新能源光伏发电助力建筑电气节能减排探讨

摘要：随着国家对于节能减排的重视，新能源发电迎来了快速发展。现代建筑工程建设过程中，应提高对太阳能光伏建筑一体化系统的重视程度，并根据工程现场的气候、建筑及电网条件，选择合理的光伏发电系统，合理对光伏屋顶、光伏幕墙、光伏遮挡板进行设计，并确定最佳的斜面太阳辐射量与列阵倾角，以使太阳能在建筑工程领域发挥出最大的作用。基于此，本文主要分析了新能源光伏发电助力建筑电气节能减排。

关键词：新能源；光伏发电；建筑电气；节能减排

中图分类号：TM615 文献标识码：A

引言

随着现代化科学技术的发展，新能源光伏发电技术应运而生，并且迅速得到了广泛应用。该技术可以有效降低建筑电气工程的用电能耗，同时可改善环境污染问题，打造真正的“绿色建筑”，并加快实现建筑电气节能减排目标，促进建筑行业的快速和健康发展。同时，光伏发电与建筑的融合是今后光伏应用中最主要的一个方向，市场开发潜力巨大，可满足我国提出的节能减排战略要求，达到节能减耗的建设要求。

1光伏发电技术原理

新能源光伏发电也被称为光伏能源技术或太阳能光伏发电技术，它利用半导体的光电性质，将太阳能转换为电能，这种技术所产生的电能属于清洁、安全、可再生的能源，在制造和应用时不会对环境造成污染和破坏。除此之外，光伏发电还具有其他新能源所不具备的“光电集成”特性。

光伏发电系统通常由众多组件构成，包括太阳能光伏组件、汇流箱、逆变器与变压器等，通过有功和无功控制系统、监控系统以及功率预测系统，实现太阳能到电能的有序、稳定、可靠地转化，并能够将产生的电能输送到电网中，从而满足用电需求。在白天有日照时，并网发电系统通过光伏组串将接收到的太阳辐射能量经过DC-DC转换后变成高压直流电，再经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流[1]。

2太阳能光伏发电技术优点

2.1电能供应比较稳定

太阳能光伏发电技术使用的是太阳能资源，以往的太阳能要加热太阳能，人类在早期发现了光生伏打效应，受到技术和生产能力等限制，20世纪50年代才生产出单品硅光伏电池。这些技术迅速引起了世界各地的关注，可是电池的生产成本很高，故并未得到大面积的推广。

2.2节能、能源消耗小

对光伏发电技术而言，将其应用于建筑结构中既可实现实时发电与能量传输，又可避免输电线路的电力损耗，进而避免能源浪费。在此基础上，通过对LED光源、直流电源等方面的研究发现，在建筑物中适合采用更容易控制的DC供电方式。采用新型光电转换技术，可保证太阳电池电压的稳定化。

2.3储量丰富，清洁干净

太阳能资源属于一种清洁性能源，这类能源的总量丰富；与以往的化石能源燃烧发电技术相比，太阳能光伏发电技术不容易破坏生态环境，能源过度开采与使用现象有所缓解。就太阳能资源的分布情况来看，我国拥有很广的地域面积，西部高原地带拥有丰富的太阳能资源，人口密度比较低，这给光伏发电技术的发展带来了充分的条件[2]。

3新能源光伏发电助力建筑电气节能减排措施

3.1太阳能电池模块

在建筑工程中，为了高效地利用光伏发电设备，需要将其安装到建筑顶部或外墙，并对其进行科学的设计与安装，以保障建筑的用电需求。将光伏技术引入到建筑物电力系统，能够为建筑物提供持续、稳定的能量供应。因此，太阳能电池模块设计应充分考虑以下几点：太阳能电池板的材料选择：太阳能电池板有很多种材料，其中玻璃、塑料、金属等都是常见的太阳能电池板材料，它们都有各自的优点和缺点，我们在选择时应根据建筑整体风格进行选择；第一，太阳能电池板的规格设计：对于光伏新能源系统来说，太阳能电池板是核心，它起着至关重要的作用，所以我们要对太阳能电池板进行合理设计；第二，太阳能电池板的尺寸设计：太阳能电池板长、宽、高尺寸大小直接影响着光伏新能源系统的成本。

3.2太阳能屋顶

在绿色建筑中，屋顶即使无法与外墙获得等量的太阳能，但也具备较好的采光能力。因为屋顶与水平面平行，而且高于地面，几乎不会受到遮挡，所以在屋顶布局分布式光伏发电系统时，不需要考虑角度问题，只要保障太阳能板的覆盖面积最大即可。但是，由于屋顶处于整个绿色建筑的最顶部，因此会受到外部环境因素的影响。其优点在于：屋顶是建筑物外侧最大的闲置空间，是建筑物中最适合安装太阳板的位置，高效利用屋顶可大幅提升建筑物的空间利用率；由于屋顶的斜坡与水平方向都比地面更高，因此屋顶是最好的吸收日光的部位。在屋面设置水平或倾斜的平面，吸收的太阳辐射量远远超出垂直立面吸收的太阳辐射量[3]。

3.3太阳能幕墙

太阳能幕墙是一种将太阳能和光伏发电技术应用于建筑的幕墙。这是一项很先进的建筑节能技术，目前这一技术还没有得到广泛的应用。光伏幕墙主要由5层结构构成。其中，最外两侧为玻璃基片，用于固定内部结构，与玻璃基片黏结的是聚乙烯醇缩丁醛酯（PVB）胶片，用于玻璃基片与晶硅片的黏结。最中间为晶硅片，即太阳能电池板，用于将太阳能转化为电能。当太阳光照射到光伏幕墙上后，一部分辐射被吸收，并通过晶硅片的转换后，转变成一定量的电能。

3.4光伏幕墙安装

在绿色建筑中，太阳能光照时间最长的部位是外墙，因此外墙是最利于囤积太阳能的部位，也是分布式光伏发电系统普遍使用的部位，可以将太阳能进行电能的转化。目前，分布式光伏发电系统设计师通常将光伏幕墙安装在外墙上，且与地面处于垂直状态，光伏幕墙中的太阳能电板除了可以收集阳光之外，还能当作玻璃幕墙来使用。

3.5太阳能建筑遮阳技术

建筑工程建设主要是为人类构建出良好、舒适的内部空间环境，而要想达到这一要求，应在确保采光良好的基础上，尽可能多地减少透过窗户的太阳辐射。所以，BIPV系统中，还应设计相应的光伏遮阳板。阳光照射到遮阳板上后，一方面，可将太阳能转化成电能，用于建筑电力系统的使用；另一方面，可根据室内空间温度，结合光伏板接收到的太阳能辐射量，自动调节遮阳板的角度，以此对室内温度进行控制。太阳能建筑遮阳技术可用于建筑物朝阳面房间的开口处。太阳能遮阳篷允许太阳在冬天穿透（较低的光线）并充当夏季的遮阳设施。夏季太阳的入射角更高，更利于发挥太阳能建筑遮阳技术的优势。太阳能建筑遮阳技术是非常理想的结构技术，可用于建筑项目入口处，且不会对房顶造成任何影响，可以将其安装在外墙上[4]。

3.6光伏发电监控系统

光伏发电监控系统，即发电监管设备，可对太阳能光伏系统中的光伏电池阵列、汇流箱、逆变器、交直流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备进行实时监控和控制，通过多种样化的图表及数据快速掌握光伏发电系统的运行情况。其友好的用户界面、强大的分析功能及完善的故障报警机制能够保障太阳能光伏发电系统的安全可靠和稳定运行。

结束语

光伏与建筑的结合不应仅考虑光伏装机量，还需考虑光伏发电建材与建筑设计、城市环境风貌、区域文化元素等的关系。应利用光伏建材可灵活定制颜色、图案、尺寸、形状、结构厚度、透光度等优势，将光伏建材产品融入建筑设计。光伏建材需满足安全、美观、实用、耐用、经济五大条件，与常见光伏电站中的光伏组件相比，建筑中应用的光伏建材产品要求更高。

参考文献：

[1]甄平利.光伏发电工程的技术分析与项目管理研究[J].设备监理，2019（8）：28-29.

[2]李长耀.试论新能源光伏发电助力建筑电气节能减排[J].百科论坛电子杂志，2019（10）：274.

[3]范凯兴.建筑电气节能中光伏新能源的应用分析[J].城镇建设，2020（9）：360.

[4]黄德水.光伏发电技术及光伏发电项目施工管理分析[J].光源与照明，2022（5）：128-130.