淺析民用建筑照明系統的設計

摘要：隨著我國經濟可持續發展戰略的逐步深入，以太陽能、風能、地熱能等為代表的、可再生的新型清潔能源正在逐步替代煤炭、石油等對環境污染較大的傳統能源。

本文圍繞太陽能光伏發電這一中心展開論述，探討該項技術在民用建筑照明領域中的實際應用情況、發電系統的設計與組成，以及日常使用與維護中應注意的問題，旨在更好的為能源建設行業服務，同時對相關領域課題研究具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：建筑照明、太陽能、光伏發電

一、引言

21世紀以來經濟社會的迅猛發展，對能源消耗提出了巨大的挑戰，在人們享受社會進步帶來便捷條件的同時，各種不可再生能源（煤炭、石油為主）的超負荷開采與使用，造成了資源的緊張與枯竭，同時還會對自然環境造成極大污染。因此，為了實現資源環境保護與社會經濟的可持續發展，一種新型清潔的替代能源的出現，已是必然。這是為了維護民族長遠利益的需要，其重要價值與深遠意義難以估量。在新型替代能源隊伍之中，太陽能以其獨有的資源優勢和特點，立足于科學研究的前端。從2016中國光伏行業的調查報告來看，近年來我國光伏累計裝機總量維持了較為高速的增長，在國家能源局公布的光伏十三五規劃來看，2020年計劃裝機量將超過2015年底的兩倍以上，達到100GW，另外，在光伏發電中遠期發展規劃中，隨著能源結構的變化，光伏發電比重更會迅速增加，根據規劃預測，至2050年我國光伏發電的年發電量將占到發電總比的26%。以上種種情況都充分說明了太陽能發電技術的廣闊前景與重要價值。

本文以太陽能光伏發電系統為中心論點展開論述，探討其在民用建筑照明系統中的開發利用。

二、太陽能簡介與光伏發電系統的構成

太陽能簡述：太陽能一詞，有廣義與狹義之分。狹義的太陽能僅指投射到地球表面上的輻射能，而廣義上的太陽能既包括輻射能，又包括風能、潮汐能、水能等由太陽引力作用產生的能源，還包括綠色植物的生物質能。綜合來看，與傳統能源相比，太陽能資源具有以下優勢：第一，太陽能蘊含能量巨大。據統計，每年到達地球表面的輻射能相當于1.3×1014噸標準煤所產生的能量；第二，清潔環保，使用安全。能源轉換過程中不會產生任何固體廢物或有害氣體；第三，時間長久。未來人類社會的生產生活中，太陽能將會是時期跨度最久的能源之一；第四，分布普遍，適用范圍廣。即便是普通家庭，也可以通過購買相應設備來利用太陽能。當然，任何事物自身都具備兩面性，利弊共存，目前，有關太陽能的利用方面尚存在著一定的缺陷：首先，能量分散且不夠穩定。盡管太陽輻射能總量巨大，但受地理緯度、季節氣候變化、晝夜交替等因素的影響，輻射作用無法保持一個穩定的狀態。其次，太陽能利用率較低且運行陳本較高。目前我國雖然科技發展較為迅速，但在光伏發電領域資歷尚淺，且暫時未能夠掌握核心技術，因此，發電系統生產運營成本較高，無法在國內普及這一應用。

光伏發電系統簡述：系統自身由四個部分構成，具體包括電池組、蓄電池組、控制器與逆變器，這也是我們太陽能發電系統的技術要點和成本所在。各組成部分的主要功能是：（1）電池板：主要用來進行能量轉換，即輻射能與電能之間的轉換，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作；（2）控制器：可以控制整個系統運行狀態，有效的對蓄電池組進行保護，確保系統安全穩定的運行；（3）蓄電池組：主要作為轉化電能的存儲裝置，相當于一種小型中轉，功能是作為備用資源使用；（4）逆變器：主要用來進行直流電與交流電的轉換，而后實現電力傳輸。

三、光伏發電技術在民用建筑照明上的運用

民用建筑是人們從事生產生活活動的主要場所，其照明系統作為電能資源消耗的主要群體之一，要求能源本身具有量大、經濟、安全、實用等特點。新型的太陽能光伏發電技術恰恰能夠很好地滿足這些要求。目前，光伏發電系統的設計大致分為兩種類型，即獨立發電和并網發電。其中，獨立發電主要用于解決偏遠地區、無電地區和一些特殊地區的供電要求，其對象以中小類型用戶為主，并且隨著技術的不斷發展成熟，獨立發電系統也從早期的直流供電方式，發展到如今的直流、交流同步輸出。后者的并網發電則是采用電池組件與建筑物結合的方式，既可作為發電設備又可以用于建筑裝飾裝修，一物多用，充分體現科技含量與價值，并網發電采取分布式建設原則，就近就地分散發供電，進網與退網方式十分靈活，既能夠提高電力系統自身抵御自然災害與戰爭的能力，又能有效調節電力系統的負荷運載、降低線路電能損耗。因此，并網發電形式市場潛力巨大，也是我們今后光伏發電行業科研的主攻方向。

光伏發電在民用建筑應用的主要表現方式有室內裝飾裝修照明、庭院草坪照明、路燈、廣告燈箱燈匾等等，與傳統照明燈具相比較，太陽能燈具操作簡便、可以有效節約能源、而且還不存在任何的安全隱患問題。針對不同的民用建筑類型，還要根據其具體情況設計相適應的發電系統。例如：對于大中型、人群密集的活動場所，包括醫院、車站、電影院、體育館等建筑，項目設計的時候可以考慮將太陽能電池板架在屋頂、鋪設在屋頂太陽能電池的安裝位置，將其作為屋頂建筑結構的一部分，既時尚高雅又節能環保。對于群體類型建筑，包括省會城市及各地的運動比賽場館、居民住宅、舊建筑群節能改造等等，項目設計的時候可以考慮在上述建筑物外圍或附近，整體用電負載較為集中的部位，設置一座光伏發電站，且應充分考慮額定用量、周邊環境等因素影響。對于普通的單體民用建筑，可以參照大中型建筑發電系統的操作方法，爭取做到光伏技術與建筑一體化，這將是未來太陽能發電領域的發展趨勢、發展需要。

目前來看，由于我國相關科技發展的局限性，太陽能光伏發電技術還未能真正地走進千家萬戶，種種不利因素都在很大程度上限制了科研腳步的前行。例如：發電元件價格高、發電穩定性差、電力存儲耗資巨大、太陽能電池板原材料稀缺、電力密度較小等等。不論是單一作用還是綜合影響，其阻礙程度都不容小視。當然，成功的道路都不會平坦，注定會布滿坎坷與荊棘，發現了問題也就意味著我們找到了努力的方向，我們要充分汲取國內外相關行業領域知識，引進先進理念與科學技術，從而更好地為我國光伏發電行業服務，爭取創造出更大的價值，為國家、為社會、為人類做出一份貢獻。

四、結語

傳統煤炭、石油能源儲量有限，各種化工作業又會產生大量污染，因此，為了響應國家節能減排倡導和維持人類社會可持續發展，我們就要清晰地認識到清潔能源開發利用的重要意義。通過以上篇幅對民用建筑工程光伏發電技術應用課題的探討，我們可以看出太陽能作為一種新型的替代能源，存在著廣闊的發展空間，但同時，我們也了解到這一新興技術發展過程中存在的掣肘與瓶頸，因此，想要更快更好地開發、推廣這項技術，就需要我們廣大的科研工作者進行更加積極深入的探索，研究出更為科學高效的設施設備，我們絕對有理由相信，在未來一段時期內，太陽能將是一種最為清潔、安全、可靠的能源，光伏產業將會成為國際上繼計算機信息網絡、微電子產業之后又一領頭行業，它將會作為經濟社會發展前行的主要動力，并為此保駕護航。

參考文獻：

[1]楊毅男.安多100Wp獨立運行光伏發電系統暫態穩定性分析[D].中國科學院研究生院（電工研究所）.2003

[2] 孔娟.太陽能光伏發電系統的研究[D].青島大學.2006

作者簡介：

徐衛衛（1986-8），女，漢，江蘇南通人，江蘇東開電氣有限公司，226000，江蘇南通市，本科，助理工程師，主要從事電氣安裝調試的研究endprint