光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的運(yùn)用探討

楊波

（東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819）

0 引言

能源在生產(chǎn)生活中具有重要的地位與作用，但是不可再生資源的數(shù)量較為有限，而可再生的資源也需要經(jīng)過漫長的時(shí)間實(shí)現(xiàn)再生，工業(yè)生產(chǎn)不可能因?yàn)槿鄙倌茉炊９ね．a(chǎn)，這會(huì)嚴(yán)重地阻礙社會(huì)發(fā)展、限制人類文明進(jìn)步。這就要求相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在研究減少能源利用的基礎(chǔ)上，開發(fā)新的可再生能源，并且借助新能源數(shù)量多、污染低的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步地滿足生產(chǎn)生活及環(huán)境保護(hù)的能源需求[1-2]。

1 光伏新能源的概念及運(yùn)行的原理

隨著我國社會(huì)發(fā)展的不斷進(jìn)步，在阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的所有因素當(dāng)中，能源問題最為關(guān)鍵的，能源也是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。目前就世界能源消耗的實(shí)際情況而言，每一個(gè)國家對(duì)于能源的需求與消耗量都在不斷提升，同時(shí)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展也更加的需要能源，也就是說，能源問題已經(jīng)成為了一個(gè)世界性的問題[3]。而在建筑行業(yè)當(dāng)中，能源消耗問題也是非常嚴(yán)重的，所以，怎樣做好節(jié)能減排工作也能為了目前建筑行業(yè)需要重視的問題。在所有能源當(dāng)中，太陽能屬于清潔能源，其所具備的可再生特點(diǎn)也是目前最適合作為新型能源的關(guān)鍵。同時(shí)，在太陽能朝著電能轉(zhuǎn)化的過程中，也不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染[4]。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)不斷發(fā)展的過程中，也越來越受到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注。光伏新能源主要是通過光照和太陽板所產(chǎn)生的光電效應(yīng)來進(jìn)行電能創(chuàng)造的，其中的太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要是通過輸電線路、光伏電池組件、變流器或是逆變器、儲(chǔ)能電池、變壓器組成的，光伏電池組件能夠借助太陽能來產(chǎn)生直流電，同時(shí)直流電可以在逆變器當(dāng)中轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，最終交流電在變壓器中通過轉(zhuǎn)化成為了符合用戶使用標(biāo)準(zhǔn)的交流電，以此來完成相應(yīng)的供能[5]。

2 光伏新能源技術(shù)的特征

針對(duì)光伏新能源技術(shù)的特點(diǎn)，包含多個(gè)方面的內(nèi)容，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面內(nèi)容：第一，光伏新能源技術(shù)與傳統(tǒng)能源發(fā)電技術(shù)相比，通過對(duì)光伏新能源技術(shù)的運(yùn)用，能夠針對(duì)供電峰值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和調(diào)節(jié)的發(fā)展目標(biāo)，確保電網(wǎng)系統(tǒng)具備安全性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)。第二，光伏系能源技術(shù)的運(yùn)用，其自身具備經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，在加強(qiáng)建筑電氣工程施工節(jié)能性和環(huán)保性能特點(diǎn)同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)白天蓄電和晚上供電的發(fā)展目標(biāo)，確保能夠?qū)﹄娏Y源供電成本嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)問題和現(xiàn)象，為施工企業(yè)創(chuàng)造最大化經(jīng)濟(jì)效益。第三，光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，能夠提高能源的利用效率，在建筑行業(yè)發(fā)展階段體現(xiàn)其自身作用和價(jià)值，為建筑行業(yè)健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[6]。

3 光伏新能源發(fā)電在建筑電氣節(jié)能中的優(yōu)勢(shì)

3.1 安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)

現(xiàn)階段，在對(duì)光伏新能源發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用過程中，相應(yīng)的設(shè)備通常都會(huì)在屋頂、外墻或者采光相對(duì)較為理想的位置進(jìn)行安裝，這樣既能夠提升對(duì)建筑空間利用率，又提升了整體經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)還能夠推動(dòng)建筑行業(yè)的節(jié)能環(huán)保工作，通過陽光就能夠完成整個(gè)發(fā)電過程，同時(shí)在這當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)污染物質(zhì)。相比于傳統(tǒng)天然氣以及燃煤發(fā)電當(dāng)中所產(chǎn)生的大量有害氣體，光伏新能源發(fā)電就更加的安全、健康。

3.2 節(jié)能、能源消耗小

對(duì)于光伏新能源發(fā)電來說，其能夠在建筑物單體上實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電以及用電，這就不會(huì)出現(xiàn)輸電線消耗電量的問題，有效防止出現(xiàn)能源浪費(fèi)的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了就地生產(chǎn)與消納。再加上我國科技水平的提升，LED照明與直流用電設(shè)備的發(fā)展也取得了很大進(jìn)步，將較易控制的直流電源當(dāng)做建筑電源系統(tǒng)也得到了人們的青睞。通過光伏新能源技術(shù)，可以將太陽能電池組所發(fā)出的直流電在穩(wěn)壓之后直接為建筑的直流配電系統(tǒng)進(jìn)行攻擊，這樣能夠大大減少供電成本以及電能損耗，同時(shí)可以有效提升電能的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

3.3 安全性較好

在建筑當(dāng)中充分應(yīng)用光伏新能源技術(shù)來發(fā)電，既能夠?yàn)榻ㄖ锾峁┖Ａ侩娔埽帜軌虬呀ㄖ锂?dāng)中的多余電能輸送至電網(wǎng)當(dāng)中，以此來確保整個(gè)建筑的用電安全。在整個(gè)發(fā)電過程當(dāng)中，該項(xiàng)技術(shù)并沒有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此在運(yùn)行維護(hù)方面是非常簡單的，同時(shí)在實(shí)際操作當(dāng)中也有著較高的安全性。在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的過程中，也能夠結(jié)合人們的實(shí)際用電情況來合理調(diào)控電網(wǎng)的輸出電流，同時(shí)針對(duì)電能開展科學(xué)化的儲(chǔ)存與調(diào)節(jié)，這樣不僅可以加強(qiáng)供電以及發(fā)電的安全性，還能夠使供電與發(fā)電的穩(wěn)定性得到更好地提升[7]。

4 建筑電氣節(jié)能中光伏新能源技術(shù)具體應(yīng)用

4.1 技術(shù)應(yīng)用形式

建筑工程施工在運(yùn)用光伏系統(tǒng)的情況下，普遍會(huì)在建筑工程屋頂和外墻開展發(fā)電設(shè)備安裝工作，采取科學(xué)合理的安裝方式，促進(jìn)光伏系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其自身作用和價(jià)值，同時(shí)采取持續(xù)性和穩(wěn)定性的蓄電和供電模式，確保供電方式具備獨(dú)立性的特點(diǎn)，滿足人們?nèi)粘Ｉ钪械男枨笈c標(biāo)準(zhǔn)。另外，在將建筑工程施工材料與光伏系統(tǒng)組件結(jié)合的情況下，會(huì)采取特殊材料和制作的方式，取代普通建筑工程施工材料開展窗戶和屋頂工程施工，確保光伏發(fā)電組件能夠滿足建筑工程施工中的需求與標(biāo)準(zhǔn)。通過這樣的方式，其自身具備簡化的特點(diǎn)，同時(shí)減少整體工程施工成本，為施工企業(yè)創(chuàng)造最大化經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，由于建筑工程施工材料中添加了科學(xué)合理的光伏組件，能夠拓展光伏系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，提高太陽能收集的數(shù)量，確保能夠滿足建筑工程施工用電的需求與標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 光伏屋頂

光伏屋頂作為光伏新能源技術(shù)中最為常見的應(yīng)用方式，遍布于高層建筑中，在高層的建筑物中運(yùn)用光伏屋頂能夠增加接觸的光照范圍，并且光伏屋頂緊貼著屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝，能夠有效地減少風(fēng)力的作用與影響，并且也能取得較好的經(jīng)濟(jì)收益。其一，屋頂?shù)陌惭b面積是建筑外面中最大的空閑面積，非常的適合用來安裝光伏屋頂。其二，屋頂是建筑物外表面積中最適合用來吸收太陽輻射的地方，并且屋頂?shù)膬A斜面或是水平面所獲取的太陽輻射量比垂直立體面大得多，而有的房屋外墻被遮擋，不適宜安裝相應(yīng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，縱使配備了光伏發(fā)電系統(tǒng)，其系統(tǒng)的效率也會(huì)因此受到影響。其三，屋頂在建筑美學(xué)這一層面，對(duì)城市的景觀影響作用最小，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的安裝，若是對(duì)建筑外墻裝備光伏系統(tǒng)，光伏電視反射光若是沒有得到及時(shí)妥善地處理，則會(huì)給樓上居民以及地面行人帶來炫光環(huán)境污染的問題。其四，屋面若是安裝了光伏系統(tǒng)，則是相當(dāng)于在建筑物和陽光間加了過渡層，能夠極大地提高建筑物隔熱保溫的性能，有效地降低了建筑物能耗。其五，太陽能屋頂?shù)募夹g(shù)較為成熟，且維護(hù)和安裝都較為方便，費(fèi)用較少，能夠被大規(guī)模地推廣。

4.3 光伏幕墻

所謂光伏幕墻，主要就是把光伏發(fā)電技術(shù)在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表層進(jìn)行應(yīng)用的方式，有的甚至?xí)苯尤【喗ㄖo(hù)結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)技術(shù)也屬于一種比較先進(jìn)的能源方式，其能夠讓光伏發(fā)電技術(shù)以及建筑外幕墻技術(shù)得到融合。這樣就可以有效取締傳統(tǒng)的建筑外墻材料，大大降低了環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。一般情況下，建筑物的屋頂面積都是非常小的，這樣就能夠通過修建太陽能墻面來對(duì)建筑物的屋頂進(jìn)行應(yīng)用，這個(gè)方式可以大大降低外界噪音的干擾，并且可以有效降低建筑外墻的溫度，以此來使室內(nèi)的舒適程度大大提升。而在建筑設(shè)計(jì)以及安全光伏幕墻系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)建筑物的實(shí)際情況，結(jié)合不同地區(qū)太陽輻射的特點(diǎn)以及建筑周圍環(huán)境、溫度特點(diǎn)來對(duì)光伏幕墻與建筑物融合的方式進(jìn)行全面分析。通過對(duì)方案的不斷完善，來使節(jié)能效果得到有效實(shí)現(xiàn)，同時(shí)科學(xué)化地利用建筑光伏幕墻來降低建筑整體的電能損耗。

4.4 安裝及維護(hù)

新的光伏能源技術(shù)就是通過最先進(jìn)的技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，從而滿足人們實(shí)際生產(chǎn)和生活的需求。在新能源技術(shù)應(yīng)用的過程中，若想充分利用光伏技術(shù)作用，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行深入分析，基本上光伏能源新技術(shù)就是利用光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并通過轉(zhuǎn)換器獲得直流電轉(zhuǎn)化為電流與控制器來為電池進(jìn)行充電。在轉(zhuǎn)換器的作用下，蓄電池內(nèi)的直流電就在夜間被轉(zhuǎn)換成了交流電，并傳輸?shù)搅伺潆姽瘢ㄟ^轉(zhuǎn)換配電柜來進(jìn)行供電。光伏新能源技術(shù)在電力節(jié)能項(xiàng)目的建設(shè)中得到運(yùn)用，就需要對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理的安裝與維護(hù)。在安裝新光伏能源設(shè)備時(shí)，由于這項(xiàng)技術(shù)中的工作原理就是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所以安裝設(shè)備時(shí)就一定要在陽光充足且沒有障礙的位置中進(jìn)行，以確保設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中可以收集到更多的太陽能。另外，安裝設(shè)備時(shí)要科學(xué)地計(jì)算好設(shè)備的安裝角度，讓設(shè)備能夠受熱均勻，一方面要確保安裝過程中沒有阻擋陽光的障礙物，另一方面則需要在光伏新能源相關(guān)設(shè)備安全性與完成性期間使用一些保護(hù)措施，從而避免在安裝時(shí)出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國科技水平的不斷提升，在建筑行業(yè)的發(fā)展當(dāng)中已經(jīng)對(duì)電能設(shè)備進(jìn)行了普遍應(yīng)用，這也使得電能消耗問題變得愈發(fā)嚴(yán)重，加劇了能源危機(jī)以及環(huán)境污染問題。要想更好地推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，就需要積極推動(dòng)節(jié)能降耗的進(jìn)行。針對(duì)建筑電氣系統(tǒng)來說，通過光伏能源技術(shù)來開展創(chuàng)新與優(yōu)化，通過不斷的研究來全面發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的效果，可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，促進(jìn)建筑行業(yè)的綠色發(fā)展。