光伏新能源在建筑電氣節能中的應用

摘 要：隨著全球城市化進程的加快，建筑電氣能耗呈現逐年遞增趨勢、據統計，當前世界建筑電氣能耗已占社會總能耗的40%以上。無容置疑，節能減排是經濟社會持續健康發展的前提和基礎，而有效降低建筑電氣能耗又是節能減排的關鍵。如何科學選擇節能減排措施，降低建筑電氣能耗已成為一項重要研究課題。在這種背景下，光伏新能源應運而生，并被廣泛應用在建筑當中，在實現較好節能效果的基礎上，大大提高了建筑電氣工程的安全性和可靠性。

關鍵詞：光伏；建筑；電氣；節能

中圖分類號：TU18 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 16-0000-01

一、建筑電氣節能的常用措施

（一）通過優化供配電系統設計實現節能

供配電系統設計情況對供電系統能耗影響較大，在優化供配電系統過程中應力求簡單可靠，配電級數設置不應過于復雜。應根據建筑實際容量、分布及用電負荷等級情況，進行科學這支，確保變壓器處于負荷中心，應盡可能采用環式且配電系統，減少能耗，提高供電安全性和可靠性。

（二）通過合理選擇電壓等級實現電氣節能

應根據建筑用電設備的供電距離、設備性質、實際容量及自身用電現狀等因素綜合考慮配置建筑電氣供電電壓，通常情況下低壓配電應以220/380v為主，需要高壓配電一般選擇10kv電壓。

（三）通過科學選擇變壓器實現電氣節能

建筑電氣設備使用過程中可能出現季節性負荷變化。北方地區冬季取暖可導致季節性負荷提升，而南方地區由于夏季空調長期使用可導致用電量大幅提高，在建筑變壓器選擇設計上，應充分考慮季節性負荷因素，如果季節性負荷較大，則考慮使用相應的專用變壓器。

（四）通過提高自然功率因數實現電氣節能

在供配電系統未置入無功補償裝置時，自然功率因數等于有功功率和現功率之比。如建筑用電存在電感設備，在供電后可能產生滯后無功，此時則需要引進超前無功抵消滯后無功，確保在有功在傳輸中降低能耗。在保持負荷有功功率不變的基礎上，可通過提高功率因數來實現負荷電流和無功功率的減低，從而實現線路損耗下降。

（五）通過降低電能線路損耗實現電氣節能

在導線選擇上，應選擇低電導率材質。在電力設計上應盡可能采用直接供電，避免迂回供電，最大限度的減少線路電能損失。變壓器應設置在負荷中心位置，并科學選擇纜線規格，降低電能線路損耗。

（六）通過照明部分節能實現整體能耗降低

在過去相當長一段時期，白熾燈應用十分廣泛，白熾燈具有價格低廉，易于安裝等優點，但也存在發光率較低的劣勢。近年來，隨著照明技術的不斷提升，使用壽命更長、能耗更低、照明效果更好的LED開始在建筑電氣中廣泛使用，采用LED可實現建筑內高效照明，通過自動開關等科技手段，也可實現高效利用照明設備的目的。

二、光伏新能源技術及工作原理

能源是經濟增長和社會進步的基本驅動力之一，當前各國對能源的消耗和需求均不斷加大，對石油、天然氣、煤炭等天然滋養的依賴度均較高，如果建筑中能耗較高，能源利用率低，不僅會造成能源浪費，同時會對環境構成嚴重污染。

太陽能是一種綠色無污染的清潔能源，具有資源豐富、無污染、可再生等優勢，是當前各國競相開放的新型能源之一。太陽能是唯一能夠保證人類未來需求的能量來源。光伏發電是利用太陽能將光子轉化為電子的一個純物理過程，轉化過程不排放任何有害物質，太陽能光伏發電是通過太陽能電池直接將光能轉化電能的技術，主要由太陽能電池板、光伏控制器和光伏逆變器等部分組成。目前已經進入商業化競爭的光伏發電產業按電池技術路線分類主要分為晶體硅光伏電池、薄膜光伏電池和聚光光伏電池。其中晶體硅光伏電池是目前發展最成熟的在應用中居主導地位。太陽能電池根據所用材料的不同，還可分為：硅光伏電池、多元化合物薄膜光伏電池、聚合物多層修飾電極型光伏電池、納米晶光伏電池、有機光伏電池等。光伏新能源具有無噪聲、易維護、無污染等優勢，在建筑中應用日益廣泛。

光伏新能源發電技術的基本工作原理為在光照條件下通過太陽能電池板的光電效應產生電能，太陽能發電系統所發的電能經逆變器實現直流交流轉換，在通過光伏控制器完成對電能的控制和調節。通過充放電控制器實現對蓄電池的充電。在需要使用電能時，在逆變器作用下，由蓄電池組將直流電轉換為交流電，并傳送到配電柜中，通過配電柜切換實現供電。

三、光伏新能源的優勢及使用注意事項

光伏新能源發電技術可有效調整電網峰值，進一步提高末端電壓穩定性，在消除電網雜波方面效果明顯。光伏新能源技術可有效降低蓄電池組使用費用，提高使用效率，在建筑電氣設備中使用光伏新能源可有效提高建筑節能水平，實現資源的充分利用。

作為一種新的節能科技，光伏新能源設備在使用、安裝和維護中，應安裝在無遮擋開放式空間，在大型建筑工程中使用，應提前確定安裝場地，不僅要保證場地開闊性還應保證場地安全性，避免太陽電池板遭遇到人為或意外碰損。太陽電池板應朝向赤道方向，科學設置傾斜角，確保太陽能電池板全年可均勻接受陽光照射。

在安裝過程中還應注意，太陽能光伏板應避開高大建筑物，在方位確定上要精益求精。光伏幕墻要采取相應的防雷、防火措施，每年要對含光伏幕墻等設備進行定期檢查，確保各個元器件完好。在暴雨、冰雹、大雪等異常氣候下，應做好相應防護措施。

有研究報告指出，未來能否實現全球環境控制目標，建筑節能減排是關鍵中的關鍵，如果建筑電氣能源可實現60%的節能，則基本可實現能源控制目標。為此，采取切實可行的節能減排措施，實現建筑電氣節能已經迫在眉睫，在建筑電氣節能減排形勢日益嚴峻的情況下，發展光伏新能源不僅潛力巨大，未來應用前景也十分光明。

參考文獻：

[1]楊國棟.公共建筑照明系統的控制與節能[J].智能建筑與城市信息，2005（11）.

[2]梁貴才，陳浩，何純濤.單晶體太陽能光伏發電幕墻在節能建筑中的應用[J].施工技術，2009.

[3]趙春江，楊金煥，陳中華.太陽能光伏發電應用的現狀及發展[J].節能技術，2007.