建筑电气节能中运用光伏新能源技术的优势

建筑电气节能中运用光伏新能源技术的优势

冯建伟

身份证号：370724198701232971

摘要：光伏与建筑的结合不仅要考虑光伏的装机容量,还要考虑光伏发电与建筑材料设计、城市环境风格、地域文化元素等的关系。光伏建筑材料的使用应灵活调整颜色、图案、尺寸、形状、结构厚度、透光率等优点,将光伏建筑材料产品融入建筑中。光伏建筑材料必须满足“安全、美观、使用好、耐用、经济”的五个条件,与普通光伏电站的光伏组件相比,对建筑物中光伏建筑材料的要求更高。光电建材在满足安全要求的前提下,业主、建筑设计师必须满足美观、透光、尺寸等方面的要求,而且坚固耐用,具有较强的发电能力和经济性。但是,要同时满足上述要求是比较困难的。随着中国“碳中和”目标的实现,各行各业向绿色低碳转型。作为碳排放者,建筑无疑将成为实现“双碳”目标的重要影响因素。在此背景下,光伏发电行业的绿色转型发展为建筑电子行业开辟了新的发展机遇。

关键词：光伏新能源技术；建筑；电气节能

引言

尽管近些年我国正处于建筑业高速发展的阶段而全国大部分城市８０％左右的新建建筑都达不到节能标准。我国建筑行业面临碳排放总量大、用能技术落后和效率低等问题。建筑行业承担着节能减排、实现绿色可持续发展的重任。降低建筑碳排放量，推动能源结构调整与绿色低碳领域的发展，助力实现双碳政策，也是未来建筑行业需要关注的重中之重。

1光伏发电系统

光伏发电系统（以下简称“光伏”）是指通过固态组件直接将太阳能转换为电能，而不需要燃料、移动部件和导致环境污染的清洁发电技术。光伏最初应用在航天领域，后来在需求侧能源生产等领域开始应用，是高效利用太阳能，并实现隐蔽建设的方法之一。光伏组件或阵列可以集成到建筑物如屋顶、立面、天窗等的外部设施上，这些都被称为建筑光伏一体化(Building Integrated Photo voltaic,BIPV)。BIPV在实现建筑保温、降噪等基础功能的同时做到了就地发电和节省建材，相较于建设集中光伏电站来说更加经济节能。光伏发电效率的大幅提升和成本的大幅下降都在推动着光伏建筑一体化的进程。2018年有超过20%效率的设备实现商业化，同时期组件价格下降了94%。在技术创新方面，铜铟镓硒、碲化镉等新型光伏电池材料在国内外均取得阶段性进步，光伏的效率和经济优势均有新突破，这在很大程度上推动了光伏发电技术的应用和发展。

2光伏能源在建筑电气中的应用优势分析

2.1安全环保、经济性强

结合大量的案例分析可知，在建筑工程领域应用光伏新能源技术进行发电的过程中，往往会在建筑物的外墙、屋顶以及光照相对充足的地方安装光伏发电设备。这样做一方面可以有效提升建筑物的空间结构利用效率，另一方面也可有效提升项目整体的经济性。此外，光伏能源技术的大面积应用可以助推我国建筑行业节能事业的发展。多数建筑仅仅需要借助阳光就可以实现发电，同时在发电过程中也不会产生任何污染物质。和传统的利用煤炭资源或者水力发电对比，光伏能源发电技术不仅投入较低，且更加安全和绿色。

2.2保护建筑周边生态环境

传统建筑电气工程很复杂,需要大量专业材料,且日常运行和维护需要燃料,会对建筑周边生态环境造成污染,影响人们的日常生活和健康。现代社会,人们对建筑施工的要求不断提升,建筑功能也越来越丰富。人们对太阳能、风能等新型清洁能源技术需求的增加,对不可再生能源依赖性的降低,都可促进生态环境绿色健康发展。

2.3节能、能源消耗小

针对光伏新能源发电技术而言，在建筑结构中有效应用该技术不仅可实现实时发电、电能输送，同时也不会产生输电线路电能损耗，从而有效避免电能浪费。随着我国科技水平的不断进步和提升，LED灯和直流供电设备的发展也有了长足的进展，采用更易于控制的直流供电作为建筑供电系统也受到了广泛的关注。利用新的光伏技术，可以将太阳能电池的电压稳定下来，然后直接用于电力分配，从而降低电力消耗，提高电力的利用率。

3建筑工程电气系统中光伏新能源技术的具体应用分析

3.1光伏新能源技术在建筑屋顶中的应用

将光伏新能源技术应用于建筑屋顶是一种常见的形式,尤其在高层建筑设计中。将光伏系统中的太阳能电池板放置在建筑屋顶,可拓宽电池板接收太阳光的面积,安装在紧贴建筑屋顶的位置,还可减少风力的影响,提升光伏系统的经济价值。建筑屋顶具有较大的空闲空间,特别是对于高层建筑而言,在其中安装大量太阳能接收板,不会对居民日常生活造成影响。在屋顶安装光伏太阳能接收板,可进行水平或倾斜放置,比垂直放置更易于接收太阳光,而房屋外墙易被遮挡,会对光伏系统工作效率产生影响。从美学角度来讲,将光伏系统及相关设备放置在建筑屋顶,对整体美观性影响最小,且不会造成光污染问题。

3.2电缆敷设设计应用

大中型光伏电站的规模大,而内部光伏母线和发电模块,如果采用光束联接,可以最大限度地减少区域发电模块故障的损失,但增加了开关柜和电缆的数量。使用“T”连接可以大大节省开关柜和电缆的数量。人员可根据具体经济技术情况确定收集次数。一些建设项目光伏电站需要综合布线方案,如电缆桥和直埋布线,电缆桥可以随地形布线,利用地形的优点,但为了保护电缆,桥最好采用光纤桥或电镀桥。区域光伏电缆平面上的光伏系统应直接埋设,直接敷设应设置在冻土下方,地面光伏系统位于西北地区,冻土多种多样且深厚,如果直接埋设工程量大。在这种情况下,如果将电缆保护管从冻结层铺设到非冻结层,以保护电缆免受损坏,则使用冷缆更合适。这样可以减轻项目的经济压力,同时保护电缆的安全运行。

3.3直流配电系统

随着直流配电关键技术的逐步突破，在建筑内采用低压直流配电系统被认为是未来建筑供配电系统的发展趋势，原因主要有以下几点：1）减少损耗。直流配电线路传输效率高、损耗低、节省线路、不需要无功补偿、模块化程度高，相较于交流电路减少了直流设备与配电网的交直转换环节，且直流配电更容易实现系统扩容与故障隔离，减少了相应设备的投资，更加具有经济效益。2）适配性越来越高。直流系统与电气智能化技术结合应用可以使系统控制更加简单。光伏产生的电力是直流的，如LED照明、洗衣机、冰箱、手机等末端设备也是直流的，直流设备遍布我们生活的角落。3）更加安全。从安全的角度来看，直流配电系统尤其适合在幼儿园、中小学、养老类公寓等建筑推广，直流系统采用高阻接地的方式，当人接触单极导线时不会形成回路，且末端通常采用特低直流电压，即使人与其发生接触也不会影响生命安全。

结束语

建筑工程体量庞大,其中水电结构复杂且包含多种类别的子系统,具有较高的能耗水平。现如今,节能减排要求不断提升,建筑设计必须重点考虑节能减排问题,优化传统电气工程结构。光伏新能源技术具备多重优势特点,能够为城乡电网稳定、安全运行提供保障,是推动现代智能建筑一体化发展的重要技术。

参考文献

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