淺談太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用

嚴(yán)程

摘要：太陽能光伏發(fā)電技術(shù)主要是依照光生伏特效應(yīng)，借助太陽能電池板，將太陽輻射的光能轉(zhuǎn)化為電能，具有設(shè)備簡單、穩(wěn)定可靠、清潔可再生的特點，因此被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代建筑中，是綠色建筑施工中一種非常重要的技術(shù)手段。本文就綠色建筑中太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用進行了探討，希望能夠太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的研究和應(yīng)用提供一些可行性的價值參考。

關(guān)鍵詞：太陽能;光伏發(fā)電技術(shù);綠色建筑;應(yīng)用

引言

光伏發(fā)電技術(shù)一般是指利用半導(dǎo)體持續(xù)效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)化為電能，這種技術(shù)目前廣泛運用于太陽能熱水器等家用電器設(shè)備中，并起到了節(jié)約資源能源和增進生活便利性的作用。光能作為一種清潔、可再生、蘊藏量巨大的新能源，繼風(fēng)電之后逐漸得到人們的青睞。將光伏發(fā)電技術(shù)和智能綠色建筑相結(jié)合，是踐行科學(xué)發(fā)展觀，實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的一項重要措施。通過闡述目前我國智能綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)我國智能建筑在應(yīng)用中的不足，大膽創(chuàng)建光伏發(fā)電和綠色智能建筑相結(jié)合的模式，探究其在應(yīng)用中的優(yōu)勢，尋找更多踐行節(jié)約型社會的發(fā)展模式。

一、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)概述

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的理論依據(jù)，是光生伏特效應(yīng)，利用相應(yīng)的太陽能電池，將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能，而無論其是自成系統(tǒng)，還是并網(wǎng)發(fā)電，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)都應(yīng)該包含太陽能電池板、控制器以及逆變器三部分。因為本身不涉及機械部件，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝和維護都非常簡單，理論上能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到任何存在電能需求的場合。在實際應(yīng)用中，太陽能電池板可以將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電，然后經(jīng)由相應(yīng)的逆變器，將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，再利用配電箱完成電能分配，將其中一部分電能供應(yīng)給建筑本身，多余的電能則可以傳輸?shù)焦搽娋W(wǎng)，而當(dāng)遭遇陰雨天氣，或者夜間發(fā)電量不足時，可以由公共電網(wǎng)提供電能供應(yīng)。通過這樣的方式，能夠有效減少建筑使用過程中對于傳統(tǒng)能源的消耗，從而滿足建筑節(jié)能降耗的需求。

二、綠色建筑概述

綠色建筑是建筑行業(yè)提出的一個新概念，其脫離了傳統(tǒng)的綠化、屋頂花園等觀念，而是指一種能夠充分利用各種自然資源維持建筑物正常運行，對環(huán)境傷害極小或者對環(huán)境無害的建筑模式。因此設(shè)計人員在進行綠色建筑的規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)該考慮到節(jié)約能源、節(jié)約資源、與生態(tài)環(huán)境融合等理念。具體來說綠色建筑通常包括這幾個特點。第一，對傳統(tǒng)能源消耗最低。綠色建筑對煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的依賴性少，建筑運行所用到的電、暖等都可以通過太陽能等清潔能源轉(zhuǎn)化獲得。第二，資源利用率高，資源消耗少。綠色建筑對于土地、水、建材等資源的利用都較少，且對資源的利用率極高。在建設(shè)時往往會通過相應(yīng)的技術(shù)手段對土地、水等資源進行合理規(guī)劃。第三，回歸自然。綠色建筑往往追求建筑外觀色條與自然環(huán)境的統(tǒng)一，且建筑運行并不會產(chǎn)生垃圾，對自然環(huán)境的破壞較少。光伏發(fā)電在智能綠色建筑中的應(yīng)用化石能源儲量不斷減少、能源安全和環(huán)境惡化已經(jīng)成為當(dāng)前全世界共同面臨的問題，可再生的清潔能源有著巨大的需求前景。世界上許多國家已經(jīng)致力于大規(guī)模開發(fā)太陽能發(fā)電，開發(fā)和改進光伏發(fā)電技術(shù)，促進一個以新能源發(fā)電為標(biāo)志的電力時代的到來。

三、太陽能光伏發(fā)電分類

按供電特點，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)也可分為兩大類，其一是不用公用電網(wǎng)發(fā)生電連接的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，這種形式是當(dāng)下的主流，主要用于小容量用戶、偏遠的無電地區(qū)和特殊領(lǐng)域的供電;其二是與公用電網(wǎng)發(fā)生緊密電連接的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，目前大型集中式太陽能光伏電站、分散式太陽能屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)都采用的是并網(wǎng)形式。獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理為白天、光照強度較強時，電池陣列將接收到的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，其輸出的直流功率直接供給直流負載，同時將多余電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的形式存儲在蓄電池中，當(dāng)遇到夜間、陰天或雨霧等日照不足的情況時，蓄電池通過放電對負載進行供電。由于負荷電壓經(jīng)常產(chǎn)生波動，在系統(tǒng)中還應(yīng)設(shè)置控制器以調(diào)節(jié)電壓。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點是當(dāng)太陽能電池陣列發(fā)出的電功率超過負荷需求時，可通過自動控制輸向交流市電網(wǎng)，即為“逆潮流”，俗稱“賣電”。反之，當(dāng)光照不足或太陽能發(fā)電量不夠時，可通過市電網(wǎng)進行供電，即為“正潮流”，俗稱“買電”。

四、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑中的具體應(yīng)用

（一）在綠色建筑天窗安裝的應(yīng)用

就綠色建筑而言，非常關(guān)鍵的就是天窗的設(shè)計，天窗會影響到光吸收率，以及會影響到遮陽作用，因此，在綠色建筑中，天窗的設(shè)計對整個建筑開始非常重要，要充分利用光伏系統(tǒng)的效果充分發(fā)揮重要的作用。此外，在太陽能電池板的設(shè)計中，需要將電池板設(shè)計成特定規(guī)格和形狀，與此同時，必須認(rèn)真分析電池板的傾斜角度，確保太陽能光伏系統(tǒng)可以充分吸收光能。

（二）在綠色建筑屋頂?shù)膽?yīng)用

綠色建筑屋頂與陽光的接觸面積雖然比外墻接觸面積小，但是在屋頂安裝太陽能電池板時不需要考慮角度以及這檔問題，極大的方便了施工。但是在屋頂安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)時，設(shè)計人員需要考慮到自然災(zāi)害對系統(tǒng)運行以及使用壽命的影響。常見的自然災(zāi)害有雨雪、雷電以及大風(fēng)。對雨雪的預(yù)防可以通過調(diào)整屋頂傾斜角的方法，降低雨雪堆積的可能性;而對于雷電的防護除了在建筑物設(shè)置必要的防雷裝置外，還需要采用高強度的材料制作太陽能電池板;對于大風(fēng)的防護則需要在安裝電池板時緊抓安裝質(zhì)量，提高電池板的牢固性。

（三）在綠色建筑外墻的應(yīng)用

綠色建筑物墻壁的設(shè)計非常重要，因為它涉及到光的吸收效率和與光的接觸面積，大部分設(shè)計人員會將綠色建筑墻壁設(shè)計為玻璃幕墻，這與現(xiàn)代建筑的玻璃幕墻設(shè)計的效果是一樣的，其不僅可以增加美觀，還可以增加與光的接觸面積，提高光吸收率，利用玻璃幕墻這樣的設(shè)計特點，將所有收集的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，提高資源利用率。因此，降低能耗量并促進環(huán)境的進一步發(fā)展。

（四）入網(wǎng)模式方面的應(yīng)用

光伏技術(shù)與建筑相結(jié)合應(yīng)用時，大多采用并網(wǎng)發(fā)電的方式，因為國家對并網(wǎng)技術(shù)出臺了相關(guān)政策進行支持。同時，并網(wǎng)技術(shù)可以將多余電力輸送給電力公司，中心電網(wǎng)控制、管理著光伏發(fā)電系統(tǒng)進入或者退出電網(wǎng)。

（五）在綠色建筑其他環(huán)節(jié)的應(yīng)用

除了上述部分使用太陽能發(fā)電外，太陽能發(fā)電系統(tǒng)可用于其他領(lǐng)域，太陽能光伏系統(tǒng)還可以用作遮陽板。此外，可以根據(jù)太陽能電池板的功能，以滿足綠色建筑的要求，太陽能光伏系統(tǒng)可以提高資源利用率，減少能源使用并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，但在設(shè)計過程中，要確保其安全，保證太陽能光伏系統(tǒng)正常運行。

五、結(jié)束語

節(jié)能環(huán)保是21世紀(jì)人類最為重視的問題，各國政府都極為重視開發(fā)、利用新能源，借助于國外相關(guān)光伏建筑一體化的應(yīng)用實例，從我國國情出發(fā)，使太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在公共建筑中大范圍應(yīng)用起來，推動我國太陽能發(fā)電事業(yè)的飛速發(fā)展。

參考文獻

[1]江云婷，孫英君，王鴻燕，等.基于屋頂與豎墻面積的太陽能光伏潛力評估方法綜述[J].測繪與空間地理信息，2019，42（9）：4.

[2]石團團，萬峰林，許浩天.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在某辦公建筑上的應(yīng)用分析[J].安徽建筑，2021，28（1）：2.

[3]王小楊，羅多，孫韻琳，等.基于ABC-SVM和PSO-RF的光伏微電網(wǎng)日發(fā)電功率組合預(yù)測方法研究[J].太陽能學(xué)報，2020，41（3）：7.

[4]肖偉，李晉秋，白洋，等.大興國際機場能源規(guī)劃與航站樓節(jié)能設(shè)計研究介紹[J].建筑節(jié)能，2019，47（10）：6.