實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)—建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)、光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與未來(lái)

季萬(wàn)勝

摘要：基于當(dāng)前全球氣候變化對(duì)人類生存及生產(chǎn)生活的影響，我國(guó)在可持續(xù)發(fā)展要求以及人類命運(yùn)共同體等理念的基礎(chǔ)上，提出碳達(dá)峰和碳中和的無(wú)碳未來(lái)目的和愿景。雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)全面發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量具有重要意義。鑒于此，本文主要結(jié)合雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，分析建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)以及光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和未來(lái)，旨在促進(jìn)雙碳目標(biāo)戰(zhàn)略的順利實(shí)施。

關(guān)鍵詞：雙碳戰(zhàn)略;建筑電氣;綠色節(jié)能技術(shù);光伏發(fā)電

1、雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)概述

1.1雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的提出

雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)是2020年我國(guó)在推動(dòng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展要求、構(gòu)建人類命運(yùn)共同體責(zé)任的基礎(chǔ)上，提出碳達(dá)峰和碳中和等目標(biāo)，即是雙碳戰(zhàn)略。我國(guó)自改革開發(fā)以來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度持續(xù)騰飛，現(xiàn)已躍居世界經(jīng)濟(jì)體第二位，并成為綠色經(jīng)濟(jì)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。對(duì)于雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)積極推動(dòng)發(fā)展方式實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型，保證其能夠適應(yīng)自然規(guī)律。所以在近年和未來(lái)發(fā)展階段，將雙碳戰(zhàn)略納入到生態(tài)文明建設(shè)整體布局是至關(guān)重要的。將雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)提升為國(guó)家戰(zhàn)略，有助于加快調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，促使煤炭消費(fèi)盡早達(dá)峰，并推動(dòng)新能源技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，確保能源消費(fèi)雙控制度的順利施行。

1.2建筑電氣領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的途徑

在科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新的過(guò)程中，針對(duì)建筑電氣實(shí)現(xiàn)無(wú)碳化或低碳化受到廣泛關(guān)注。特別是現(xiàn)階段，建筑工程建設(shè)活動(dòng)日益頻繁，電氣建設(shè)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的影響也越來(lái)越大。因此在行業(yè)內(nèi)為順應(yīng)社會(huì)發(fā)展潮流，推動(dòng)綠色低碳化，則需強(qiáng)化應(yīng)用和革新電氣節(jié)能技術(shù)，在發(fā)揮建筑功能價(jià)值的同時(shí)，提高能源利用效率。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)建筑電氣領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的途徑，則主要是應(yīng)用綠色節(jié)能技術(shù)和光伏發(fā)電技術(shù)。其中綠色節(jié)能技術(shù)的概念，則是按照當(dāng)前電氣技術(shù)行業(yè)的使用效率，科學(xué)有效的利用綠色技術(shù)提高節(jié)能效果。其符合低碳原則、實(shí)用性原則、科學(xué)性原則和整體性原則，有利于推動(dòng)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

光伏發(fā)電則是指利用半導(dǎo)體界面將太陽(yáng)光反射到硅材料上，促使光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)。相比于其他電能生產(chǎn)方式來(lái)說(shuō)，具有持久性、清潔性和靈活性等特點(diǎn)，將可再生的太陽(yáng)能作為能量來(lái)源，可緩解不可再生資源的緊張局勢(shì)。同時(shí)在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生污染、噪聲，無(wú)需開采和運(yùn)輸，即可直接為小型電器提供所需能源，又可進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電，具有十分廣泛的應(yīng)用范圍。尤其是最近幾年，太陽(yáng)能電池組間制造成本大幅下降、相關(guān)支持政策逐漸成熟，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的裝機(jī)容量增長(zhǎng)迅速，在實(shí)現(xiàn)碳中和以及碳達(dá)峰等戰(zhàn)略目標(biāo)層面可發(fā)揮重要價(jià)值。

2、建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)與光伏發(fā)電的現(xiàn)狀

2.1 建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀

對(duì)于現(xiàn)階段我國(guó)建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用以及行業(yè)發(fā)展，其主要存在以下幾點(diǎn)現(xiàn)狀：

（1）起步發(fā)展時(shí)間較短、發(fā)展速度緩慢。由于我國(guó)人口眾多，人均能源消耗率相對(duì)較高，并且在歷史、技術(shù)、觀念等因素影響下，對(duì)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新和生態(tài)環(huán)境改善等方面遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，因此在實(shí)踐工程中，仍需注重應(yīng)用和推廣先進(jìn)技術(shù)。

（2）對(duì)低碳生活方式以及綠色節(jié)能技術(shù)的認(rèn)識(shí)不到位。我國(guó)對(duì)所提倡的綠色低碳理念十分認(rèn)可，但在意識(shí)層面上仍未完全深入認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致社會(huì)大眾對(duì)該技術(shù)的認(rèn)知缺陷不足，無(wú)法改善傳統(tǒng)生活觀念和方式。

（3）各項(xiàng)節(jié)能措施執(zhí)行缺乏嚴(yán)格性。目前節(jié)能減排作為我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，雖然出臺(tái)了一系列的政策措施，但在具體實(shí)施過(guò)程中，仍存在一些問(wèn)題和缺陷。比如缺乏監(jiān)督管理，節(jié)能技術(shù)應(yīng)用范圍和深度不夠等，導(dǎo)致各項(xiàng)節(jié)能措施難以在現(xiàn)實(shí)中得到有效執(zhí)行。

2.2 光伏發(fā)電現(xiàn)狀

當(dāng)前我國(guó)光伏發(fā)電的發(fā)展速度較為迅猛，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越普遍，致使光伏產(chǎn)業(yè)取得較好的成就。比如光伏產(chǎn)業(yè)鏈日益完善，形成有高純度多晶硅原材料生產(chǎn)、太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)、太陽(yáng)能電池組間生產(chǎn)、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備制造等構(gòu)成的完整產(chǎn)業(yè)鏈條。在這其中太陽(yáng)能電池片是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心，在應(yīng)用時(shí)能夠基于對(duì)太陽(yáng)能邊框封裝保護(hù)，形成電池組件，配置控制器以及安裝系統(tǒng)支架后，可形成光伏發(fā)電裝置。雖然光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在近年來(lái)具有較好的發(fā)展形勢(shì)，但也存在一些不良現(xiàn)狀，具體如下。

（1）太陽(yáng)能發(fā)電價(jià)格較高。就目前而言，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本高于風(fēng)力發(fā)電的6-8倍。主要是光伏電池組件成本較高，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其價(jià)格有明顯的下降趨勢(shì)。而且在光伏發(fā)電逐漸產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化的形勢(shì)下，發(fā)電價(jià)格也有會(huì)有所調(diào)整，促使群眾更容易接受。

（2）光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)鏈在新時(shí)期下需進(jìn)一步完善，主要因素中等力量的核心技術(shù)水平不高，對(duì)入行的門檻相對(duì)較低。而且我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)較為集中，數(shù)量也不斷上升。另外，在原料方面，主要是依靠國(guó)外進(jìn)口支撐，促使光伏發(fā)電的發(fā)展受到一定限制。

3、建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)、光伏發(fā)電應(yīng)用措施

3.1 綠色節(jié)能技術(shù)應(yīng)用措施

在建筑電氣領(lǐng)域中應(yīng)用綠色節(jié)能技術(shù)，有助于進(jìn)一步推動(dòng)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。從電氣設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，其應(yīng)當(dāng)注重變壓器節(jié)能以及照明控制。

首先，變壓器節(jié)能是建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)的重要組成部分。由于變壓器在電能消耗中占有較大比重，可耗費(fèi)近40%的電能，如不加控制，則會(huì)導(dǎo)致資源嚴(yán)重浪費(fèi)。所以電氣設(shè)計(jì)人員需要提高對(duì)變壓器節(jié)能的重視程度，盡量降低運(yùn)行中的無(wú)功消耗，達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。比如在實(shí)際工程中，先按照變壓器的具體情況，規(guī)范經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略。即是合理選擇變壓器設(shè)備，確定電氣投資。具體措施包括通過(guò)降低負(fù)載和空載，以保證變壓器節(jié)能。電氣設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)識(shí)到負(fù)載與變壓器運(yùn)行存在比較直接的關(guān)系，即是在變壓器電流的影響下產(chǎn)生較大的線損。為降低變壓器負(fù)載，則需對(duì)繞組關(guān)系進(jìn)行改善，通過(guò)選擇小阻值防范負(fù)載超出。對(duì)空載消耗的控制，主要是合理選擇變壓器的類型，保證其運(yùn)行穩(wěn)定，減少空載電能耗費(fèi)。另外，電氣設(shè)計(jì)人員還可對(duì)變壓器進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓?jié)能改造，圍繞降容采取改進(jìn)措施。比如適度提高線圈匝數(shù)、降低磁通密度，保證綠色節(jié)能目標(biāo)有序?qū)崿F(xiàn)。

其次，有效控制照明系統(tǒng)。電氣設(shè)計(jì)人員在實(shí)施綠色節(jié)能技術(shù)時(shí)，需認(rèn)識(shí)到建筑照明系統(tǒng)巨大的能源消耗量。通過(guò)采取強(qiáng)化控制措施，以降低照明系統(tǒng)的電能浪費(fèi)情況。比如可設(shè)計(jì)引進(jìn)智能高效節(jié)電系統(tǒng)，借助微型處理器將建筑的用電信息傳遞到相應(yīng)的通訊口。再利用節(jié)點(diǎn)變壓器感應(yīng)照明用電，以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑用電方案的快速調(diào)節(jié)。同時(shí)也可基于專業(yè)計(jì)算機(jī)控制以動(dòng)態(tài)跟蹤照明系統(tǒng)的電流狀態(tài)，促使其符合照明需求，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)供電控制。經(jīng)過(guò)相關(guān)實(shí)踐炎癥，依靠智能高效節(jié)電系統(tǒng)可節(jié)電15-35%。并將原有照明線路進(jìn)行替換，利用三相四線制保證照明電荷的均衡分布，能夠促使節(jié)電達(dá)到60%左右。

3.2 光伏發(fā)電應(yīng)用措施

在建筑電氣設(shè)計(jì)中對(duì)光伏發(fā)電的應(yīng)用，則是采用太陽(yáng)能與建筑一體化的應(yīng)用方式。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)建設(shè)理念，通過(guò)利用光伏方陣來(lái)代替外遮陽(yáng)、外幕墻以及物采光頂?shù)炔糠?，以此?shí)現(xiàn)一體化的發(fā)電和節(jié)能降耗設(shè)計(jì)效果。比如在設(shè)計(jì)中設(shè)置采光屋頂、光伏幕墻等，有效吸收太陽(yáng)光能量，合理在玻璃夾層中布置光伏陣列，既能夠起到圍護(hù)作用，又能夠高效吸收太陽(yáng)輻射。設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意根據(jù)太陽(yáng)高度角調(diào)整采光屋面節(jié)點(diǎn)，適應(yīng)發(fā)電需要。

另外，可采用BAPV應(yīng)用方法，即是在設(shè)計(jì)建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，以H型鋼設(shè)計(jì)為主，促使光伏系統(tǒng)形成縱向的主支撐系統(tǒng)鋼，并控制光伏板與建筑物之間的通風(fēng)距離在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，防范出現(xiàn)面板溫度過(guò)高等問(wèn)題。另外，在設(shè)計(jì)中可針對(duì)橫向鋼結(jié)構(gòu)采用C梁設(shè)計(jì)方法，盡可能避免構(gòu)件與線路連接存在的突出問(wèn)題，盡可能提高運(yùn)行效果。近年來(lái)，部分設(shè)計(jì)人員提出金屬屋面安裝措施，目的是滿足用戶的視覺(jué)審美需求，并增強(qiáng)整體發(fā)電功能。

最后可將光伏發(fā)電與LED高效燈源相結(jié)合，可避免以往發(fā)電和應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的資源浪費(fèi)，比如設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池板建設(shè)建筑照明交流電，為消防照明及設(shè)備提供電能，可有效提高建筑電氣消防系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，保證建筑功能正常使用，節(jié)省傳統(tǒng)電能的耗費(fèi)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、促進(jìn)碳達(dá)峰和碳中和戰(zhàn)略的實(shí)施。

4、建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)、光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的進(jìn)程中，建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，將呈現(xiàn)出多種趨勢(shì)。其將綠色節(jié)能環(huán)保作為基礎(chǔ)原則，結(jié)合先進(jìn)電氣技術(shù)，提高電氣系統(tǒng)的整體應(yīng)用效率。所以電氣設(shè)計(jì)人員在未來(lái)應(yīng)當(dāng)更注重偏差與節(jié)能設(shè)計(jì)、應(yīng)用負(fù)荷管理技術(shù)。其中對(duì)偏差與節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展，則是關(guān)注電氣運(yùn)行的消耗電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓的差距，設(shè)計(jì)人員通過(guò)控制該項(xiàng)偏差，能夠切實(shí)提高電氣運(yùn)行能力，從而最大限度的避免在建筑運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)度消耗情況，充分體現(xiàn)宏觀節(jié)能的顯著優(yōu)勢(shì)，對(duì)建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)境進(jìn)行有效優(yōu)化。而對(duì)于負(fù)荷管理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)在近年來(lái)更為明顯，其是建筑電氣綠色節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，可反饋建筑用電的實(shí)際情況，從而為電氣系統(tǒng)提供相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在實(shí)踐應(yīng)用時(shí)，電氣設(shè)計(jì)人員基于負(fù)荷管理技術(shù)能夠進(jìn)一步明確裝置運(yùn)行參數(shù)，避免出現(xiàn)負(fù)荷偏差，有效控制電氣消耗，實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能發(fā)展目標(biāo)。

4.2 光伏發(fā)電技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在國(guó)家逐漸出臺(tái)完善政策的基礎(chǔ)上，光伏發(fā)電前景十分廣闊，在未來(lái)發(fā)展進(jìn)程中，太陽(yáng)能發(fā)電、光伏電池組件、系統(tǒng)控制部件等實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，均將成為可再生能源和新能源高新技術(shù)的重點(diǎn)領(lǐng)域。同時(shí)利用潔凈無(wú)污染的太陽(yáng)能資源，符合人類新能源利用的現(xiàn)實(shí)需求，有效緩解不可再生能源短缺的現(xiàn)狀。

在今后，光伏發(fā)電整體趨勢(shì)將呈現(xiàn)穩(wěn)定高增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，并成為可持續(xù)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的主要力量。并促進(jìn)新光伏發(fā)電系統(tǒng)材料的市場(chǎng)化和創(chuàng)新研發(fā)，如晶體硅、薄膜等，提高模塊轉(zhuǎn)換效率，促使太陽(yáng)能輻射能量進(jìn)一步得到高效利用。并注重降低光伏電池材料的應(yīng)用成本，通過(guò)研發(fā)新技術(shù)，保證在電能相同的基礎(chǔ)上，盡可能減少對(duì)硅材料的使用量，比如大力發(fā)展薄膜電池、砷化鎵電池等，為電氣設(shè)計(jì)人員提供可靠的技術(shù)支持，優(yōu)化建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能效果。

另外，從應(yīng)用領(lǐng)域上來(lái)看，國(guó)家及行業(yè)大力推廣光伏發(fā)電措施，在成本不斷降低的前提下可擴(kuò)大節(jié)能技術(shù)覆蓋范圍，并向公共電力規(guī)模發(fā)展，通過(guò)屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)、大型獨(dú)立光伏電站以及中心并網(wǎng)電站、風(fēng)光互補(bǔ)電站等。其中對(duì)于建筑電氣設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)未來(lái)發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)之一，在部分地區(qū)建設(shè)城市屋頂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，能夠最大限度的節(jié)省傳統(tǒng)電能，進(jìn)而減少火力發(fā)電份額，實(shí)現(xiàn)新能源轉(zhuǎn)變，推動(dòng)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，對(duì)推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展以及生態(tài)文明建設(shè)就有積極意義。為保障碳達(dá)峰與碳中和未來(lái)愿景的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)針對(duì)能源消耗量較大的建筑電氣采取有效措施，通過(guò)應(yīng)用綠色節(jié)能技術(shù)和光伏發(fā)電技術(shù)，促進(jìn)節(jié)能減排基本國(guó)策的貫徹落實(shí)。同時(shí)結(jié)合我國(guó)實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)建筑電氣綠色節(jié)能技術(shù)以及光伏發(fā)電的未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行展望，有助于指導(dǎo)雙碳戰(zhàn)略的實(shí)施。

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