光伏新能源技術在建筑電氣節能中的運用探討

楊波

（東北大學信息科學與工程學院，遼寧 沈陽 110819）

0 引言

能源在生產生活中具有重要的地位與作用，但是不可再生資源的數量較為有限，而可再生的資源也需要經過漫長的時間實現再生，工業生產不可能因為缺少能源而停工停產，這會嚴重地阻礙社會發展、限制人類文明進步。這就要求相關的技術人員應當在研究減少能源利用的基礎上，開發新的可再生能源，并且借助新能源數量多、污染低的優勢，進一步地滿足生產生活及環境保護的能源需求[1-2]。

1 光伏新能源的概念及運行的原理

隨著我國社會發展的不斷進步，在阻礙社會經濟發展的所有因素當中，能源問題最為關鍵的，能源也是社會發展的基礎。目前就世界能源消耗的實際情況而言，每一個國家對于能源的需求與消耗量都在不斷提升，同時社會各個領域的發展也更加的需要能源，也就是說，能源問題已經成為了一個世界性的問題[3]。而在建筑行業當中，能源消耗問題也是非常嚴重的，所以，怎樣做好節能減排工作也能為了目前建筑行業需要重視的問題。在所有能源當中，太陽能屬于清潔能源，其所具備的可再生特點也是目前最適合作為新型能源的關鍵。同時，在太陽能朝著電能轉化的過程中，也不會對周圍環境造成污染[4]。因此，在光伏發電系統不斷發展的過程中，也越來越受到社會各個領域的關注。光伏新能源主要是通過光照和太陽板所產生的光電效應來進行電能創造的，其中的太陽能發電系統主要是通過輸電線路、光伏電池組件、變流器或是逆變器、儲能電池、變壓器組成的，光伏電池組件能夠借助太陽能來產生直流電，同時直流電可以在逆變器當中轉變為交流電，最終交流電在變壓器中通過轉化成為了符合用戶使用標準的交流電，以此來完成相應的供能[5]。

2 光伏新能源技術的特征

針對光伏新能源技術的特點，包含多個方面的內容，主要體現在以下幾個方面內容：第一，光伏新能源技術與傳統能源發電技術相比，通過對光伏新能源技術的運用，能夠針對供電峰值實現自動化控制和調節的發展目標，確保電網系統具備安全性和穩定性的特點。第二，光伏系能源技術的運用，其自身具備經濟性的特點，在加強建筑電氣工程施工節能性和環保性能特點同時，能夠實現白天蓄電和晚上供電的發展目標，確保能夠對電力資源供電成本嚴格控制，避免出現資源浪費問題和現象，為施工企業創造最大化經濟效益。第三，光伏新能源技術的應用范圍較廣，能夠提高能源的利用效率，在建筑行業發展階段體現其自身作用和價值，為建筑行業健康發展奠定堅實基礎[6]。

3 光伏新能源發電在建筑電氣節能中的優勢

3.1 安全環保、經濟性強

現階段，在對光伏新能源發電的實際應用過程中，相應的設備通常都會在屋頂、外墻或者采光相對較為理想的位置進行安裝，這樣既能夠提升對建筑空間利用率，又提升了整體經濟性。同時，該項技術還能夠推動建筑行業的節能環保工作，通過陽光就能夠完成整個發電過程，同時在這當中不會出現污染物質。相比于傳統天然氣以及燃煤發電當中所產生的大量有害氣體，光伏新能源發電就更加的安全、健康。

3.2 節能、能源消耗小

對于光伏新能源發電來說，其能夠在建筑物單體上實現發電、輸電以及用電，這就不會出現輸電線消耗電量的問題，有效防止出現能源浪費的現象，實現了就地生產與消納。再加上我國科技水平的提升，LED照明與直流用電設備的發展也取得了很大進步，將較易控制的直流電源當做建筑電源系統也得到了人們的青睞。通過光伏新能源技術，可以將太陽能電池組所發出的直流電在穩壓之后直接為建筑的直流配電系統進行攻擊，這樣能夠大大減少供電成本以及電能損耗，同時可以有效提升電能的利用率，實現節能降耗。

3.3 安全性較好

在建筑當中充分應用光伏新能源技術來發電，既能夠為建筑物提供海量電能，又能夠把建筑物當中的多余電能輸送至電網當中，以此來確保整個建筑的用電安全。在整個發電過程當中，該項技術并沒有轉動機構，因此在運行維護方面是非常簡單的，同時在實際操作當中也有著較高的安全性。在應用該項技術的過程中，也能夠結合人們的實際用電情況來合理調控電網的輸出電流，同時針對電能開展科學化的儲存與調節，這樣不僅可以加強供電以及發電的安全性，還能夠使供電與發電的穩定性得到更好地提升[7]。

4 建筑電氣節能中光伏新能源技術具體應用

4.1 技術應用形式

建筑工程施工在運用光伏系統的情況下，普遍會在建筑工程屋頂和外墻開展發電設備安裝工作，采取科學合理的安裝方式，促進光伏系統能夠充分發揮其自身作用和價值，同時采取持續性和穩定性的蓄電和供電模式，確保供電方式具備獨立性的特點，滿足人們日常生活中的需求與標準。另外，在將建筑工程施工材料與光伏系統組件結合的情況下，會采取特殊材料和制作的方式，取代普通建筑工程施工材料開展窗戶和屋頂工程施工，確保光伏發電組件能夠滿足建筑工程施工中的需求與標準。通過這樣的方式，其自身具備簡化的特點，同時減少整體工程施工成本，為施工企業創造最大化經濟效益。除此之外，由于建筑工程施工材料中添加了科學合理的光伏組件，能夠拓展光伏系統的應用范圍，提高太陽能收集的數量，確保能夠滿足建筑工程施工用電的需求與標準。

4.2 光伏屋頂

光伏屋頂作為光伏新能源技術中最為常見的應用方式，遍布于高層建筑中，在高層的建筑物中運用光伏屋頂能夠增加接觸的光照范圍，并且光伏屋頂緊貼著屋頂的結構進行安裝，能夠有效地減少風力的作用與影響，并且也能取得較好的經濟收益。其一，屋頂的安裝面積是建筑外面中最大的空閑面積，非常的適合用來安裝光伏屋頂。其二，屋頂是建筑物外表面積中最適合用來吸收太陽輻射的地方，并且屋頂的傾斜面或是水平面所獲取的太陽輻射量比垂直立體面大得多，而有的房屋外墻被遮擋，不適宜安裝相應的光伏發電系統，縱使配備了光伏發電系統，其系統的效率也會因此受到影響。其三，屋頂在建筑美學這一層面，對城市的景觀影響作用最小，可以實現大規模的安裝，若是對建筑外墻裝備光伏系統，光伏電視反射光若是沒有得到及時妥善地處理，則會給樓上居民以及地面行人帶來炫光環境污染的問題。其四，屋面若是安裝了光伏系統，則是相當于在建筑物和陽光間加了過渡層，能夠極大地提高建筑物隔熱保溫的性能，有效地降低了建筑物能耗。其五，太陽能屋頂的技術較為成熟，且維護和安裝都較為方便，費用較少，能夠被大規模地推廣。

4.3 光伏幕墻

所謂光伏幕墻，主要就是把光伏發電技術在建筑圍護結構外表層進行應用的方式，有的甚至會直接取締建筑圍護結構，該項技術也屬于一種比較先進的能源方式，其能夠讓光伏發電技術以及建筑外幕墻技術得到融合。這樣就可以有效取締傳統的建筑外墻材料，大大降低了環境污染問題，實現節能降耗。一般情況下，建筑物的屋頂面積都是非常小的，這樣就能夠通過修建太陽能墻面來對建筑物的屋頂進行應用，這個方式可以大大降低外界噪音的干擾，并且可以有效降低建筑外墻的溫度，以此來使室內的舒適程度大大提升。而在建筑設計以及安全光伏幕墻系統時，需要根據建筑物的實際情況，結合不同地區太陽輻射的特點以及建筑周圍環境、溫度特點來對光伏幕墻與建筑物融合的方式進行全面分析。通過對方案的不斷完善，來使節能效果得到有效實現，同時科學化地利用建筑光伏幕墻來降低建筑整體的電能損耗。

4.4 安裝及維護

新的光伏能源技術就是通過最先進的技術將太陽能轉化為電能，從而滿足人們實際生產和生活的需求。在新能源技術應用的過程中，若想充分利用光伏技術作用，對該項技術的運用進行深入分析，基本上光伏能源新技術就是利用光電效應將太陽能轉化為電能，并通過轉換器獲得直流電轉化為電流與控制器來為電池進行充電。在轉換器的作用下，蓄電池內的直流電就在夜間被轉換成了交流電，并傳輸到了配電柜，通過轉換配電柜來進行供電。光伏新能源技術在電力節能項目的建設中得到運用，就需要對相關設備進行合理的安裝與維護。在安裝新光伏能源設備時，由于這項技術中的工作原理就是將太陽能轉換為電能，所以安裝設備時就一定要在陽光充足且沒有障礙的位置中進行，以確保設備在實際運行過程中可以收集到更多的太陽能。另外，安裝設備時要科學地計算好設備的安裝角度，讓設備能夠受熱均勻，一方面要確保安裝過程中沒有阻擋陽光的障礙物，另一方面則需要在光伏新能源相關設備安全性與完成性期間使用一些保護措施，從而避免在安裝時出現損壞現象。

5 結語

綜上所述，隨著我國科技水平的不斷提升，在建筑行業的發展當中已經對電能設備進行了普遍應用，這也使得電能消耗問題變得愈發嚴重，加劇了能源危機以及環境污染問題。要想更好地推動社會經濟發展，就需要積極推動節能降耗的進行。針對建筑電氣系統來說，通過光伏能源技術來開展創新與優化，通過不斷的研究來全面發揮該項技術的效果，可以有效實現節能降耗，促進建筑行業的綠色發展。