光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的應用

楊洋 韓旭

1.西安益通熱工技術(shù)服務有限責任公司 陜西 西安 710016

2.西安市公共交通集團有限公司建設工程管理中心 陜西 西安 710016

近年來，國內(nèi)外都高度重視建筑電氣節(jié)能的問題，光伏新能源作為一種可再生能源具有廣闊的應用前景[1]。本文從光伏新能源的特點出發(fā)，著重介紹了光伏新能源在建筑電氣節(jié)能中的應用。筆者通過研究光伏新能源的基本原理，闡述了光伏新能源在建筑物中的應用方式，并對目前國內(nèi)外光伏新能源在建筑物中的實際應用情況進行了分析，對光伏新能源在建筑物中的應用前景進行了展望，并為建筑企業(yè)如何利用光伏新能源推動電氣節(jié)能出謀劃策。

1 光伏新能源技術(shù)的優(yōu)勢分析

1.1 減少能源的消耗

能源消耗一直是人類文明發(fā)展的短板，尤其是在工業(yè)化進程中。隨著工業(yè)化的發(fā)展和推進人類對能源的需求量也越來越大。為了滿足日益增長的能源需求人們不得不逐漸依賴化石能源，這種依賴導致了能源的消耗量也在不斷增加[2]。而這種增加又會加劇全球變暖的問題，因此，減少能源的消耗已成為人類面臨的一個重要問題。如何減少能源的消耗？這是人們需要解決的一個重要問題。光伏新能源技術(shù)就是一種可以幫助人們減少能源消耗的有效方法。光伏新能源技術(shù)的原理是利用太陽能來產(chǎn)生電力。這種技術(shù)不需要使用化石能源，因此可以有效減少能源的消耗。通過建筑并網(wǎng)進行發(fā)電，建設周期與傳統(tǒng)能源比較起來周期較短，并且能夠在短時間內(nèi)獲取到能源，快速的作用于人們的日常生產(chǎn)生活中去，光伏新能源不僅能夠確保資源的最大化進行利用，而且還能夠有效避免長距離傳輸過程中電能的損耗情況，最大化的發(fā)揮電能的作用，一定程度上減少了建筑行業(yè)損耗不可再生資源的情況[3]。

在光伏新能源技術(shù)的幫助下，建筑物可以從太陽光中獲得能量，從而大大減少能源消耗。目前，這項技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外得到了廣泛應用，并取得了顯著的效果。例如，在德國有一座大型商業(yè)中心應用了光伏新能源技術(shù)來降低能耗，結(jié)果該中心一年之內(nèi)節(jié)省了2000萬歐元的能耗成本。同樣在我國，光伏新能源技術(shù)也得到了廣泛應用。例如上海外高橋保稅區(qū)總部大廈就采用了光伏新能源來取代傳統(tǒng)的照明方式，使其大廈一年之內(nèi)節(jié)省了600萬元人民幣的能耗成本。

1.2 安全無污染

光伏新能源技術(shù)安全無污染，是目前可再生能源技術(shù)中最為理想的選擇之一。光伏新能源技術(shù)通過將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的方式，為我們提供了一種可持續(xù)發(fā)展的新能源[4]。光伏新能源的基本原理是利用太陽能轉(zhuǎn)化為電能的一種新能源而太陽能是地球上最為豐富的可再生能源之一。光伏新能源具有廉價、可再生、易儲存、無污染等優(yōu)點，因此越來越受到人們的青睞，也引起了建筑從業(yè)人員的廣泛關(guān)注。光伏新能源的安全性是指在正常使用過程中，光伏新能源系統(tǒng)不會對人體或自然環(huán)境造成任何安全危害。目前，世界上大多數(shù)光伏發(fā)電項目都是在安全、無污染的環(huán)境下進行的，并且在長期使用過程中沒有發(fā)現(xiàn)任何安全問題，在其使用過程中不會產(chǎn)生任何污染物。光伏新能源系統(tǒng)只需要太陽光作為能源，不需要燃料，且發(fā)電過程中不會產(chǎn)生噪聲，在各個方面都不會對周邊環(huán)境造成任何影響[5]。

另外，光伏新能源技術(shù)是一種利用太陽光發(fā)電的清潔能源技術(shù)，是目前最為發(fā)展迅速、應用前景廣闊的新能源技術(shù)，是目前可再生能源技術(shù)中最為理想的選擇。光伏新能源技術(shù)以它的無污染、無二次污染、且可回收利用的優(yōu)質(zhì)特點，成為建筑行業(yè)所爭相追捧的優(yōu)質(zhì)能源。建筑從業(yè)者們期待光伏技術(shù)能夠在建筑電氣節(jié)能領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱，同時也希望能夠促進光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

1.3 保證供電的安全性

隨著可再生能源的發(fā)展和進步光伏新能源技術(shù)已經(jīng)成為了一種可靠的供電方式。這種新能源技術(shù)能夠滿足日益增長的電力需求，同時也能保證供電的安全性[6]。眾所周知，光伏新能源是利用太陽能轉(zhuǎn)化為電能的一種新型能源，而太陽能是人類使用最廣泛的能源之一，也是最可再生的能源之一。光伏新能源發(fā)電原理是利用光伏效應將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。光伏發(fā)電技術(shù)具有低污染、無污染排放、可再生能源、低成本等優(yōu)勢，是目前發(fā)展迅猛的新能源領(lǐng)域。

太陽能之所以如此吸引人的原因在于太陽產(chǎn)生的巨大能量遠遠超過地球上任何一個物種所消耗的能量，太陽在一小時內(nèi)產(chǎn)生的能量足以滿足全世界一整年的能源需求，如果我們能夠利用其中的一小部分，我們將有足夠的能量無限期地滿足我們的需求[7]。光伏新能源技術(shù)通過借助太陽的能量能夠保證供電的安全性，這是由光伏新能源的發(fā)電原理而決定的，光伏發(fā)電通過將太陽光轉(zhuǎn)換成電能的方式來產(chǎn)生電力，由于光伏發(fā)電不依賴于化石燃料，因此不會產(chǎn)生污染物也不會產(chǎn)生CO2。此外，光伏發(fā)電還可以有效利用閑置的屋頂空間因此不會影響土地利用，能將多余的電量進行儲存并輸入到電網(wǎng)之中及時可控的調(diào)節(jié)電網(wǎng)的輸出量，保證供電的可靠性，并且在操作上十分方便。

光伏新能源技術(shù)的發(fā)展為人類提供了一種更加環(huán)保、安全、可靠的能源，為人類的未來發(fā)展提供了堅強的保障。目前，光伏新能源技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于城市供電網(wǎng)絡中[8]。這種新能源技術(shù)不僅能滿足電力需求，而且還能保證供電的安全性。光伏新能源技術(shù)能夠為人們的供電系統(tǒng)帶來更多的便利將指日可待。

2 建筑電氣節(jié)能中光伏新能源技術(shù)應用注意要點

首先，在安裝光伏發(fā)電裝置之前，若想順利采集到太陽光，并將采集到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，需要注意發(fā)電采集裝置的周圍不能有其他物體遮擋住光線，要確保光線能夠360°無死角的得到采集。

第二，安裝光伏發(fā)電裝置時要在大的范圍內(nèi)進行安裝，確保各個采集裝置之間間隔一定的空間，不會發(fā)生相互碰撞的情況，為了以防萬一也要在周邊范圍內(nèi)設置保護裝置，避免才采集太陽光線是由于受到外界因素干擾而出現(xiàn)問題的情況，嚴重則會損壞設備。

第三，相關(guān)安裝裝置的技術(shù)人員要在安裝太陽能電池板時對太陽光的直射角度進行確認，以確保安裝的電池板能夠充分接收太陽光線，并保證吸收到的太陽光足夠均勻。

第四，檢查工作是必不可少的，為了保證裝備設施在使用過程中能夠正常作業(yè)，電氣設備能夠持續(xù)為建筑電氣輸送電能，即使是在惡劣的氣候條件下也要注重對于設備的檢查工作，并要進行定期的保養(yǎng)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，進行維修，最大程度的延長設備的使用期限，防止因為遺漏馬虎造成的設備安全隱患，要以預防為主，修理為輔，對可能存在的影響因素及時采取預防手段。

第五，需要工作人員格外注意的是，光伏發(fā)電系統(tǒng)要加強對于周邊環(huán)境和與之相關(guān)聯(lián)的其他設施裝置的監(jiān)控和檢查，因為光伏系統(tǒng)的總效率往往受到光伏列陣效率、逆變器效率和交流并網(wǎng)效率的影響，為了防止各個流程出現(xiàn)問題，需要做好防雷接地裝置的安裝措施，并在發(fā)電的過程中，及時收集日常的發(fā)電量等數(shù)據(jù)，對多臺并網(wǎng)逆變器進行監(jiān)控，還要注重對溫度，輻射量的搜集工作，可通過環(huán)境傳感器進行收集，并將搜集到的信息作為分析發(fā)電量的主要依據(jù)，更加具有科學性和客觀性，能夠?qū)?shù)據(jù)做到可視化。

最后，要充分發(fā)揮光伏新能源的優(yōu)勢作用，做到節(jié)能環(huán)保，所以要在設計階段進行統(tǒng)籌把控，將光伏新能源和建筑物進行完美結(jié)合，具有特色性的融入到建筑物當中，不能設計的過于突兀的同時，還要避免進行大范圍的占地，最大程度發(fā)揮光伏新能源的環(huán)保功效。

3 光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的具體應用

3.1 光伏屋頂

隨著全球氣候變暖，太陽能正成為越來越重要的可再生能源。以太陽能為能源的建筑正在興起，其中就包括光伏屋頂。光伏屋頂意味著建筑物的屋頂將變成一個可以產(chǎn)生電能的太陽能板。這將使建筑物的能源成本降低，同時也減少對環(huán)境的影響。

隨著我國對太陽能發(fā)電行業(yè)的越來越重視，光伏屋頂領(lǐng)域也進入了快速發(fā)展的階段。光伏屋頂項目的整體規(guī)模、占地面積和發(fā)電能力都在不斷提升。首先，光伏屋頂項目的整體規(guī)模不斷擴大。根據(jù)中國光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國光伏屋頂項目總裝機規(guī)模同比增長率逐年拉高，占地面積也在不斷擴大，發(fā)電能力也在不斷提升。光伏新能源具有自然條件優(yōu)越、可再生能源豐富、開發(fā)利用成本低廉、應用范圍廣泛等優(yōu)點，是發(fā)展清潔能源的重要選擇。

早在上個世紀70年代末，美國便開始研制太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，并在全國范圍內(nèi)推廣應用。光伏屋頂?shù)某霈F(xiàn)，使得太陽能光伏發(fā)電技術(shù)得到了進一步的發(fā)展。光伏屋頂?shù)膽梅秶仓饾u擴大，目前已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。而我國的光伏屋頂總裝采購情況截至目前，總采購額已經(jīng)達到了12萬億元，國家和政府的采購占比較大。隨著我國對新能源行業(yè)的重視，光伏屋頂?shù)陌l(fā)展也在不斷推進。目前，我國已經(jīng)建成了規(guī)模最大、設備最先進的光伏屋頂生產(chǎn)基地。光伏屋頂開始逐漸進入大眾視野，成為越來越多人安裝的新能源設備。光伏屋頂是一種新型的、可再生的建筑能源，它能使建筑物的能源成本降低，同時也減少對環(huán)境的影響。隨著全球氣候變暖，太陽能將越來越重要，而光伏屋頂將是未來建筑發(fā)展的趨勢。

3.2 光伏大棚

光伏大棚是一種專門為光伏項目設計的建筑物，它可以有效避免光伏組件受到風、雨、雪、日曬等天氣影響的情況。此外，光伏大棚可以提高光伏組件的性能，使其能夠充分發(fā)揮出其能量潛力。光伏大棚可以有效利用太陽輻射能來加熱空氣或水。它通常由一個或多個平面的太陽能集熱器組成，這些集熱器可以是平板式、翻轉(zhuǎn)式或折疊式的。

光伏大棚適宜在陽光充足、氣候宜人的地區(qū)建設。如果是建設在氣候太冷或太熱的地區(qū)，那么光伏大棚的效率會降低。此外，光伏大棚要求地面平整、無遮擋物，因此，在選址上也要慎重考慮。

首先，要考慮地形因素。光伏大棚的建設一般在平原地區(qū)，這樣能夠充分利用太陽輻射。氣候條件也是影響光伏大棚建設的重要因素。一般來說，光伏大棚適宜在氣候溫和、日照充足、雨量適中的地區(qū)建設，除了要考慮建設地區(qū)之外，還要考慮建設成本。目前，光伏大棚的建設成本較高，因此要充分考慮資金方面的問題。在建設周期方面，由于光伏大棚的建設工程較為復雜，一般情況下建設周期較長。要想建設一座成功的光伏大棚，就必須要考慮地形因素、氣候條件、建設成本以及建設周期等因素。光伏大棚的應用越來越廣泛，是順應可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展潮流的重要經(jīng)濟舉措，未來還將繼續(xù)受到大家的關(guān)注。

3.3 光伏幕墻

隨著環(huán)保意識的日益提高，光伏幕墻作為一種新型的建筑材料正在越來越受到人們的關(guān)注。光伏幕墻是一種太陽能發(fā)電設備，它將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并通過光伏組件安裝在建筑物外立面上。太陽能光伏幕墻可大大增強建筑物的外觀效果，同時還具有良好的透氣性能和隔熱性能，既可以避免建筑物因陽光直射而受損害，又能減少建筑物內(nèi)部的熱量損失，起到節(jié)約能源的良好效果。太陽能光伏幕墻的結(jié)構(gòu)一般分為固定式和活動式兩種。固定式幕墻的結(jié)構(gòu)相對簡單，主要由支架、支撐、太陽能光伏板和接線盒等部件組成。活動式幕墻則除了上述部件外，還包括驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)等部件。太陽能光伏幕墻的應用場合一般包括商業(yè)綜合體、辦公樓、酒店、機場、車站、體育場館等。

光伏幕墻一般由兩部分組成，即光伏組件和支架系統(tǒng)。光伏組件指的是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，也稱太陽能板。常見的光伏組件有太陽能片、太陽能板和太陽能板。支架系統(tǒng)指的是用于固定光伏組件，可將其固定在墻面或樓面上。光伏幕墻通常應用于具有較高的建筑物，如高層建筑、寫字樓和工業(yè)大樓。它可以充分利用建筑物的外部空間，將建筑物的外墻轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電設備，實現(xiàn)建筑物的自給自足。除了可以為建筑物提供能源，光伏幕墻還具有遮擋、隔熱、降溫、降噪等功能?？傊夥粔κ且环N有前途的建筑材料，它不僅能滿足人們對環(huán)保的要求，而且還能節(jié)省能源。

4 結(jié)束語

隨著我國建設的不斷發(fā)展，建筑物的電氣設備也日益增多，導致能耗大量增加，造成了巨大的浪費。如何有效利用新能源技術(shù)來降低能耗成為當前研究的熱點問題。光伏新能源技術(shù)是一種可以利用太陽光轉(zhuǎn)化為電能的新興技術(shù)。在這項技術(shù)的幫助下，建筑物可以從太陽光中獲得能量，從而大大減少能源消耗。目前，這項技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外得到了廣泛應用，并取得了顯著的效果。本文立足于當前建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀對出現(xiàn)的問題進行了簡要的解析，并為光伏新能源如何進行高效利用提出了意見和建議，致力于提高國家的建筑電氣節(jié)能水平，促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。