光伏发电技术在建筑电气节能中的应用分析

张彬

摘要：随着城市化建设的不断推进以及科技的创新，促进了建筑业的快速发展，同时对新能源的开发利用也越来越多。目前建筑电能消耗逐年增加，因此为了促进建筑业可持续发展，在建筑电气节能过程中，需要合理应用光伏发电技术，基于此，本文阐述了光伏发电技术的工作原理及其光伏发电技术的特征与影响因素，对光伏发电技术在建筑电气节能中的应用进行了探讨分析。

关键词：光伏发电技术；工作原理；特征；影响因素；应用

一、光伏发电技术的工作原理分析

光伏新能源是指借助太阳电池将太阳照射的光直接转化为电能，既无污染，也无噪音的一种可再生新能源。与传统能源相比，光伏新能源对生态环境影响较小，且是一种可以再生的新型能源，应用优势较大。其工作原理是通过太阳能电池组件对太阳能进行采集，然后将太阳能转化为电能，在通过光伏发电系统的逆变器将其转化为交流电，使用时用控制器进行控制和调节。

二、光伏发电的影响因素分析

影響光伏发电的因素主要有：（1）各组件之间电性不匹配的因素。一般光伏新能源在建筑中应用时，都会出现组件电流或是电压不匹配的事情，那是因为建筑外墙在组建过程中所需要的平面其形状大小各异的原因导致的。所以要想避免这样的事情，就要对建筑外墙进行分区域统一电性或者是分区后使用不同的电池片来平衡。（2）太阳能电池板的倾斜角度因素。由于建筑过程中，其所在的地形地貌、气候和周围的辐射场都存在一些影响，所以只有因地制宜地算好电池板的倾斜角度，才能够使光伏新能源得到最大利用率的电能。（3）光伏电池强度因素。由于光伏新能源在建筑中使用时，都是使用光伏材料作为建筑材料的，所以其强度的大小对输出的电量有着直接的影响。由于建筑过程中，光伏组件的使用范围广，而且使用的位置也不同，导致需要的光伏强度也不同，所以需要对不同位置进行不同强度的光伏组件使用，例如采光好的屋顶可以考虑使用强度大一些的光伏组件，这样采集到的太阳能的能量大。

三、光伏发电技术在建筑电气节能中的应用优势分析

光伏发电技术在建筑电气节能中的应用优势主要体现在：（1）占地面积小。通常情况下，光伏发电设备是安装在建筑物的外墙或者是采光比较好的屋顶等位置，占地面积不多，非常省空间。（2）来源广，绿色无污染。由于太阳能在地球的任何地方都有，其来源十分广泛，发电过程中完全不必为没有太阳光可以使用而担心。且资源在应用过程中，也没有像石油、天然气等传统发电过程中产生二氧化硫等污染气体，具有绿色环保。（3）耗电量小，减少能源浪费。由于光伏发电是通过建筑之间集中并网发电的，为居民提供所需的电能。由于建筑体系完全可以对畅通无阻地对电能进行输入和输出的操作，大大地减少了电能的消耗，减少了能源不必要的浪费。（4）供电安全可靠。由于建筑电气在使用光伏发电过程中，光伏系统将发电过程中产生的多余电量存储起来输送到了电网中，调节了电量的输出，强化了供电过程中的安全和可靠性。（5）美观且成本低。由于光伏发电所需建筑材料为光伏材料，即太阳能电池板，安装时可以按照喜欢的建筑形式进行设计，使其不仅实用性高且外形美观。最主要的就是光伏材料相对其他建筑材料以及安装时的人力物力而言，成本相对低廉。

四、光伏发电技术在建筑电气节能中的应用分析

光伏发电技术主要是通过充电控制器、太阳能电池板、放电控制器、蓄电池、用电负荷和逆变器等各组件构成的系统装置实现发电。在此系统装置中，放电控制器、充电控制器和逆变器为保护与控制系统，而蓄电池和太阳能电池板则为电源系统。在建筑中运用此系统的方式通常为并网系统、混合系统、并网混合、独立系统和群控系统。太阳电池板白天收集太阳能并将其转化为电能，晚上逆变器将直流电转换为交流电并经由控制器向配电柜传输实现供电。在建筑电气节能中使用光伏新能源需要特别注意要选择位置较好的地方安装太阳电池板，并做好日常维护工作。尽量选择没有遮挡且太阳光照充足的位置安放太阳电池板。并于朝向赤道的方向安放。日常维护时，应该采取隔离措施，严禁装置被无端碰撞、敲打；对于极端天气，比如狂风暴雨以及冰雪天气要及时做好防护措施。此外，光伏幕墙需要设置防雷和防火措施，且，至少每年春秋两季要检查建筑屋顶和光伏幕墙，确保装置使用的安全性和稳定性。

光伏能源是众多能源中最为理想的一种新型能源，其不仅不会产生污染与噪音，且具备零碳优势，从经济因素考虑，故障率较低，建设周期较短，方便维护，运行可靠。故此，光伏能源在建筑电气节能中广受青睐。当前我国对于光伏能源的应用主要分为光电应用和光热应用，光热应用则是将光伏能源作为建筑的供热热源，为人们日常生活提供采暖以及供热等需求，比如太阳能空调。而应用于建筑电气节能中的便是光电应用。光电应用通过半导体光生伏打效应获取电能，以此为建筑提供应急照明、生产用电、公共区域照明以及试验用电等各种用电需求。

光伏建筑一体化作为建筑电气节能的设计理念，也即将太阳能光伏发电方阵安装于建筑围护结构的外表面来为建筑提供日常所需电力。光伏建筑一体化方式根据建筑与光伏方阵的结合方式的差异性划分为两种：其一，光伏方阵与建筑集成，使得光伏方阵变成建筑中至关重要的组成部分，也即光电幕墙、光电瓦屋顶或者光电采光顶等，光伏组件成为一种具体的建筑材料；其二，光伏方阵与建筑进行结合，也即光伏方阵依附于建筑，建筑是光伏方阵所应用的载体，进而起到一定的支撑作用。在建筑电气节能中运用光伏能源有极大的优势，首先，建筑设计中所运用的建筑材料为太阳能电池板，降低了能耗，符合节能减排的要求，美化了建筑整体外观与结构，同时从经济方面还减少了整体造价与安装成本；其次，因通过光伏建筑一体化并网发电，建筑体系可以随时于电网中输入或者取出电能，不仅可以实现节能目的，还可以通过光伏系统将多余的电能及时反馈至电网中，起到一定的调峰作用，提升供电可靠性；最后，光伏阵列占地面积较小，在建筑中安装成本较低，从经济方面来讲，造价得到了有效控制，且在节能减排的同时也能够大大缓解城市土地资源紧张的局势。

五、结束语

综上所述，相对于石油、天然气等燃烧过程中产生污染物的能源而言，光伏新能源是一种无污染且可持续发展的新型能源，其是利用太阳能转化为电能的一种技术，应用非常广泛，尤其是在建筑电气节能方面的应用，因此必须加强对其进行分析。

参考文献：

[1]宋兆岩.建筑电气节能减排措施和光伏新能源的应用[J].山东工业技术，2016（09）.

[2]陈舒婷.电气节能减排及光伏新能源的应用[J].技术与市场，2017（03）.

[3]杨翠翠.建筑电气节能中光伏新能源的应用[J].中国高新技术企业，2017（11）.

（作者单位：国家电投集团西安太阳能电力有限公司西宁分公司）