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摘要：在绿色建筑中对光伏发电系统的应用能够使绿色建筑自身性能有效提升,不管是舒适度还是节能性都将能够得到有效提升。在绿色建筑中应用该系统已经成为今后发展的必然选择。本文将对光伏发电系统自身的概念结合来对其在绿色建筑中的具体应用情况以及如何实现节能进行应用。通过本文对其分析，从而对此能够使得人们有深入认识。
关键词：光伏发电；绿色建筑；屋顶
引 文：当前能源形势日益紧张,人们面临的问题也越来越多。传统石化能源已经难以满足人们不断高涨的能源需求。在此种背景下开发新能源,尤其是开发太阳能就成为缓解能源紧张的重要趋势。从建筑行业自身情况来看,绿色建筑已经成为该行业未来发展的必然趋势。节能是绿色建筑的典型特征,为了实现节能,在工作中就要应用到光伏发电系统,光伏发电系统在实际工作中的应用对于实现绿色建筑的理念具有重要地促进意义。
1光伏发电系统的概念
了解光伏发电系统自身的概念是实现科学应用的重要前提,所谓光伏发电实际上就是要根据光生伏特效应利用半导体把太阳能转换成电能。这项技术的本质实际上就是一种能量转换技术。完整的光伏发电系统主要包括控制器、太阳能电池板、保护装置、逆变器以及自动转换开关。这些元器件在光伏发电系统中发挥着各自不同的作用。太阳能电池板是其核心不见,该部件的主要功能就是要太阳能转化成电能并进行储存。
2在绿色建筑中的应用
从当前的实际情况来看光伏发电系统已经被应用到了绿色建筑的各个部位当中,在实际工作中所发挥的作用也是不一样的。
(1)在屋顶中的应用。光伏发电系统在绿色建筑屋顶中的应用,目前利用程度还不高,还有待深化。在实际应用过程中则是可以充分利用建筑屋顶的地理优势,把太阳能电池板设置在屋顶上。这样角度和遮挡问题就无需考虑。与此同时太阳能电池板还能够作为通风管道的隔热层以及顶层建筑的遮阳板。为了能够保证其正常运行,在工作中对雨雪天气所可能产生的影响就需要充分考虑进去,要采取适当保护措施。对于雨雪堆积的问题,在工作中主要是通过设计屋顶倾角的方式来解决。在选择电池板的过程中要真正选择一些具有一定强度的材料,这种材料要能够真正抵挡不大冰雹等影响。此外还必须要做好防雷措施,雷电灾害对整个光伏发电系统是会产生深刻影响的。这一点是人们在工作中不可忽视的。
(2)在公共照明工程中的应用。绿色建筑中公共照明是其中重要组成部分,占地要求大、对灯光亮度要求不高、分布面广是公共照明工程的典型特征。常规电源输电线路分布难度非常大,成本也比较高。同常规电源系统相比光伏发电系统则是根据实际环境组成的若干个独立供电系统,构建这样一种系统将能够根据负债来确定供电系统容量。这样就能够根据绿色建筑自身要求来对公共照明系统进行科学调整和布局,这样不仅在经济上有优势,同时景观效果也将能够取得非常好的效果。通过光伏建筑一体化产生电力不仅能够给住宅小区用电,同时还能够给公共设施诸如电梯、楼梯提供照明。
(3)在天窗中的应用。光伏发电系统在天窗中的应用也是近些年来的一种重要现象。在绿色建筑中天窗的主要作用是为了采光以及避免阳光直射到某一区域。如果在绿色建筑中天窗采用光伏发电系统将能够真正提升采光遮阳效果,还能够发电供建筑物使用。对于天窗光伏发电系统的设计,在工作中主要是要把太阳能电池板设计成井格型,同时还必须要能够充分利用光的折射从而达到采光目的,要最终有效提升采光率。这是人们需要注意的一点。
(4)其他部位的应用情况。实际上光伏发电系统能够在绿色建筑中应用在多个方面,遮阳板、遮雨棚都可以采用太阳能电池板。在这些位置的应用不仅能够满足建筑物自身的功能需求,同时还能够实现太阳能发电,对于节约其他能源的消耗是具有重要意义的。在具体设计过程中则是应该注意到防雷击、防撞击、防水以及防火等问题。这样做是为了能够真正提升应用水平。
3绿色建筑的节能
光伏发电对于实现绿色建筑的节能具有非常重要的意义。建筑能耗在很大程度上可以通过应用光伏发电系统从而达到降低目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆光伏发电系统对于绿色建筑的节能意义主要是体现在以下几个方面:
(1)太阳能水泵。太阳能水泵本身是不需要蓄电池的,在工作中主要是通过太阳能电池板来直接带动水泵工作。对于那些大型光伏水泵站而言通常是设置有逆变器的,在实际应用过程中则可以把太阳能电池板的直流电转变成交流电,之后利用交流电机来带动水泵工作。太阳能水泵运行费用低、寿命长、维修少是其典型优势。在今后发展中这项技术所发挥的作用将会越来越重要。
(2)光伏遮阳构件。光伏遮阳构件通常是安装在受阳光照射最强烈的部位。该部件的应用将能够有效发挥其遮阳和发电这两方面作用。从以往经验来看光伏遮阳有自动跟踪和固定两种类型,固定光伏遮阳是根据建筑物的地理位置设计最佳的朝阳角度,有效地收集太阳能;自动跟踪光伏遮阳是根据太阳高度角、方位角的变化,自动跟踪最佳的朝阳角度,从而最有效地收集太阳能。
(3)光伏建筑一体化BIPV指的是光伏建筑一体化。BIPV是一种新能源利用方式,能将太阳能光伏发电与建筑相结合,利用了建筑屋顶的闲置空间,组装太阳能光伏发电模块,满足或者补充电力需求。BIPV模式与建筑物幕墙相结合,以获得更多的阳光和电力。BIPV在建设初期成本较高,随着我国财政对BIPV项目的大力支持,我国将大幅扩大BIPV技术的应用。光伏建筑一体化的优势是:清洁能源,节能并减少环境污染;太阳能光伏发电主要是依靠吸收太阳光来进行发电的,而以往的发电技术不是依靠燃烧煤炭资源就是水力发电,所以相比之下,太阳能光伏发电技术是一项清洁、无污染的技术;一旦市政发生特殊情况例如地震,太阳能光伏发电能够满足建筑的需求,不会因为市政电网的中断而断电。
(4)风能和核能在绿色建筑中的应用。风能利用成本低,建造费用同火力发电相比是非常低的。风能本身可再生且不会污染环境。这项技术的应用将有助于绿色建筑的节能。在科学技术快速发展的背景下核能在绿色建筑节能中的应用也将会起到越来越重要的作用。对于实现快速节能具有重要意义。
4案例
以上海地区一个绿色建筑示范工业园屋顶光伏系统的设计为例，选择并网运行模式，可利用的屋顶面积约为5000m2，采用1496块1.6m*1m的光伏组件，最大输出功率为250W，装机容量374kWp。22块组件为一串，共68串，每12串接入同一个汇流箱，不同建筑之间不宜共用汇流箱，所以项目总计使用7个汇流箱。所有直流线路接入园区的配电间的直流配电柜内，采用一个550kVA的三相逆变器，满载MPPT电压范围为450-850V，最大输入电流为1200A。
光伏组件分别安装在2个车间、1个办公楼的屋顶以及停车场顶棚上，组件的安装倾斜角度为25°。上海地区的年太阳辐射量约在4700MJ/m2，则每块太阳能光伏组件年发电量为421.2kWh，1496块光伏组件的年发电量为630115kWh。逆变器平均效率为96%，其他传输损耗加上光伏设备维修保养停运的损耗，系统的效率按80%计算，光伏系统的年发电量可以达到500000kWh以上。根据《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法》，分布式光伏的“度电补贴”金额为工、商业用户0.25元/kWh，补贴时间为5年，上海市的脱硫燃煤电价为0.4593元/kWh。《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》国家补贴为0.42元/kWh，期限为20年。本项目光伏组件设计使用寿命为25年，系统设计使用年限为25年。预计7~8年可收回投资，其余工作年份收入即为收益。
5结束语
光伏发电系统在绿色建筑中的应用对于实现建筑节能,提升建筑物自身性能有重要意义。在今后工作中对于这样一种系统应该进行深入研究。这样做是为了能够更有效地提升绿色建筑的实用性。
参考文献：
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[3]马一鸣.太阳能光伏发电的应用技术[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2008,04:301-305.
论文作者:闫章明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
标签：光伏论文; 建筑论文; 太阳能论文; 系统论文; 电池板论文; 屋顶论文; 节能论文; 《电力设备》2017年第13期论文;