論建筑工程中的光伏發電技術

摘要：近年來，我國隨著經濟的發展，相應使得一些資源急劇緊缺與枯竭，嚴重影響經濟進一步發展。所以環保、節能作為社會利用資源的新措施，必須要抓緊實施。而在眾多行業的節能與環保建設中，建筑工程節能與環保又是這些工作的重中之重。建筑節能、環保是技術進步的標志，光伏發電技術在建筑工程施工中的應用就是建筑節能的具體再現。

關鍵詞：建筑工程；光伏發電；技術

世界嚴重惡化的能源危機和氣候危機業已威脅到地球的生態安全。各國學者紛紛加緊建筑新能源的研究，希望能通過一些再生能源的利用改善人類的居住環境。

1 建筑工程中的光伏發電技術應用簡況

1.1 建筑工程中的光伏發電技術原理。 光伏發電技術原理是利用光子能量轉換成電能的光伏效應的過程。太陽光或別種光源照射在太陽能電池時，電池就會吸取光能進而產生光生電子和光生空穴，這些光生電子在太陽能電池的內部電場作用下與空穴分離，電池就會在兩端積累不同電荷，產生光生電壓，從而形成光生伏打效應。若在電池內建電場的兩側引電極接負載，就會有光生電流產生功率用于輸出，太陽能就此轉換成電能。

在建筑物采光頂安裝太陽能電池板，這樣即有效利用了建筑空間又把環保、節能的太陽能光伏發電技術應用于建筑中，光伏發電系統轉換的電能提供應建筑的日常用電，不足由電網補充。

1.2 建筑工程中的光伏發電技術簡況。 各國政府均非常注重光伏發電技術的研發，美國和歐洲提出利用太陽能發電來降低發電成本，預計2015年取得突破；日本計劃2020年光伏發電總量提升至28GW；國際能源署預計2020年光伏發電能夠實現與電網平價。

中國2009年鼓勵光伏發電產業發展；2010 年明確開拓多元化的太陽能光伏光熱發電市場；2011 再次明確重點發展太陽能熱利用與光伏光熱發電的新能源產業；發改委2011宣布新的太陽能光伏發電電價，地方政府負擔補貼以刺激其普及。

2 建筑工程中的光伏發電系統簡述

2.1 建筑工程中的光伏發電系統構成。 建筑工程所用的光伏發電系統有兩種方式，一種是太陽能轉換成熱能再轉換成電能，另一種是太陽能直接轉換成電能。

光能、熱能至電能轉換主要是通過太陽輻射產生熱能轉移成電發電，過程是太陽能集熱器把本身吸收的光能轉換成熱能，使汽輪機運動產能電能。光能轉成熱能后再轉換成電能，類似與普通火力發電。但太陽能熱發電并不適合和建筑；太陽能直接轉換成電能則是利用光電效應，直接把光能轉化成為電能，這種直接轉移的設備就是太陽能電池。太陽能電池是因為光生伏特效應作用而將太陽輻射直接轉化為電能的元件，太陽能電池作為光電二極管，當太陽光照到二極管上時，它會自動將太陽能轉化電能進而產生電流。當把多個太陽能電池串、并聯后，就形成了在輸出功率的電池方陣。

2.2 建筑工程中的光伏發電系統分類。 獨立光伏發電：由光伏器件、控制器及蓄電池組成。獨立光伏發電系統適合偏遠和無電地區應用，獨立光伏發電系統發電容易受到氣象、環境等影響，相對不夠穩定，所以供電時要添加安裝管理和儲備能量的裝置。

并網光伏發電：并網光伏發電系統主要發電原理是，太陽能電池通過逆變器將直流電轉換為交流電后并入供電電網中。這個系統的組成主要是光伏陣列和光伏并網逆變電源，并網逆變電源負責將光伏陣列產生的電能轉換成與電網同頻同相的交流電，同時負責跟蹤、控制和平衡電池的最大功率點和并網功率。

建筑光伏發電系統使得建筑物的屋頂面積被有效利用，無需占用寶貴的土地資源。既能有效減少建筑能耗，實現建筑節能，又能有效地緩解電網高峰用電，降低輸配電損耗。同時光伏發電系統沒有噪音，沒有污染物排放，不消耗任何燃料，具有綠色環保概念，可增加樓盤的綜合品質。

2.3 建筑工程中的光伏發電系統檢測和維護。 為保證建筑工程施工中的光伏發電系統正常運行，就要對其進行日常檢測及維護，主要要做到：檢測及維護光伏組件和逆變系統。主要檢查設備外觀是否符合發生破損，檢查、測量并記錄電池陣列的電壓、電阻，以備進行定期維護時參考；檢查和維護逆變器，主要是降低設備被腐蝕和損耗，以保持外觀正常、布線不受損傷、線路未發生松動，還要檢查溫度是否正常、環境能否保持干燥等，以增加設備的使用壽命；為使光伏系統正常運行，要設專職人員管理、檢查、維護系統，若有問題及時發現及時解決；定期檢查，手動清潔太陽能電池，時刻保證光伏系統的正常發電并且輸出功率最大；配電及并網系統的檢查和維護工作則是天天檢查系統運轉是否正常、定期按照維護要求進行維護和檢修，要求三個月一小檢，每半年一中檢，一年一大檢，以提高系統運行效率，時刻保持最優發電狀態。

3 建筑光伏一體化

光伏建筑一體化，是應用太陽能發電的一種新概念，就是將太陽能光伏發電方陣安裝在建筑的圍護結構外表面來提供電力。光伏建筑一體化的優勢是光伏發電能有效降低建筑用電，光伏發電不用線路架設和占地，安裝和應用范圍廣。目前英國綠色住宅、美國百萬太陽能屋頂計劃、歐洲百萬屋頂計劃等等都是光伏建筑一體化的示范和推廣工程。

光伏建筑集成簡稱為BIPV，設計、施工及安裝都和建筑物同時展開，二者不可分割，把光伏方陣做為建筑材料與其他建筑材料一樣集成于建筑物中，即能發電又能增加建筑物的外觀美感。按光伏構件的不同，分為構件型太陽能光伏建筑和建材型太陽能光伏建筑。構件型指光伏構件與建筑構件組合或獨立，以標準的光伏組件或依照建筑本身要求定做，與建筑構件一起成為建筑的雨蓬、遮陽和欄板構件等；建材型則把太陽能電池與建筑使用的材料復合成為建材，如光伏瓦、光伏幕墻屋頂等。

4 實際應用中的限制

雖然建筑工程中的光伏發電技術比較成熟，但是由于其造價高，發電不穩定等問題，導致其目前尚未進入尋常百姓家。但隨著制造技術的發展和電網管理手段的提高，這些問題必有解決的一天。

參考文獻

［1］ 王宏華. 光伏發電技術系列講座(1) 光伏發電原理及發展現狀［J］. 機械制造與自動化. 2010(04)

［2］ 付永長，蔡皓. 太陽能發電的現狀及發展［J］. 農村電氣化. 2009(09)

［3］ 錢觀榮，沈冬冬. 世博中心太陽能光伏發電系統設計［J］. 現代建筑電氣. 2010(09)

［4］ 李輝. 一種光伏建筑一體化模型的創新設計［J］. 中國科技信息. 2011(14)

［5］ 張立文，張聚偉，田葳，張曉紅. 太陽能光伏發電技術及其應用［J］. 應用能源技術. 2010(03)