淺析光伏發電技術與建筑建設

張續龍

摘要：近年來，經濟的快速發展，城市電力網絡也在不斷完善，其供電規模、范圍、穩定性提升的同時也增加了電力負荷問題，傳統的發電技術很難達到城市建設及發展的供電需求，這也使得先進技術應用的需求愈發明顯。技術的發展與進步使得光伏發電技術得到了越來越廣泛的應用，其成本投入較低、使用壽命較長、污染性較低等優勢甚至成為了發電技術發展的主要趨向，在建筑開發與建設中的應用能夠有效改善建筑整體的環保性能。本文主要圍繞光伏發電技術展開論述，提出其在建筑建設中的應用策略。

關鍵詞：光伏發電技術;建筑建設;應用策略

引言：根據目前的現狀分析，建筑方面的能耗占據我國總能耗較大的比率，因此綠色施工、節能環保理念也在不斷推進，建筑的可持續發展也成為了社會關注的話題。光伏建筑一體化技術便是將光伏發電技術與建筑建設融合而產生的新興概念，能夠有效降低電網壓力。通過光伏電池板來替換傳統建材，太陽能敷設能夠被光伏電池板吸收并轉化為電能，為建筑持續供電，而這一過程能夠做到零排放零污染，同時建筑降低材料成本，優化了安裝和施工建設，進一步加強成本控制力度，提高建筑整體的環保效益和經濟效益。

1、光伏發電系統分析

光伏發電技術在建筑建設中的應用需要針對其系統結構原理和特征進行分析，經實踐與經驗得知，需要注重以下幾點：

1.1光伏發電系統結構

光伏發電系統主要分為三種類別，其中獨立發電系統能夠將太陽能電池板作為電源，持續供應電能。并網發電系統能夠通過逆變器來轉化太陽能電池板中的直流電，將其并入到公共電網中?；旌祥y電網絡則運用柴油發電機，在系統中利用柴油發電機作為備用電源，從而保證光伏發電系統能夠持續穩定運作，并網發電系統如圖1所示。

太陽能電池板是整個系統的關鍵部位，主要結構為電池板、支撐構架等，太陽能電池板一般電壓并不高，不能直接和電力系統進行協調運作，所以需要把太陽能電池板通過串聯、并聯等方式組成太陽能電池方陣。蓄電池是電能存儲結構，可以將太陽能電池方陣收集的電能進行保存，控制器可以針對蓄電池組充電放電活動和放電的程度進行掌控，合理運用控制器還可以延長蓄電池組的使用壽命，改善放電質量等。逆變器的主要功用為轉化直流、交流電，確保整個系統的穩定運作[1]。

1.2光伏發電系統特征

光伏發電系統的主要優勢在于，能夠將太陽能作為能源的來源，適用范圍非常廣，特別是在我國日照充分的西北地區，光伏發電系統的應用能夠發揮更高的綜合效益。光伏發電系統所需的設備性能大多較為完善，并且不需要額外消耗其他能源，污染排放也幾近為零，設備的購置、安裝、運維都具有一定優勢，確保光伏發電系統的合理運用能夠有效改善建筑的用電及照明需求。系統也存在一定不足需要完善，由于太陽能為自然資源，因此能源的密度不高，難以實現高效化的收集與開發，并且也會受天氣等外部因素影響，部分常年或夏季陰雨天氣較多的地區難以保證系統應用的連貫性。因此受區域氣候條件影響，光伏發電技術的應用存在區域差異性，不利于該項技術的大規模推廣應用。

（三）光伏發電系統分類

2、光伏發電技術在建筑建設中的應用

2.1光伏發電系統在建筑屋頂中的應用

建筑屋頂具有良好的日照條件，并且遮擋因素較少，能夠與陽光充分接觸。因此光伏發電系統能夠在屋頂或沿屋頂結構設計，減少降水、風力等環境因素影響。太陽能電池組件可以替換保溫隔熱層遮擋屋面，能夠有效控制室溫，同時柔性光伏材料的運用可以在各種屋面條件下順利安裝，太陽能瓦也是光伏發電技術應用于建筑建設的新興產物，無需支架也能安裝到屋面，能夠有效控制應用成本[2]。

2.2光伏發電系統在建筑外墻中的應用

外墻作為建筑的表面，和陽光具有非常大的接觸面積，因此合理運用建筑外墻來設計太陽能可以有效提高陽光收集效率。若想進一步提高墻體表面的利用率，可以選用能夠和墻體結合的光伏材料，如透明隔熱材料和玻璃帷幕等，某建筑在設計建造中應用的光伏發電技術便運用玻璃幕墻，其結構為單晶硅玻璃幕墻電池板。

2.3遠程監測系統

遠程監測系統主要結構為環境溫度探頭、電壓傳感器、二次儀表、電流傳感器、通信模塊、監控裝置等。系統能夠以5分鐘的間隔定時收集本地陽光輻照量和溫度、系統溫度、發電情況等，并利用通信模塊將數據信息傳輸到數據庫中，再將信息上傳到光伏建筑一體化項目的有關網站中，有利于項目的控制與管理。

2.4應用效果分析

1）設計構思。該項目為某建筑屋頂光伏發電項目，預定系統容量為3MW。建筑以節能降耗為主要設計理念，在屋頂中設計光伏陣列，通過控制器及逆變器與公共電網連接，為了能夠進一步控制成本，通過光伏方陣與電網并聯的方式來供給電能，在系統發電時，電能經過轉換來輸入到公用部分的照明和生產，其余則歸入公共電網;2）主要結構設計。該項目通篇更難過集中并網和分塊發電的形式，將系統劃分為3個1MW單元，每個單元設計4臺逆變器，每個光伏并網發電單元電池組選擇串并聯的形式構成電池陣列，電池陣列輸入光伏方陣匯流箱，并接入直流配電柜，最后通過逆變器并入變壓配電設備;3）應用效果。經過3MW光伏發電系統和建筑建設的結合，該建筑工程在滿足自身用電需求的同時，所產出的剩余電力能夠出售給電力公司，從而進一步提高了系統的經濟效益，不僅節約電費成本，同時也降低了電纜線路及鋪設成本[3]。

結束語：電力領域的快速發展，光伏發電技術不僅具有較為優異的環保效果，同時其電能生產效益也是人們關注的關鍵。光伏發電技術在建筑建設中的應用不僅契合綠色施工理念和建筑可持續發展戰略目標，也進一步發揮了光伏發電技術的優勢，使得該項技術得到了越來越普遍的應用，為其發展提供了強勁的動力。

參考文獻：

[1]付興.淺談光伏發電技術與建筑建設[J].電子世界，2014（16）：151-152.

[2]付強 孫德剛.光伏發電在建筑施工中的應用與技術[J].城市建筑，2015：227.

[3]姜乾鋒，徐珺.光伏發電技術與建筑一體化的實際應用[J].文摘版：工程技術，2016：98.