電氣節(jié)能中光伏新能源的應用研究

楊立偉

中國人民大學后勤集團 北京 100872

習近平總書記指出：大家一起發(fā)展才是真發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展才是好發(fā)展。我們要秉持創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，拓展務實合作空間，助力經濟復蘇、民生改善。中國社會經濟的騰飛給人民帶來了高品質生活，人們的環(huán)保節(jié)能意識也隨之日益提升。當前，我國建筑業(yè)行業(yè)發(fā)展的不斷進步，整個建筑電氣工程建設過程中,損耗的能源數(shù)量也比較大。在建筑電氣工程的建設過程中,降低工程成本的支出、提升資源的利用率，改善了人們的生活方式質量，但是同時也帶來了嚴重的環(huán)境污染。當前，推進現(xiàn)代化城市的建設進程中，必須采取有效的方式節(jié)約電氣資源[1]。目前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術利用不斷成熟，逐漸地形成了一種穩(wěn)定的發(fā)展模式，且有著廣闊的發(fā)展空間。所以，當前研究電氣節(jié)能中應用光伏新能源則是實現(xiàn)節(jié)能減排的一種有效探索。

1 電氣節(jié)能中光伏新能源的應用優(yōu)勢

1.1 光伏新能源技術的發(fā)電特點

首先，現(xiàn)階段研究和開發(fā)光伏新能源既可以采用清潔能源進行供電，還能夠保證電網運行的安全性、穩(wěn)定向，同以往的技術相比，該技術在電氣設備之中的應用，能夠有效的提升供電設施的效率與穩(wěn)定性；其次，開發(fā)和應用光伏新能源，不僅可以在一定程度上減少電氣設備蓄電池組成本，還能夠有效提升整體的經濟效益[2]；再次，應用光伏新能源，可以有效提升電氣設備對電力資源的使用率，還能夠實現(xiàn)能源使用效果最大化發(fā)展；最后，現(xiàn)階段光伏新能源系統(tǒng)通常設置在建筑物的墻體表面，這樣既可以實現(xiàn)光伏建筑一體化建設，如圖1所示，還能夠通過光伏技術與建筑技術的結合提升電能的利用效率。

圖1 屋頂光伏建筑一體化示意圖

1.2 占地面積小以及安全無污染

目前，一般情況下，安裝光伏新能源發(fā)電設備，需要選擇采光比較好的位置，如外墻或者房頂（如圖2），因為光伏新能源發(fā)電設備的占地面積不大，還能夠節(jié)省更多空間。因為光伏新能源在采集方面比較容易，在使用期間也是清潔無污染的，所以在日常使用時僅需要有太陽能就可以進行發(fā)電[3]。在太陽能發(fā)電期間，并不會產生污染和不安全因素，該種能源同天然氣、煤等能源相比，有著較大優(yōu)勢，符合當今社會的環(huán)保節(jié)能理念。

圖2 光伏新能源發(fā)電設備安裝位置示意圖

1.3 耗電量小以及減少能源浪費

目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是利用建筑并網的方式來實現(xiàn)的，這樣可以在一定程度上滿足居民日常生活的用電需求[4]。由于建筑體系具備輸送和輸出電能操作，所以采用光伏發(fā)電系統(tǒng)既可以降低電能消耗，還能夠保證電能利用的清潔無污染。從現(xiàn)階段居民的實際耗能情況來看，居民日常生活的實際用電量不多，所以應用光伏新能源的時候，需要在建筑物選擇幾個合適的光伏發(fā)電點，這樣所產生的電能就可以滿足居民日常生活需求，實現(xiàn)電能資源利用的最大化。

2 光伏發(fā)電行業(yè)的現(xiàn)狀

2.1 尚未形成權威性的光伏發(fā)電機構

目前，光伏發(fā)電屬于一個新能源行業(yè)，該種發(fā)電方式利用的是可再生的清潔能源，這對于太陽能資源豐富且普通電力輸送設施不完全的地區(qū)來說十分重要[5]。但是，光伏發(fā)電系統(tǒng)在當下的技術支持下能否發(fā)揮出真正的優(yōu)勢，帶來更高的經濟效益，仍然是一個未知數(shù)，對該種模式尚沒有一個檢測與判斷方法。尤其是現(xiàn)階段相應的規(guī)范方面尚沒有設置科學的判斷標準與選取方法，所以在具體操作時僅能夠依據(jù)需求方的要求來建設光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于缺乏權威性的光伏發(fā)電機制指導，導致該行業(yè)的發(fā)展存在著諸多困難。

2.2 行業(yè)所掌握的核心技術不夠先進

目前，從光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成來看，其主要是有光伏電池這一基本元件所構成，而光伏電池的生產制造是以晶硅為原材料的，因為晶硅電池具有穩(wěn)定性能好、發(fā)電功率高等優(yōu)勢，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應用[6]。但是，因為生產晶硅的時候耗費的資源比較多，70%以上的原材料來自多晶硅，但是由于當前多晶硅的生產技術及方法都是引進和改良的，尚沒有掌握提純工藝，自然難以滿足實際生產需求。盡管薄膜電池所使用的硅量比較少，但是在實際生產期間需要使用昂貴的生產設備進行生產，進口的生產設備較為昂貴，不夠劃算。然而中外合作研制的生產設備雖然成本低，但是技術不夠成熟，依舊難以確保薄膜電池的穩(wěn)定性。

3 電氣節(jié)能中光伏新能源的應用途徑

3.1 合理選擇優(yōu)質線材

新形勢之下，在電氣節(jié)能方面應用光伏新能源，可以改善能源傳輸方式，還能夠提升電能應用效率。而為了更好的發(fā)揮光伏新能源的優(yōu)勢，當前需要合理的選擇優(yōu)質的線材。目前，在具體施工實踐期間，首先需要遵循“高電導率、高傳導性能”的原則，選擇阻燃性強、耐高溫、低電阻、導電穩(wěn)定的導線，如圖3所示；其次，對于光伏線材的鋪設，也需要做好相應的設計工作，盡可能的減少饋線回路設計，避免因為線路設計復雜引起的線損過多現(xiàn)象[7]。

圖3 光伏線材示意圖

3.2 合理選擇用電設備

目前，在電氣節(jié)能方面，對于光伏新能源發(fā)電系統(tǒng)的應用，必須考慮到光伏新能源的多個因素，如電能產能、電壓、電能供應等因素，這樣既能夠確保能夠將光伏新能源供電優(yōu)勢彰顯出來，還能夠在很大程度上降低微網的波動，減少對電氣設備產生的磨損問題。首先，在光伏新能源發(fā)電系統(tǒng)設計的時候，規(guī)劃設計人員必須考慮到用戶的實際需求，合理的選擇變壓器以及用電設備。在通常情況下，對于用電設備的選擇，必須考慮到由于供電事故所引起的經濟損失和影響范圍。由于現(xiàn)階段對于光伏新能源供電的運用主要表現(xiàn)在公區(qū)照明供電，以及小功率設備的用電供電。其次，當前為了確保電網運行的穩(wěn)定性，必須科學的選擇變壓器。對于變壓器設備的選擇，則需要考慮到容量控制、功率控制，以此來有效的發(fā)揮出變壓器裝置的實際性能，以此來有效的提升光伏新能源的實際應用效果。同時，對于變壓器的選擇，技術人員則需要結合具體的情況來合理的進行選擇，這樣既可以增強節(jié)能減排效果，還能夠滿足實際供電需求。由于變壓器設備在整個電力資源供應方面是必不可少的，當前必須合理選擇和使用變壓器，才能夠更好的發(fā)揮光伏供電系統(tǒng)的節(jié)能效果。對于變壓器設備選擇上，一是要考慮到實際情況來選擇比較合適的變壓器組，然后依據(jù)實際情況來發(fā)揮其作用。目前，變壓器以照相術為依據(jù)可以劃分成單相變壓器和三相變壓器。供電系統(tǒng)處于單相負荷的時候，使用單相變壓器就可以達到最佳效果。因此，在電氣節(jié)能方面應用光伏新能源的時候，則需要結合具體的使用需求來合理的選擇變壓器，這樣才能夠更好的保證電氣節(jié)能減排的效果。

3.3 優(yōu)化配電系統(tǒng)設計

目前，為了更好發(fā)揮光伏新能源在電氣節(jié)能方面的優(yōu)勢，必須對建筑行業(yè)的供配電系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，以科學的供配電系統(tǒng)來減少對電氣資源浪費。目前，供配電系統(tǒng)的輸送電期間存在著損耗，為了實現(xiàn)節(jié)能減耗的效果，則需要在源頭上對配電系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。對于供配電系統(tǒng)的設計，設計人員需要了解建筑的實際情況，并結合具體的供配電需求，對供配電系統(tǒng)進行科學合理的規(guī)劃及設計，通過降低配電級數(shù)的方式維持供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定供電。在通常情況，供配電系統(tǒng)在具體進行輸送電的時候，其供電級數(shù)越多，所產生的電氣資源消耗越為嚴重，雖然這個時候所產生的的電力消耗并不會對供配電系統(tǒng)自身產生不利的影響，但是這必然會浪費一定的電力資源。因此，目前必須結合建筑的實際需求，對光伏新能源供配電系統(tǒng)進行科學的規(guī)劃與設計，減少電力資源的損耗，提升電力供應的質量，保持供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。

3.4 科學設置電壓等級

目前，在選用光伏新能源發(fā)電系統(tǒng)的時候，設計人員與施工人員需要對建筑周邊的各種因素進行綜合性的考察，并以此為基礎制定科學的計劃，選擇合適的電壓等級，以此來實現(xiàn)電氣資源能耗的降低目的因此，現(xiàn)階段在電氣節(jié)能方面應用光伏新能源，需要保證電壓等級選擇的科學性。首先，工作人員需要考慮供電距離與用電儀器等情況，在光伏新能源應用的時候，工作人員就要提前測量供電距離，了解供電儀器的各種參數(shù)，以此為基礎確定基本的輸送電情況；其次，綜合考慮供電設備以及電力的運用情況，對于該方面則需要工作人員做好全面的考察，這樣才能夠為電壓的選擇提供科學準確的依據(jù)，才能夠實現(xiàn)電氣節(jié)能減排的最終目標；最后，依據(jù)裝機容量來選擇電壓等級，如表1所示。因此，在電氣節(jié)能減排方面，對于光伏新能源應用，則需要依據(jù)實際情況以及相應的標準來選擇電壓等級，以此來在最大限度上降低用電儀器及設備自身產生的功率損耗，還能夠在很好程度上降低不必要電力資源的損耗。

表1 分布式電源并網電壓等級參考標準

3.5 積極引進技術人才

目前，光伏新能源產業(yè)的發(fā)展必然少不了人才的支撐，這也是當今這個社會的競爭終究是人才方面的競爭，所以發(fā)展光伏產業(yè)最為要緊的就是引進和培養(yǎng)高段的技術人才。因此，現(xiàn)階段則需要關注光伏新能源人才隊伍的建設，創(chuàng)建技術平臺。首先，招聘專業(yè)素質、技術素質比較過硬的人才，嚴格考察其專業(yè)知識水平以及動手操作的技術，同時還需要考察人才道德素質的優(yōu)劣，以此來確保選聘的人才都是高素質的技術人才；其次，針對內部人員，則需要定期組織專業(yè)培訓活動，不斷的提升技術人才的專業(yè)基礎與工作能力，為光伏新能源的應用提供保障；最后，制定和實施嚴厲的獎懲制度，以此作為激勵來調動技術人員的積極性，鼓勵職工自主創(chuàng)新，這樣才能夠促使工作人員積極主動的提升自身的專業(yè)素質，以此來為光伏新能源產業(yè)的發(fā)展提供動力，實現(xiàn)電氣節(jié)能目標。

3.6 政府加大產業(yè)投資

當下的技術條件還難以支撐光伏新能源的研發(fā)，同時光伏發(fā)電系統(tǒng)在研發(fā)以及生產的造價方面比較昂貴，且建設期間銀行貸款的利息、光伏電池的正常衰減、系統(tǒng)運營維護等方面，必須以大量的資金作為支撐，才能夠順利的實現(xiàn)光伏新能源的應用效果，這就導致光伏新能源產業(yè)的經濟效益不夠明顯，需要國家給予優(yōu)惠的政策扶持，推動該行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展，為電氣節(jié)能創(chuàng)造可能性。若是缺少政府的產業(yè)投資支持，那么就當前光伏產業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，由于當前整個廣發(fā)發(fā)電系統(tǒng)在使用周期內可以回收成本的可能性比較低，必然難以保證該行業(yè)的發(fā)展效益。因此，現(xiàn)階段政府則需要重視光伏產業(yè)的發(fā)展，通過加大產業(yè)投資、優(yōu)惠政策等方式來為光伏新能源行業(yè)的發(fā)展提供支撐，在最大程度上發(fā)揮光伏產業(yè)的經濟效益優(yōu)勢，為電氣節(jié)能帶來可能。

4 結束語

總而言之，光伏新能源在降低成本、提升資源利用率等方面有著明顯的優(yōu)勢，電力行業(yè)人員更需要設計出符合綠色發(fā)展理念的新型設備，全面提升光伏能源的使用范圍，推動社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，現(xiàn)階段業(yè)內人士則需要關注光伏新能源在電氣節(jié)能方面表現(xiàn)出來的優(yōu)勢，支持和鼓勵光伏新能源供電系統(tǒng)的研究與開發(fā)，同時還需要強化光伏新能源裝置的安裝與維修質量，科學合理的規(guī)劃供配電系統(tǒng)，合理的選擇線材和用電設備，以此來提升光伏能源應用價值，全面提升電能利用效率，達到節(jié)能減少的目的。