建筑电气节能中光伏新能源技术的应用

夏宁

（沈阳上锦城市建设集团有限公司，辽宁 沈阳 110180）

0 引言

目前，作为国家基础行业的建筑行业，其对能源的消耗非常大，然而在节能减排的背景下，建筑行业想要占据市场重要地位，实现可持续发展，就出要改善建筑节电气节能系统，落实节能减排。近年来，光伏新能源技术得到了良好发展，并在一些领域中得到较好的应用，建筑行业想要实现绿色发展可以合理地应用光伏新能源技术发电，这样不仅可以满足建筑行业高电力消耗需求，还可以实现绿色发展，使得建筑企业的经济与社会效益得到保障。

1 光伏新能源技术概念及应用意义

1.1 概念

太阳能作为清洁无污染的能源，在对其进行转化应用期间没有任何污染物质出现，所以将太阳能在建筑电气中运用符合其发展需求和能源节约的要求。在建设太阳能转化设备时需要结合当地太阳照射的规律、太阳高度角进行设置，这样可以充分利用太阳能产生电能源。太阳能的收集主要是通过太阳能电池组实现，之后在将太阳能转化为电能，接着在利用光伏系统中的逆变器完成电能转变为交流电低。目前，光伏电池组件、蓄能器、变流器或者逆变器、变压器、传输线等一同构成太阳发电系统，在系统中这些组件只有共同作用才可完成能力转换。

1.2 应用意义

（1）实现环保提高效益。近年来，人们逐渐认识到保护生态环境的重要性，并且政府和环保组织针对环保制定了相关政策和制度。一般，石油、煤炭等常规能源所在使用期间都会产生一定的污染，而太阳能是完全没有污染的一种能源，有阳光就可以发电，其发电过程不仅安全，还不会产生危害物质。由此可见，在建筑电力中使用光伏新能源技术具有环保效益高的作用。

（2）成本比较低。就目前而言，太阳能是源源不断的资源，太阳一直存在就可以持续应用。另外，我国地域广阔，不同地区拥有成熟的技术就可以大量产出太阳能，在运用光伏材料完成太阳能转换为电能。在屋顶或是建筑物的外墙上，在合理设计太阳能设备，在实现能源利用的同时，提高建筑的美观。而且一些光伏材料价格比较便宜，能够降低太阳能设施建设的成本。

（3）节能而且效益高。通常光伏发电设施会建设在屋顶或是建筑物的外墙，所以，光伏发电设备不会占据较低的空间。而且生活用电量比较小，在建设光伏发电设备时进行合理规划，居民一天的用电借助白天的太阳能转化电能完全可以满足，并且蓄电池中的电能完全能够满足夜间用电量，这样可以减少使用通过常规发电的用电量，使得电网输送过程的损耗降低，不仅实现了节能，还可以提高电网效益。第四，提升了使用电力的安全性。通过使用光伏新能源可以在平时将电力储存起来，而电力在经过调整之后又能够恰好使用在日常，通过这样的模式就能够保证了整个电网的安全性，对于在集中电能方面就有着更加突出的优点。

2 建筑电气节能中应用光伏新能源技术的要点

2.1 照明系统的设计得以优化

设计建筑的灯具时，必须根据建筑物的基本采光要求和光照系统要求加以设计，以便达到节能建筑对光照系统应用程度的提高，并且还必须设置有节电效果的照明设备。在优化建筑照明系统时，必须根据照明设备的性质和模式、在建筑内使用时间等，使照明系统的整体效能得到提高，从而减少对能耗不必要的耗费，从而使得建筑照明成本降低，增加了建筑企业效益。

2.2 改善键监控系统设计

建筑物中监控系统是其安全的保障，但是整个系统运行期间会消耗大量的电能。建筑监控系统在优化设计时，要以对建筑区域全面监控的基础上，通过改良监控系统减少监控设备使用数量，在设计方面需要专业人员具体实施，这样才能将监控系统设计的科学性提升。

2.3 降低输电线路电气浪费

当前，输送电力线路输电能力、材料、敷设程序等对电力能源的分配有很大影响，这三个方面任何一个出现问题，就会增加输电线路电气浪费。所以，在选择和建设时，应在能够满足基本需求的基础上，选择一些导电率比较低的材料作为输电线，这样可以加大输送电线的传输容量，还要符合建筑大楼的正常使用要求。另外，在铺设输送线路时应在科学方法的基准上，让线路尽量建设为直线，缩短传输路程，节省传输线路材料[1]。

3 建筑电气节能应用光伏新能源技术的影响因素

3.1 安装光伏能电池板的角度

建筑电气中应用光伏新能源应确保每个部件之间定电性匹配，然而实际运用期间常常出现一些电压和电流无法匹配的状况，建筑外墙表面在形状上的差异是造成此问题的主要原因。光伏能电池板安装人员可以借助调整好角度和科学安装的方法解决问题，因此，建筑施工期间，需要结合当地光照条件、建筑外墙形状和屋顶外观等对电池板安装角度进行准确计算，以此确保光伏新能源得到合理应用，增强光伏新能源使用率。

3.2 光伏电池的性能

一种遇到光反应并可以转换成电能的器件就是光伏电池，在实际中常见的单晶硅、多晶硅、坤化镓等材料都是可以产生光伏效应，这些材料从发电原理方面来看基本相似，但是其性能有很大差异，并且性能在一定程度上影响输电量。目前，单晶硅太阳能电池的光电转换率最高可达到20.3%，经过商业转换后效率为16%。非晶硅太阳能电池最高光电转换率为12%，在商业化后转换率为6%。由此可见，晶硅材料比非硅晶材料转换电的性能好。

3.3 其他因素

建筑工程施工期间，光伏部件在位置和范围出现差异也对光伏强度造成影响，所以，需要结合位置的具体情况选用合适的光伏部件，进而提高光伏强度，对太阳能进行充分的收集和转换。

4 光伏新能源技术在建筑电气节能中的应用

4.1 在建筑屋顶应用光伏技术

光伏新能源技术在建筑物电气节能中最广泛使用的一种形式就是光伏屋顶。现在很多建筑物都向高层发展，而且随着建筑物数量日益增多，光伏屋顶的形式也在一些高层建筑中非常普遍。光伏装置安装在房顶上，能够增加接触太阳光的范围，紧密挨着房顶安装能够减少大风对光伏装置的危害。同时，在房顶安装光伏装置能够较小施工材料的应用，给施工公司提供很大的效益。建筑楼顶的面积空间相当大，非常适合布置光电控制系统，同时楼顶可以吸纳更多太阳能，屋顶平面和倾斜面获取的太阳光辐射量远远超过垂直面。对于拥有较多高层、建筑密集的大城市来讲，由于很多外墙无法找到太阳光，很难进行光电转换。所示，在建筑屋顶安装光伏新能源习技术和系统，能够高效吸收太阳光，并进行光电转换，推动建筑电力节能应用的高更多的发展，但大规模使用会对城市景观产生一定的影响。此外，如果不合理处理外墙太阳能电池的反射光，很容易发生光污染，影响人们的正常生活。这是安装光伏屋顶时应注意的问题。在屋顶设置太阳能发电系统，可以在阳光和建筑之间形成过渡层，提高建筑的隔热性能，降低建筑能耗。目前，光伏屋顶发电技术的应用已经相对成熟，而且后期安装和维护非常便利，同时其效率高成本低[2]。

4.2 光伏幕墙形式的应用

一般，将光伏发电技术在建筑维护结构外表层的应用就是光伏幕墙，这是一种新型能源方式，让光伏发电技术与建筑外幕墙技术进行有效融合，使得以往建筑外墙面用光伏幕墙代替，这种形式可以实现节能，还避免了环境污染。另外，修建光伏幕墙可以改善建筑传统维护结构隔音效果不足的问题，还可以起到保温作用。对建筑光伏幕墙系统设计时，需要按照时实际情景是和自身特点，结合当地太阳辐射特点及建筑物周边环境进行，这样才能有效发挥光伏幕墙的性能，改善节能效果。

4.3 光伏技术在大棚中应用

如今，光伏技术在农业种植和生产中得到了广泛应用，这就是光伏大棚。现在人们对农产品的需求不再受季节的影响，反季节产品逐渐增加，这是由于光伏技术在大棚种植的应用逐渐扩大，使得光伏大棚在鲜花养殖、林业、果树生产等方面应用非常普遍。任何植物的生长都需光合作用，使得对光照的要求很高，为了解决不同季节光照不足的问题，将光伏技术运用到大棚，以此实现光照时间增加的作用，使得农作物更好的生长，有利于保障食品的质量和安全。另外，在农业大棚中运用光伏技术，可以节约土地资源，能够为大棚其他设备提供电能，满足农户生产与生活需求。除此之外，大棚中很容出现温度过高或保温的现象，尤其是在夏天，大棚温度过高阻碍植物的正常生长。而使用光伏大棚，利用红外线隔绝室外的温度，避免大棚温度过高。同时在冬季，大棚内的红外波段对外辐射程度也相继减弱，避免了昼夜温差大的问题，在一定程度上起着保温的作用[3]。

4.4 光伏新能源设备的安装和维护

光伏新能源技术在建筑电气节能工程中的应用，需要对相关设备进行合理的安装和维护。由于光伏新能源技术主要是将太阳能经过转化生成电力，因此，安装光伏新能源相关设备的位置应该是在阳光充足且无须遮挡的地方，以确保设备在实际运行中可以收集更多的太阳能。靠近赤道的地方太阳能源充足，因此在安装设备时，接近赤道的区域阳光能量丰富，所以在布置装置时，应该保证其方位与赤道方向相同。另外，还应该科学计算装置的放置角度，使装置受热均匀。设备安装后，应当定时地对装置进行保养。在设备安装过程中，一方面保证在安装过程中障碍物不能保护阳光，同时，在设备安装过程中做好了必要的防护，以保证与太阳能发电新能源有关设施的安全与完好，以防止设备安装过程中的伤害。同时由于装置周围周边环境也对设备的安全性有很大影响，在设备安装过程中，应当充分考虑装置附近的环境保护要求，以防止冲突[4]。另外，在设备安装过程中，还应当充分考虑不可抗力、恶劣天气等各种因素对新能源光伏设备的不利影响，并有效制定相关预防和应急措施，使新的太阳能发电设备始终处于正常运行状态。

5 光伏新能源技术在建筑电气节能应用效果分析

光伏新能源技术在建筑电气节能中应用具有4 个较为突出的效果。

（1）供电峰值能够通过使用光伏新能源技术进行合理调节，使设备供电的稳定性得到了保证，与之前供电技术比较，能够大幅度提高工程设备供电效果。在建筑电气工程中应用光伏技术能够减少储电池使用成本，并在建筑的总体上提高效益。另外，光伏新能源技术在建筑电气节能中运用，可以借助其效果提高电力资源使用率。在建筑墙体中安装光伏洗系统设施，推动建筑光伏一体化发展，实现光伏技术和建筑技术的有机结合。

（2）实际应用光伏新能源技术时，借助建筑实施集中并网发电，为民众持续供电。将电能资源的输入和输出在建筑体系中变得更加便利，使得电能消耗减少，避免能源浪费。

（3）将光伏新能源技术运用于工程电气设计可以大大提高供电系统的安全与可靠性。利用光伏技术发电之后，当给建筑或电气系统供给了足够电力之后，多余的能量即可进行贮存，从而向电网输出了多余的能量。对电力输出进行合理化，就可以有效提高供电系统安全和可靠性。

（4）建筑电气节能系统会采用太阳能电池板等光伏材料作为建筑材料，使得光伏技术在实际应用中不存在不适应性，这是因为建筑安装形式受到光伏材料特点的影响可以只有设计，这样可以提高光伏发电设备的美观性。与传统建筑材料相比，建筑电气技能中使用的光伏材料和安装成本均比较低，为建筑企业带来较大的经济效益[5]。

6 结语

如今，我国建筑行业发展迅速，这也使得建筑行业消耗的能源数量不断增加，这对我国节能减排的环境保护政策相违背，而且对建筑行业的可持续发展有很大的阻碍。因此，建筑行业需要进行转变，逐渐向绿色建筑发展。光伏新能源技术是一种没有任何污染的技术，将其合理应用于建筑电气节能中可以提高电力效率，还可以实现节能减排的效果。为此，建筑行业应积极运用光伏新能源技术，并积极对光伏新能源技术开展研发，从而扩大光伏新能源技术的合理应用。