智能建筑電氣設(shè)計與新能源技術(shù)的集成研究

現(xiàn)代建筑行業(yè)與人工智能技術(shù)的融合發(fā)展催生出智能建筑這一特殊的建筑類型，能夠為人們提供高效、便捷、安全的居住環(huán)境，但同樣也會帶來較大的能源消耗。隨著世界各國關(guān)注能源資源的節(jié)約開發(fā)以及高效利用，在智能建筑的電氣設(shè)計中，新能源已成為重要的技術(shù)應(yīng)用。在我國，太陽能、風(fēng)能等新能源技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，智能建筑電氣設(shè)計工作也能夠獲得全新的能源支撐，使得智能建筑的電氣系統(tǒng)運行效率以及能源開發(fā)利用效率能夠不斷提高?；诖?，本文通過研究智能建筑電氣設(shè)計和新能源技術(shù)的集成應(yīng)用，為智能建筑電氣設(shè)計的綠色化、節(jié)能化轉(zhuǎn)型發(fā)展提供參考。

1.新能源技術(shù)的基本特點分析

與傳統(tǒng)能源技術(shù)相比，新能源技術(shù)具備如下基本特點：第一，清潔性特點。在新能源技術(shù)應(yīng)用期間不會產(chǎn)生環(huán)境污染物，對生態(tài)環(huán)境較為良好。第二，可再生性特點。目前開發(fā)利用的新能源是以太陽能、風(fēng)能、水能等為主，可再生特點明顯。第三，供電能力提升特性。與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組相比，新能源技術(shù)能夠?qū)╇姺逯涤行д{(diào)節(jié)、控制。當(dāng)下應(yīng)用頻繁的水力和火力發(fā)電技術(shù)，使得系統(tǒng)供電能力會受到設(shè)備、水源、燃料供應(yīng)等多方面因素的影響，無法根據(jù)供電需求變化及時進(jìn)行調(diào)整[l。而新能源技術(shù)能夠?qū)μ柲堋⒑四?、地?zé)崮苤苯舆M(jìn)行開發(fā)和利用。其供電系統(tǒng)設(shè)計只需要考慮太陽光照時間、強(qiáng)度等因素，使得新能源開發(fā)利用效率逐漸提升，并在住宅的屋頂、交通工具、航天等方面都有著十分廣泛的應(yīng)用。

2.智能建筑電氣設(shè)計與新能源技術(shù)的集成意義

隨著我國現(xiàn)代建筑工程與人工智能技術(shù)的深度融合，智能建筑能夠為人們提供高質(zhì)量的居住環(huán)境，并且設(shè)備控制有著明顯的智能化特性。電氣設(shè)計作為重要的組成部分，對于電能的損耗以及設(shè)備的運行都有著十分重要的作用。在我國提倡建筑工程節(jié)能發(fā)展的背景下，智能建筑電氣設(shè)計與新能源技術(shù)集成也能夠綜合分析所屬區(qū)域具體可再生能源儲量以及實際分布狀況，通過新能源的高效開發(fā)和利用，在降低化石能源使用比例的同時，降低能源資源的損耗，且新能源的開發(fā)應(yīng)用也能夠有效降低電力能源使用單價[2]。此外，通過合理開發(fā)新能源，可以保障電氣設(shè)計方案能夠滿足建筑工程運行需求，并降低能源技術(shù)應(yīng)用的碳排放量，以此達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

3.智能建筑電氣設(shè)計與新能源技術(shù)的集成應(yīng)用分析

3.1電氣設(shè)計與光伏的集成應(yīng)用

光伏新能源技術(shù)作為應(yīng)用范圍較為廣泛的新能源技術(shù)，在與智能建筑電氣設(shè)計融合發(fā)展的過程中，需要根據(jù)城市環(huán)境以及光照資源的利用需求，選擇使用單晶硅光伏組件。這類光伏組件的轉(zhuǎn)換效率相對較高，尤其是PERC單晶硅組件的轉(zhuǎn)化效率基本維持在 16% 至18.3% 的范圍內(nèi)，還有一部分轉(zhuǎn)換率已經(jīng)突破 20% ，成本投入相對較低。同時，需要借助性價比以及市場分析結(jié)果，確定太陽能光伏組件的具體容量。在此基礎(chǔ)上，通過對日間消耗容量進(jìn)行計算，并根據(jù)具體的要求對電池陣列工作電壓適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，公式如下：

P=HIV

VP=VF+VD+VT

其中公式中的 v 、HI代表額定電壓以及陣列工作電流，VP、VF、VD、VT則分別代表電池陣列工作電壓、蓄電池浮充電壓、反充二極管壓降、溫升電壓。

在智能建筑電氣設(shè)計與光伏新能源技術(shù)融合發(fā)展的過程中，對太陽能輻射計算，從而為基礎(chǔ)再對智能建筑運行期間的電能消耗進(jìn)行計算，以此保障太陽能的利用能夠與建筑能耗保持均衡。通過對輻射量的計算，在完成發(fā)電量結(jié)果換算的前提下，最終確定智能建筑的光伏發(fā)電荷載量[3]。

在光伏新能源技術(shù)應(yīng)用過程中，光伏效率會受到電池板轉(zhuǎn)換效率以及電力并網(wǎng)損失因素的影響，光伏系統(tǒng)運行的總效率會受到陣列、逆變器及供應(yīng)鏈效率等多種因素的影響。在系統(tǒng)運行期間，光伏陣列效率是在太陽輻射強(qiáng)度下，光伏陣列的具體直流輸出功率和標(biāo)準(zhǔn)功率之間的比值。逆變器效率則是輸出交流電功率和直流輸入功率二者之間的比值。交流并網(wǎng)效率則是逆變器的輸出以及高壓電網(wǎng)傳輸效率。目前，光伏系統(tǒng)的總效率數(shù)值是光伏陣列效率、逆變器和交流并網(wǎng)效率三者的乘積，根據(jù)具體的項目規(guī)模以及實際要求對光伏效率準(zhǔn)確計算。

3.2光儲直柔供電系統(tǒng)

在智能建筑電氣設(shè)計和新能源技術(shù)集成應(yīng)用中，儲能已經(jīng)成為不可或缺的重要組成部分。電池儲能技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出在響應(yīng)速度、效率和安裝維護(hù)要求較低等多方面的優(yōu)勢，并且也是整個電力系統(tǒng)中較為靈活的資源和備用電源。因為這種現(xiàn)代化電力系統(tǒng)架構(gòu)中包含著分布式電源等復(fù)雜的供電系統(tǒng)，并且也會受到關(guān)鍵設(shè)備能量效率、建設(shè)成本等多種因素的影響，再加之電力市場化改革的不斷深入，使得電力能源的價格波動變得更加明顯。同時，新能源自身消納的價格、上網(wǎng)價格、儲能系統(tǒng)運營價格，會導(dǎo)致整個能源價格體系的復(fù)雜程度明顯提升，這對于目前的光儲直柔系統(tǒng)的柔性互動也會產(chǎn)生一定的影響。

在光儲直柔供電系統(tǒng)建設(shè)期間，可以使用某企業(yè)的MGDT（MicroGridDesignTool）。這種微電網(wǎng)規(guī)劃工具能夠準(zhǔn)確地確定光伏以及儲能的額定量，同時能夠計算系統(tǒng)的投資回報率，滿足業(yè)務(wù)方面的需求。從整個系統(tǒng)的規(guī)劃層面來看，光儲直柔和交流微網(wǎng)的規(guī)劃較為類似。與目前光儲直柔系統(tǒng)相關(guān)的分布式光伏儲能以及交直流轉(zhuǎn)換等系統(tǒng)屬于典型的長期投資，需要在系統(tǒng)規(guī)劃期間對前期的成本投入以及能源服務(wù)自標(biāo)作出判斷。

光儲直柔供電系統(tǒng)在運行期間能夠全方位滿足供電系統(tǒng)平衡穩(wěn)定方面的具體要求，同時在夏季用電高峰及極端天氣下也能夠調(diào)優(yōu)系統(tǒng)提升用電、發(fā)電的平衡性。新型配電系統(tǒng)以及新能源發(fā)電混合系統(tǒng)通常使用大量的電力和電子設(shè)備，通過優(yōu)化電能質(zhì)量，能夠避免出現(xiàn)用電設(shè)備過度損耗的問題，保障系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點的電壓、頻率等參數(shù)的穩(wěn)定，有助于提高設(shè)備使用壽命并維護(hù)用電安全。

3.3智能建筑運行期間的電氣監(jiān)測技術(shù)

智能建筑在形成光儲直柔供電系統(tǒng)的前提下，對能量計算設(shè)備提出了較高的要求。在智能電表技術(shù)革新的影響下，將雙向計量作為核心，表現(xiàn)出5G通信、實時傳輸?shù)确矫娴墓δ躘4。智能建筑能耗水平正在不斷提高，需要提出針對性的能源消耗策略。智能電表能夠在合理測量電能數(shù)據(jù)的前提下，通過使用負(fù)荷實時監(jiān)測技術(shù)，針對不同類型的用電負(fù)荷準(zhǔn)確進(jìn)行分析，在不添加嵌入式傳感器的前提下，能夠針對負(fù)荷特性準(zhǔn)確研究。在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)ㄖこ棠芎奶匦孕纬烧_認(rèn)知，最終形成符合建筑工程使用需求的能源策略。

4.結(jié)束語

總體看來，在我國智能建筑節(jié)能化發(fā)展的背景下，電氣設(shè)計也需要與新能源技術(shù)有效融合，在有效控制智能建筑運行損耗的基礎(chǔ)上，降低運行成本。通過客觀分析新能源技術(shù)的清潔性、可再生性等特征的前提下，將智能建筑的配電設(shè)計與光伏新能源技術(shù)有效融合，并建設(shè)完善的光儲直柔供電系統(tǒng)，引入智能建筑運行期間的關(guān)鍵電氣監(jiān)控技術(shù)，確保電氣運行性能數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r監(jiān)控與分析，根據(jù)運行狀況進(jìn)行調(diào)整，以此提高智能建筑電氣系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。匪

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[3]張永勝。建筑設(shè)計中電氣工程智能化技術(shù)的運用[J].光源與照明，2023，（07）：216-218.

[4]何思。建筑電氣設(shè)計節(jié)能措施探析[J].安徽建筑，2020，27（09）：141-142.作者單位：云南省建設(shè)投資控股集團(tuán)有限公司