电气节能减排措施与光伏新能源技术应用浅析

广东华电惠州能源有限公司 卢 波

随着我国经济社会的发展和进步，对于电力资源的需求量不断增加，无论是何种行业的建设都离不开电力资源的支持。针对此情况，我国建设了大量的发电厂，以火力发电为主，但是此种发电方式与节能减排相悖，不符合我国提出的“绿色发展”的理念。因此，我国相关部门提出了利用光伏新能源技术实现节能减排的目的，其是一种清洁型能源技术，将其应用于电气建设行业之中，贯彻落实“绿色发展”理念，可以对电力能源结构进行完善和优化，进而推动我国社会可持续、健康发展，有助于节约资源，并降低二氧化碳排放，实现节能减排的目的。本文以某公司为例，对电气节能减排措施与光伏新能源技术的应用进行研究。

1 光伏新能源项目及其技术原理及特点

1.1 光伏新能源项目概述

本公司工程建设的某光伏新能源项目规模较大，包含多种内容，为实现电气建设节能减排目的，决定应用光伏新能源技术安装光伏发电设备。在实际进行工程建设的过程中，将光伏新能源技术应用于实践建设之中。如在建设施工的过程中将电气设备布置在建筑顶层的位置，也可以将其安装在建筑外墙或者是其他日照较好的位置，进而实现节能减排的目的，同时也可以节约大量的建设空间，提升空间的有效利用率，这样可以从根本上节约建设成本，保证本公司的经济效益。

本公司在针对电气设备进行建设的过程中，不仅可以满足建筑用电需求，保证为正常运行提供充足的电力资源，同时对于未能应用的电力资源进行储存，将多余的电力资源传输至电网系统之中，从根本上保证用电的安全性。在实际建设的过程中，将光伏板阵安装在建筑顶层并建设安装逆变器、控制器等设备，为电气设备运行以及建筑运行提供充足的电力资源，同时需要与公共电网进行有效连接，以此实现提供电力资源的目的，保证整体运行的安全性稳定性。在实际建设的过程中，将转化的交流电用于照明、生产以及应急等，对于多余电力资源来说，可以传输至电网系统之中。

1.2 光伏新能源技术原理

光伏新能源技术在实际应用的过程中，主要是吸收太阳能资源，随后将其转换为电力资源，在此过程中是先将太阳能资源转换为直流电能并将其进行储备，最后再转换为交流电能，在此过程中不能保证完全转换，其转换效率计算公式如下：η=Pm/A×Pin，式中，Pm表示电池片的峰值功率；A表示电池片面积（单位：m2）；Pin表示单位面积的入射光功能功率，Pin取值为1kW/m2，即100MW/cm2。

光伏新能源技术在实际应用的过程中包含多种设备设施，如光伏阵列、逆流箱、隔离变压器、交直流电缆等，其原理为：由多个光伏组件构成完整的光伏列阵并由其吸收太阳能资源，将其储备在光伏列阵中，随后将太阳能资源转换为直流电，但是直流电无法被直接应用，因此将直流电通过交直汇流箱传递至光伏逆变器并将直流电转换为交流电，然后将交流电传输至隔离变压器之中，最后在并网电表箱的支持下传至电网系统之中。

1.3 光伏新能源技术特点

1.3.1 结构简单

从实际应用情况来看，对于光伏新能源技术的应用，其整体建设结构较为简单，且具有一定的应用效果，同时可以在短时间内完成建设，后期维修养护也相对来说比较简单，因此可以在大多数的区域进行建设。在应用光伏新能源技术时，因为属于静态发电形式，因此在运行的过程中不会产生噪声，且不存在机械磨损的情况[1]。

光伏新能源技术不会产生燃料消耗，可以实现节能减排的目的，且整体发电量相对来说比较高，具体计算如下：P=H×A×η×K，式中：P表示年发电量；H表示当地年总辐射能（单位：kWh/m2）；A表示电池片面积（单位：m2）；η表示转换效率；K表示修正系数。

1.3.2 应用形式多样，应用范围广

我国经济社会飞速发展，推动了科学技术的进步。光伏新能源技术越来越成熟且建设规模逐渐扩大，适用范围也越来越广，可以在多地进行建设。在实际建设的过程中，通常建设在日照充足且地势平坦的区域，整体建设成本相对来说比较低，但是由于选址的问题，需要考虑无功补偿等问题，为了解决远距离供电问题，可以设置离网光伏电站，实现电力资源储存的目的。

1.3.3 间歇性、不稳定性

光伏新能源技术在实际应用过程中会受到气候因素影响，比如说阴天或是雨天等天气条件，此时日平均发电量计算公式为：Ah=A×h×K5×K1，式中：Ah表示组件日平均发电量；A选定组件峰值工作电流；h表示峰值日照时数；K5表示斜面修正系数；K1表示组间衰减损耗系数。通常情况，在实际进行建设的过程中需将太阳能发电站并入电网系统之中，同时为了解决无功补偿问题需要装设无功补偿设备，但是这也在一定程度上增加了建设成本。

2 电气节能减排措施与光伏新能源技术应用分析

2.1 太阳能电池板选择

光伏新能源技术的应用为电气建设奠定了坚实的基础，其主要是收集并转化太阳能资源，因此在运行的过程中不会产生二氧化碳排放，有助于保护生态环境，只需要建设安装太阳能电池板即可，且其安装建设具有灵活性的特点。因此，本公司应用光伏新能源技术的过程中合理选择太阳能板，主要是因为其会对太阳能转化的有效性造成一定的影响。现阶段，光伏新能源技术建设的过程中，较为常用太阳能电池板是晶硅太阳能电池以及非晶硅太阳能电池两种，具体如表1所示。

表1 两种材质太阳能电池板对比

通过对比可以看出，晶硅太阳能电池在实际建设的过程中建设成本相对较高，但是其转化率比较高，因此被广泛应用于不同行业和领域之中，尤其是电气建设。在实际进行建设的过程中，本公司进行了深入研究和分析，将降低成本作为核心研究内容之一，以此保证整体建设的经济效益。虽然非晶硅太阳能应用过程中的建设成本比较低，但是其转化率较低，而且由于长期处于运行应用的状态中光电效率逐渐降低，具有不稳定的特点，因此一般不会应用于电气建设之中[3]。

因此，本工程项目对于太阳能电池板选择来说，最终应用的是晶硅太阳能电池，且选择多晶硅太阳能电池，相对来说多晶硅太阳能电池建设成本适中且具有较好的转化效率，因此整体经济效益更好。

2.2 光伏阵列布置方式

在实际建设安装太阳能板的过程中，也可以根据设计方案对太阳能板的安装进行相应的规划，设计成不同样式，此种形式不会影响光伏新能源技术应用的有效性，但是可以在一定程度上提升建筑的美观性。本公司建设的此次工程项目将光伏列建设在建筑顶端，选择应用多晶硅太阳能电池板进行建设，组成完整的光伏列阵，太阳能板体积相对来说比较小，不会占用大量的空间，可以根据需求进行相应的设计，可以在设计的过程中满足用户美观性需求。

本项目在实际建设的过程中的建设数值如下：峰值功率165Wp、峰值电流7A、峰值电压24V。在此项目工程设计过程中明确，在光伏阵列布置方式的规划方面，不仅需要考虑太阳能光伏组件的情况，同时还需要考虑日照因素，以及周围建筑遮挡对光伏新能源技术应用有效性的影响。

2.3 倾斜角度设置

在实际进行研究的过程中需要重点关注倾斜角度设置，主要是因为其会对太阳能资源转化效率造成一定的影响，因此需要保证倾斜角度设置的科学性以及合理性，以此提升光电转化效率。在实际设置倾斜角度的过程中一定要进行严格的计算，保证计算结果的精准性以及可靠性，保证太阳能光伏列阵吸收最大的辐射量，同时也可以避免周围建筑对其造成遮挡，从根本上保证太阳能资源转化为电力资源的有效性。

此外，在设计倾斜角的过程中还需要考虑光伏方阵前后排间距，计算公式如下所示：D=0.707H/tan（acrsin（0.648cosΦ-0.399sinΦ））， 式中：D表示光伏方阵前后排间距；Φ表示光伏新能源技术建设地区纬度（北半球为正，南半球为负）；H表示后排光伏组件底边至前排遮挡物上方垂直高度。

2.4 表面太阳能辐射

项目针对太阳总辐射进行了深入地分析，太阳能辐射主要是指光伏阵列水平面太阳总辐射，在应用的过程中，需要将其转换为光伏阵列倾斜面辐射量，并以此计算电力资源[4]。在光伏列阵的排列来说，选择倾斜角固定安装阵列的方式，而太阳能辐射量主要受到倾斜角度的影响，因此需对太阳能总辐射量进行计算，其计算公式如下所示：RD=（sin（α+β）/sinα）×S+D，式中：RD表示太阳能总辐射量；α表示太阳高度；β表示光伏阵列倾斜角度；S表示水平方向太阳直射辐射量；D表示散射辐射量。相关工作人员在实际进行计算的过程中，通过查阅气象站相关的资料进行计算，进而得到太阳能总辐射量[5]。

2.5 设置监测装置

在光伏新能源技术实际应用的过程中，其整体建设存在一定的限制性，对整体发电造成了一定的影响，导致出现不稳定的情况。针对此情况相关技术人员提出，在建设的过程中可以增设监测装置，其主要是对光伏新能源技术在电气系统中的应用进行监控，了解整体运行的实际情况，进而保证整体光电转化的有效性，提升整体质量，也可以保证整体运行的安全性以及稳定性。同时，为了对运行的数据进行统计，还需要设计安装逆变器装置。

2.6 系统维护

在项目实际进行建设的过程中，考虑到电气设备运行的安全性以及稳定性，设置了专门转动机构，但是其在实际运行的过程中不会消耗大量的成本，后续的维修、养护相对来说也比较简单。光伏新能源技术在实际应用的过程中，可以根据电气运行的实际情况对供电量进行相应的调整，以此保证整体运行的安全性以及稳定性，保证用电效率。

在项目进行研究的过程中，提出了在完成电气建设施工之后需要进行强化维护，以此来保证整体系统运行的有效性，提升发电系统的运行效率。在实际开展工作的过程中，需要加强管理、定期进行检查，保证及时发现光伏新能源技术运行存在的问题并解决问题，同时还需要强化日常检修，比如说定期清理太阳能电池板表面的灰尘，避免对太阳能辐射吸收造成不良影响。此外，对于恶劣天气来说，还需要做好防护措施，进而降低了发生安全事故的概率[6]。

3 结语

现阶段，随着经济社会的不断发展和进步，资源浪费以及有害气体排放等问题日渐严重，对生态环境造成了严重的不良影响，针对此情况，相关部门提出了光伏新能源技术，并将其应用于不同的行业和领域之中。将光伏新能源技术应用于电气行业之中可以实现节能减排的目的，同时也可以保证施工建设企业的经济效益，保证用电安全性，还可以提升建筑的美观性。