建筑公共設施供配電中光伏發(fā)電的運用分析

陳毅強

（福建省八閩建設工程有限公司，福建 泉州 362000）

1 太陽能光伏發(fā)電的技術概述

太陽能光伏發(fā)電技術主要是通過光伏電池板、控制器、蓄電設備以及電能轉換裝置共同組成。在這種新式的發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池具有重要的轉換調節(jié)作用，系統(tǒng)中的太陽能電池又被稱為光伏電池。在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，光生伏特效應是太陽能電池產生電源的根本原因，借助太陽光或者其他光線的照射，光伏電池可以將其光線吸收進體內，并形成光生電子——空穴對。經過特殊的化學反應后，光生電子個空穴就可以在反應的過程中出現相互離散的情況，異號電荷就會不斷的累計在兩端，形成“光生電壓”，這樣的過程被稱為太陽能發(fā)電的“光生伏特效應”。

在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要包含以下幾個方面：一是在太陽光的照射下，電池板吸收過陽光之后在太陽能電池板的內部就會產生電子——空穴對，也就是“光生負載電子”，這兩者的區(qū)別在于電子帶正電荷、空穴帶負電荷；二是在半導體節(jié)中生成的具有特殊性的電場在化學反應的作用下將光生電流的的不同性質區(qū)別分開；三是在光伏太陽能電池板的正、負兩極分別收集光生載流子和空穴，從而在電路中形成電流，轉換為日常生活中我們使用的交流電。

2 建筑公共設施供配電中光伏發(fā)電的運用分析

2.1 建筑公共設施供配電中光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

在建筑供配電的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要有以下幾方面組成（圖1）。

圖1 光伏發(fā)電系統(tǒng)構成

（1）太陽能光伏發(fā)電板。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的組成部分就是光伏發(fā)電板，在進行發(fā)電的過程中首先就是銅鼓光伏發(fā)電板將太陽光進行采集，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏板的作用主要就是采集陽光。通過光伏板對陽光的采集吸收，然后再經聚集后進行轉化，從而提高太陽能在發(fā)電過程中的效率。到目前為止，常用的光伏電板主要有以下幾種類型：一是晶體硅電池。

這種電池單晶硅或者多晶硅為基體材料組成的光伏電池，在理想實驗室條件下其光能轉換電能效率可以達到17%～20%左右；二是非晶硅光伏電池。非晶硅光伏電池是一種薄膜光伏電池，通常經過輝光高頻放電分解硅烷氣體后沉積在玻璃、陶瓷、以及不銹鋼等非半導體襯底上形成，也被業(yè)界稱之為無定型硅太陽電池。這種非晶硅光伏電池在實驗室條件下的電能轉換率通常在12%左右。

（2）DC/DC交換器。在光伏太陽能發(fā)電系統(tǒng)中DC/DC交換器的作用在于計算回路中電流的流量，從而通過計算分析后實時調節(jié)，以達到提升太陽能在發(fā)電過程中的轉化效率。通過將太陽光進行裝換為電能以后供日常生活供電使用，與此同時，通過交換器的計算分析與記錄后，可以方便以后對太陽能轉換速率的計算調研。

（3）儲能電池設備。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲能電池設備是重要的組成部分，它能夠將征程回路中多余的電能進行轉換儲存，同時在陰雨惡劣天氣將電量釋放以供正常使用，并通過分析數據計算控制系統(tǒng)中的轉化效率，提升儲能電池利用率，延長使用壽命。在對回路中電池的使用過程以及數據進行記錄分析的過程中，可以根據電流的實時情況對電池的進行合理的調整控制，優(yōu)化電池的利用效率。

（4）PWM控制模塊與DC/AC變換器。PWM控制模塊在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的主要作用在于通過對回路中的電流進行監(jiān)控，并根據電流的實際情況進行合理的控制。當回路中電流過大時，對回路中的電流進行分流，電壓進行分壓，并嚴密監(jiān)控使用過程，對各項數據信息進行記錄，為以后的檢修提供數據參考。DC/AC交換器的主要作用在于將用電過程中與用電不相符的電流進行改造，從而提供更適合的電壓與電流，完善使用過程中的供電。

（5）雙電源自動切換開關。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用情況在很大程度上受天氣影響，太陽光較強的時候利用轉換率高，陰雨天氣轉換率較低。為了能夠平衡太陽能光伏發(fā)電的正常工作及供電，雙電源自動切換開關就可以完善使用過程，提高電源的有效利用率，在一定程度上起到了延長電源壽命的作用。

2.2 太陽能光伏發(fā)電分類

根據現階段我國供電的實際情況和特點，將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分為不用公用電網發(fā)生電連接的獨立廣發(fā)發(fā)電系統(tǒng)和與公用電網發(fā)生緊密電連接的并網光伏發(fā)電系統(tǒng)。其中，前者是我國最主要應用的形式，被普遍用于小容量用戶以及偏遠的無電地區(qū)、特殊領域供電。但是后者主要用于大型集中式太陽能光伏發(fā)電站、分散式太陽能屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)。一般情況下，白天，尤其是光照強度較強階段，都是使用獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，將收集到太陽能通過電池陣直接轉化為電能，其輸出的直流功率直接供給給直流負載，與此同時，將不需要的多余的電能直接轉化為化學能的形式存儲在蓄電池中。這樣做是為了解決在陰天或是日照不足的情況下，電能不夠用的問題。只需要利用蓄電池中的電能直接對負載進行供電即可。需要注意，由于負荷電壓會經常發(fā)生波動，因此，技術人員必須在系統(tǒng)中設置控制器，從而對電壓進行調控。并發(fā)光伏發(fā)電系統(tǒng)特點主要是一旦太陽能電池陣列發(fā)出的電功率比實際負荷需求大時，其可以通過自動控制向交流市電網進行輸送。如果出現光照不足或是太陽能發(fā)電量無法滿足實際需求時，則可以通過市區(qū)電網進行供電，這樣的方式可以保障整個區(qū)域不會出現停電的狀態(tài)，提高服務質量。

2.3 蓄電池容量的設計

根據獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點而言，由于受到時間、環(huán)境和其他因素的影響，太陽能發(fā)電和設備用電量會經常出現波動，因此，這種不確定的情況要求供需兩端的電量必須達到一個動態(tài)的平衡。這就是蓄電池作用的體現，它可以更好地調節(jié)供需兩端電量的平衡，因此保障連續(xù)供電的關鍵就是蓄電池容量是否合適。在白天的時候，技術人員可以根據太陽能電池陣提供的電量滿足設備所需的電量。而在遇到陰雨天或者晚上時，技術人員可以根據系統(tǒng)發(fā)電并存儲在蓄電池中的電能保障設備所需要的電量，通過兩種方式的相互作用可以保障整個設備的正常運行，不會出現電量不足停止工作的問題。

2.4 聯(lián)網逆變器回路方式

根據當前我國并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際情況而言，逆變器的設計以及并網帶來的一系列控制問題成為我國技術人員研究和需要攻破的技術難關?，F階段，我國主要存在3種聯(lián)網逆變器的回路方式：電網頻率變壓器絕緣方式、高頻變壓器絕緣方式以及無變壓器方式。不同的是，高頻變壓器絕緣方式和無變壓器方式兩種方式都具有檢測直接電流輸送的功能，這一功能可以更全面地提高設備運行的安全。無變壓器方式是目前市場應用最為廣泛的方式，其原因是該種方式成本較低、尺寸、重量小，但是工作效率較高。此種回路是直接由升壓器將太陽能電池方陣的質押電流提升到無變壓器逆變器所需要的電壓，然后通過逆變器將電流直接轉換為交流，在此過程中，技術人員可以通過控制器實現對聯(lián)網保護繼電器，一旦出現異常情況，也可以通過手動開關直接將逆變器與電網進行隔離，從而大大保障了電網的運行安全和工作人員的生命安全。

3 結語

綜上所述，國家經濟發(fā)展造成環(huán)境的嚴重破壞，可持續(xù)發(fā)展已經刻不容緩。將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應用到公共建筑設施中去，一方面給公共建筑提供清潔能源，一方面又符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，加強對環(huán)境的保護。因此，在未來國家發(fā)展過程中，相關部門要加強對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重視和推廣，從而拖動我國太陽能發(fā)電事業(yè)健康快速的發(fā)展，實現對環(huán)境的有效保護。