太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用分析
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摘 要：太阳能光伏发电技术主要是依照光生伏特效应，借助太阳能电池板，将太阳辐射的光能转化为电能，具有设备简单、稳定可靠、清洁可再生的特点，因此被广泛应用在现代建筑中，是绿色建筑施工中一种非常重要的技术手段。本文结合具体的工程实例，就绿色建筑中太阳能光伏发电技术的应用进行了分析和讨论，希望能够太阳能光伏发电技术的研究和应用提供一些参考。
关键词：太阳能;光伏发电技术;绿色建筑;应用
可持续发展理念不断深化背景下，建筑行业开始朝着绿色、环保、节能的方向发展，在建筑工程建设中，绿色建筑、节能建筑成为了现代建筑的主流趋势，对于各类先进技术的需求也在不断提供，将太阳能光伏发电技术应用到绿色建筑中，能够顺应绿色建筑在施工和使用过程中对于节能降耗的需求，减少环境污染问题。
1 太阳能光伏发电技术概述
太阳能光伏发电技术的理论依据，是光生伏特效应，利用相应的太阳能电池，将太阳光能直接转化为电能，而无论其是自成系统，还是并网发电，太阳能光伏发电系统都应该包含太阳能电池板、控制器以及逆变器三部分。因为本身不涉及机械部件，太阳能光伏发电系统的安装和维护都非常简单，理论上能够将其应用到任何存在电能需求的场合。在实际应用中，太阳能电池板可以将太阳能转化为直流电，然后经由相应的逆变器，将直流电转化为交流电，再利用配电箱完成电能分配，将其中一部分电能供应给建筑本身，多余的电能则可以传输到公共电网，而当遭遇阴雨天气，或者夜间发电量不足时，可以由公共电网提供电能供应。通过这样的方式，能够有效减少建筑使用过程中对于传统能源的消耗，从而满足建筑节能降耗的需求。[1]
2 太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用
2.1 工程概况
某商业办公建筑占地面积达到1.7万m2，总建筑面积8.8万m2，共有5栋高层办公楼，办公楼前两层为商铺，三层及以上为办公区域。在建筑规划设计过程中，已经申报了相应的绿色建筑二星级设计标识，而依照我国对于绿色建筑的相关规定，在建筑中至少需要采用一种可再生能源。从建筑所处区域、成本等方面进行综合考量，在太阳能光伏发电系统、太阳能热水系统以及地源热泵系统之间进行对比分析，最终决定在建筑中采用太阳能光伏发电系统，其本身不仅安全可靠、无任何污染物排放，而且能够为建筑提供相应的电能供应，虽然在夜间不可用，不过办公区域夜间对于电能的消耗并不大，而且可以由公共电网提供夜间的电能供应，5栋高层建筑楼顶都存在有可供利用的空间，在实际操作中有着良好的可行性。
2.2 技术应用
太阳能光伏发电系统在该工程项目中的应用主要是为建筑地下室、走廊等提供照明用电，在对系统进行设计的过程中，应该强调合理性、实用性、可靠性和经济性，一方面必须切实保证系统配置的科学性，另一方面也必须确保系统能夠实现长期稳定运行，满足建筑照明的用电需求。应该在满足用电需求的情况下，使用尽可能少的太阳能电池组件功率，对系统运行的可靠性和成本进行协调，保证经济效益的最大化。
2.2.1 明确系统位置
对商业办公楼进行全面分析，发现在屋顶上存在多处挑空区域，南侧空间较大，能够满足太阳能电池板的安装需求，因此，在进行太阳能光伏发电系统规划设计的过程中，可以将光伏组件设置在屋顶南侧区域，为了避免光伏组件被遮挡，可以适当对其进行架高处理。
《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》（JGJ203-2010）的相关要求，在对太阳能光伏组件进行设置的过程中，必须确保前排光伏组件于冬至日的上午九点到下午三点之间不会对后排光伏组件形成遮挡，可以借助相应的Ecotect软件开展相应的遮挡分析，最终将相邻两排光伏组件的距离控制在1400mm。在工程项目中，共需要安装320块光伏组件，均匀分布在商业办公楼南侧屋顶，总占地面积为523.76m2，总安装功率300.8kW。太阳能光伏组件在将太阳光能转化为直流电后，经由相应的输配电网络传输到设置在地下室的配电房，借助逆变器转化为380V交流电，电能并不上传到公共电网，而是全部并入到变压器负载端。
2.2.2 确定应用范围
一般情况下，太阳能光伏发电都是作为常规能源的补充，在通信电源、边远地区居民生活以及环境保护等方面发挥着积极作用，但是这并不表示太阳能光伏发电就比传统火电优越，因为其本身能量密度较低，而且稳定性不足，通常只能应用于三级负荷，保罗照明用电和普通插座用电，对于一二级负荷并不适用。
2.2.3 计算年发电量
太阳能光伏系统的年发电量与所处区域维度倾角平面年总辐照量Q（Q=1205.94kWh/m2），光伏发电板面积Ac、光电转换效率η1以及综合发电效率η2密切相关，相应的计算公式为
代入相关数据后，可知En=1205.94×523.76×15%×80%≈7.71（kWh）。
3 结语
新时期，伴随着绿色建筑的推广和普及，太阳能光伏发电技术在绿色建筑规划设计和施工中得到了广泛应用，能够有效减少污染物的排放，顺应可持续发展的客观要求。不过在实际应用中，因为太阳能光伏发电技术的成本回收周期较长，如果将其应用在商业办公建筑中，会导致成本的增加，需要政府部门对相关政策进行完善，鼓励建筑企业构建相应的太阳能光伏发电系统，同时督促技术部门做好深入研究，在提高产品效率的同时，降低成本，为太阳能光伏发电技术的推广提供良好保障。
参考文献：
[1]王劭辉.太阳能光伏发电与建筑一体化技术在节能建筑中的应用[J].绿色环保建材，2018，（05）：50，54.
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