中总结经验，不断的创新，利用先进的发电设备，并且扩大电光伏发电的规模。光伏发电在中国的发展前景会越来越好，但是在使用规模和使用程度上都会成为最主要的发电方式之一。

2太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用

某建筑占地面积达到1.7万m2，总建筑面积8.8万m2，共有5栋高层办公楼，办公楼前两层为商铺，三层及以上为办公区域。在建筑规划设计过程中，已经申报了相应的绿色建筑二星级设计标识，而依照我国对于绿色建筑的相关规定，在建筑中至少需要采用一种可再生能源。从建筑所处区域、成本等方面进行综合考量，在太阳能光伏发电系统、太阳能热水系统以及地源热泵系统之间进行对比分析，最终决定在建筑中采用太阳能光伏发电系统，其本身不仅安全可靠、无任何污染物排放，而且能够为建筑提供相应的电能供应，虽然在夜间不可用，不过办公区域夜间对于电能的消耗并不大，而且可以由公共电网提供夜间的电能供应，5栋高层建筑楼顶都存在有可供利用的空间，在实际操作中有着良好的可行性。

太阳能光伏发电系统在该工程项目中的应用主要是为建筑地下室、走廊等提供照明用电，在对系统进行设计的过程中，应该强调合理性、实用性、可靠性和经济性，一方面必须切实保证系统配置的科学性，另一方面也必须确保系统能够实现长期稳定运行，满足建筑照明的用电需求。应该在满足用电需求的情况下，使用尽可能少的太阳能电池组件功率，对系统运行的可靠性和成本进行协调，保证经济效益的最大化。

2.1明确系统位置

对办公楼进行全面分析，发现在屋顶上存在多处挑空区域，南侧空间较大，能够满足太阳能电池板的安装需求，因此，在进行太阳能光伏发电系统规划设计的过程中，可以将光伏组件设置在屋顶南侧区域，为了避免光伏组件被遮挡，可以适当对其进行架高处理。在工程项目中，共需要安装320块光伏组件，均匀分布在商业办公楼南侧屋顶，总占地面积为523.76m2，总安装功率300.8kW。太阳能光伏组件在将太阳光能转化为直流电后，经由相应的输配电网络传输到设置在地下室的配电房，借助逆变器转化为380V交流电，电能并不上传到公共电网，而是全部并入到变压器负载端。

2.2太阳能光伏发电系统的最大功率点跟踪

由于太阳能电池会受到环境温度、日照强度等因素的影响，其输出功率会出现较大的波动。太阳能电池的输出功率会因环境温度、日照强度的变化而变化，因而其输出功率需要根据所能产生的电能进行自动调节，确保其与负载相配合，从而达到最大的功率转换效率，以提高光伏方阵利用率。光伏方阵最大功率点跟踪（MPPT）是最主要的控制方法，此外还有爬山法、增量电导法、恒压跟踪法、自适应算法、爬山改进法等，下面主要针对MPPT进行分析。由于光伏阵列在负载、环境变化下，输出电压与电流呈现出非线性，在特定工作环境下存在唯一的最大功率输出点，光伏阵列能不能在最大功率点工作取决于其负载大小。由于外界的温度变化，以及光照强度无法采用人为的方法进行控制，且这两个影响因素在一天之中会不断的变化。为了确保光伏阵列的输出特性也能随着外部环境的改变而做出相应的变化，能够始终在最大功率点工作，就必须适时改变光伏阵列所接的负载。为此，可以通过在光伏阵列与负载之间串联最大功率点跟踪电路来达到目的。较为常用的最大功率点跟踪电路是一个DC/DC变换器，DC/DC变换器占空比与其所带负载的函数就是光伏阵列所带的等效负载，对占空比进行调节就能够实现改变光伏阵列所带负载的目的，以达到最大功率点跟踪，充分利用光伏阵列产生的电能的效果。

2.3太阳能光伏发电系统的储能及充放电控制

储能及充放电的控制对于太阳能光伏发电系统也有重要的影响，控制器要完成最大输出功率跟踪，保持最大功率输出，以预防蓄电池出现深度放电与过充电，并达到最佳状态。一般而言，在线式电压检测主要是通过检测蓄电池的端电压，在其大于某个限定值时就判断为已充满，从而停止太阳电池向蓄电池充电。但是，在停止充电后端电压会下降，蓄电池充电实际上并未充足，从而使蓄电池的寿命、充电器整体效能的提高遇到瓶颈，因而需要选择新的离线式检测。通过一个太阳电池给多个蓄电池模块进行轮换充电，在充电电路断开后各个蓄电池端压都有足够的时间恢复正常，可以确保检测结果正确反映蓄电池容量。并且，在原有电路增加放电自锁功能、下限自锁电路，利用放电自锁功能可以防止蓄电池对负载进行小电流放电，并防止蓄电池深度放电以起到保护蓄电池的作用。在太阳能光伏发电系统当中，无论是蓄电池的负载，还是太阳电池的输出，又或者是蓄电池的自放电，都是不确定量，因而储能及充放电控制可以采取模糊控制方法来实现。

结束语

太阳能是一种清洁的新能源，是我国未来的能源结构当中重要的组成部分，其开发与利用对于能源发展意义重大。太阳能光伏发电是一种主要的开发途径，其主要是利用太阳能电池吸收光能，从而产生光生电子-空穴对，通过太阳能电池的内建电场使光生电子和空穴被分离，进而在太阳能电池的两端产生正负电荷积累形成光生电压，最终产生可利用的电能。当前，太阳能光伏发电系统得到了重大的发展，其中关键的控制技术起到了重要的作用。

参考文献

[1]卫成刚.光伏发电系统在绿色建筑中的应用研究[J].节能，2018，37（12）：6-7.

[2]甘生萍，林莉.基于分布式光伏发电系统的微电网系统分析[J].内蒙古科技与经济，2018（23）：78-79.

[3]冯佩云，冯俊青，段小汇.光伏发电系统最大功率点跟踪研究[J].软件导刊，2018，17（12）：173-176+181.

[4]何德良，贾宏伟.浅析并网光伏发电系统对电网电能质量的影响[J].电子产品世界，2018，25（12）：81-82+74.