摘要：随着经济全球化的发展，太阳能光伏发电技术作为新能源可持续发展的生物，其得到了普遍的应用。光伏发电成为利用太阳能发展能源最主要的方式之一，加强太阳能光伏发电系统的研究，不但对解决与能源供应和环境恶化之间的相关问题有重要意义，还对开拓光伏发电系统领域和掌握有关的先进技术具有十分重大的意义。本文就对太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用措施进行深入探讨。
关键词：光伏发电；太阳能；绿色；建筑
随着全球能源危机的凸显，公众对能源供应和环境保护的意识日益增强，寻找可靠的可再生能源迫在眉睫。太阳能是地球上的主要能量来源，是最具开发前景的可再生能源，是符合可持续发展战略的理想能源，也是发展低碳经济的必然选择。光伏发电技术是利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能，它不需燃料，对环境没有污染，是清洁、环保、可持续供给、最具开发前景的可再生能源。
1、太阳能光伏发电技术概述
太阳能光伏发电系统是通过太阳能电池将太阳辐射能转换成电能的系统。太阳能电池是太阳能光伏系统中的基本装置，也是发电系统中价值最高的部分。在有太阳光照射的情况下，太阳能电池通过吸收太阳光能产生光电效应，把太阳光能转换成为电能。通常一个单体太阳能电池只能产生大约0.5V的电压，远低于实际使用所需的电压，不能直接作为电源使用。作为电源时须将一定数量的单体太阳能电池通过导线串、并联连接和严密封装成组件，形成具有一定输出功率的光伏方阵。太阳能光伏发电系统分为并网光伏发电系统与离网光伏发电系统两大类。并网光伏发电系统所发电能馈入电网，与离网太阳能光伏发电系统相比省掉了蓄电池，节省建设投资与维护费用，是太阳能光伏发电的发展方向。并网光伏发电系统由光伏方阵、并网逆变器、控制器组成。光伏方阵将太阳能转化为直流电能，通过并网逆变器直接将电能输入电网。并网光伏发电系统根据设备及安装情况分为集中式和分布式两种形式。集中式并网光伏发电系统是通过构建大型并网光伏电站，将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。分布式并网光伏发电系统原地发电、原地用电，使输电成本和损耗变得最小，在一定距离范围内可以节省常规电网的投资。离网光伏发电系统由光伏方阵、逆变器、控制器、蓄电池组成。系统以光伏方阵为发电部件，通过控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电。在没有太阳光照射时，通过控制器由蓄电池组给直流负载供电;蓄电池还可直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。控制器具有控制充放电、反向充电保护、过流保护、过载保护、短路保护作用。离网光伏发电系统可作为独立的解决方案，替代柴油发电机，提供可靠的、清洁和成本低廉的电能。在离网光伏发电系统中，蓄电池是仅次于光伏方阵的组成部分，它对系统性能的可靠性影响最大。在光伏发电系统的整个寿命期内，如果考虑更换蓄电池，其成本与光伏方阵的成本相当，所以，发展新的储能技术和先进的控制技术是降低太阳能光伏发电系统成本的重要途径。目前还没有哪种蓄电池能完全适合所有的光伏发电系统，许多因素影响着光伏发电系统中蓄电池的选择和性能。
2、太阳能光伏发电系统在建筑中应用的优势与不足
2.1优势
(1)环保性，清洁性。太阳能直接把光能转换为热能、电能，为物理方式进行运作，与传统能源的方式相比较，能源利用过程中不存在化学反应，即太阳能在使用过程中，不会产生二氧化碳、硫化物等有害物质。(2)较高的安全性。光伏发电相较于传统火力发电更安全，其并网的电压一般稳定在220V以下。(3)寿命较长，可靠性高。太阳能光伏发电系统充分利用建筑物的屋顶铺设太阳能光伏发电板、制热装备组成分布式的能源供应系统，一旦灾害发生时，部分区域受到破坏时，不会影响其他区域，能够最大限度地保障社会各种生产、生活活动的运行。(4)资源充足，潜在经济性高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我国太阳能资源较为丰富，近几年光伏发电也发展的较为迅速，光伏市场已步入由边远农村向井网发电和与建筑结合供电的发展路程，光伏发电已逐渐由补充能源走向替代能源，且未来还有巨大的市场潜力。
2.2不足
(1)造价及发电成本高。目前为止，光伏发电的成本仍然是其他常规发电方式(如火力和水力发电)的几倍，这是制约其广泛应用的最主要因素。(2)受气候环境影响较大。地理位置不同、气候不同，使各地区日照资源相差很大。光伏发电系统只有应用在太阳能资源丰富的地区，其效果才会好。
3、太阳能技术在现代建筑中的应用展望
3.1光伏光热一体化系统
新加坡Canberra私人公寓太阳能光伏发电系统是太阳能光伏与建筑的结合，近年来，随着太阳能技术的发展，在建筑中不仅仅单一地利用太阳能的光伏或者光热效应，而是光伏和光电一体化利用，提高了太阳能的转化率和利用率。目前太阳能光伏电池板的光电转化效率只有17％左右，转化效率受电池板温度的高低影响很大，温度越高，发电效率越低。为尽可能使电池效率保持在较高水平，可以在电池背面敷设流体通道带走热量以降低电池温度，这种把太阳能光伏电池板和太阳能集热器两者结合起来，既能发电又能提供热能的系统即为光伏光热一体化(PV／T)系统。最新的太阳能光伏热电板技术，通过石墨导热层可以有效地将电池板的废热输送给毛细管，进而收集废热，因此可同时提高集热板的集热效率和发电板的发电效率。而且毛细管的利用可以实现无动力循环，解决了在光伏电池板后加冷却空气、冷却水的放风机或水泵的能耗高的问题。研究表明，光伏光热一体化系统综合性能效率大于60％，比单一热水系统或光伏系统效率有显著提高。因此，在太阳能光伏系统发电的同时，太阳能光热系统采集热量，可以用来提供热水，提供制热和制冷等作用。这就实现了用太阳能全方位地解决建筑内热水、采暖、空调和照明用能，能够进一步节能，是一种比较理想的方案，也是今后发展的趋势。目前，关于这方面应用已经开始逐步实现。
3.2光伏建筑一体化技术
目前，在世界范围内，都在大力发展太阳能光伏建筑一体化技术。太阳能光伏建筑一体化(BIPV)技术即将太阳能发电(光伏)产品集成或结合到建筑上的技术。BIPV(BuildingIntegratedPhotovoltaic)技术不但具有外围护结构的功能，同时又能产生电能供建筑使用。太阳能光伏建筑一体化≠太阳能光伏+建筑。所谓太阳能光伏建筑一体化不是简单的“相加”，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系进入建筑领域，纳入建设工程基本建设程序，同步设计、同步施工、同步验收，与建设工程同时投入使用，同步后期管理，使其成为建筑有机组成部分的一种理念、一种设计、一种工程的总称。这种一体化包括：一体化设计。设计的内容应包括建筑和光伏系统，也应包括其他需要的器件和结构，并把建筑物的墙体和房顶分解为结构模块一体化概念的内涵；一体化制造。建立专用的生产线，并用该生产线，对设计好的建筑结构模块，进行大规模高效率低成本的制造；一体化安装。用电动吊装设备，把生产出的结构模块集中安装成房屋。
4、结束语
利用太阳能其光伏发电这一系统去对传统能源进行替代，可以使各个污染物其排放被有效减少，但也存在由于商业类的办公建筑于房地产的销售市场中竞争能力比较薄弱，应用绿色建筑等相关技术会使得成本在一定程度被增加进而使建设单位对光伏发电这一系统进行应用的意愿降低这一问题，因此目前还需要政府去实施相关的鼓励政策，对那些应用了光伏发电这一系统的相关建设单位进行政策上的奖励。
参考文献
[1]齐保才，王光庆.太阳能光伏发电与建筑一体化技术在绿色建筑中的应用[J].住宅产业，2017（12）：48-49.
[2]张丽娟，田国华，刘伟.太阳能技术在绿色建筑中的应用及节能分析[J].江苏建筑，2017（05）：97-99.
论文作者:张象露
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
标签：光伏论文; 太阳能论文; 系统论文; 建筑论文; 电能论文; 技术论文; 蓄电池论文; 《基层建设》2020年第1期论文;