摘要：目前，我们国家的经济迅速发展，这促使了人民生活水平的提高，从而带动了我们国家产业的发展。建筑产业的突飞猛进发展，对资源、能源的消耗越来越多，造成资源紧张。在建筑产业当中，电能的损耗是最为严重的一个部分，因此，对其进行节能减排尤为重要。除了进行节能减排之外，还可以利用新的、可再生的、绿色的、环保的能源对其进行利用升级，而光伏能源就是一个很好的选择。
关键词：建筑电气；光伏新能源；应用
一、光伏新能源技术及工作原理
能源是经济增长和社会进步的基本驱动力之一，当前各国对能源的消耗和需求均不断加大，对石油、天然气、煤炭等天然滋养的依赖度均较高，如果建筑中能耗较高，能源利用率低，不仅会造成能源浪费，同时会对环境构成严重污染。
太阳能是一种绿色无污染的清洁能源，具有资源丰富、无污染、可再生等优势，由于目前成本不断降低，已成为当前各国竞相开放的新型能源之一。目前已经进入商业化竞争的光伏发电产业按电池技术路线分类主要分为晶体硅光伏电池、薄膜光伏电池和聚光光伏电池。其中晶体硅光伏电池是目前发展最成熟的在应用中居主导地位。太阳能电池根据所用材料的不同，还可分为：硅光伏电池、多元化合物薄膜光伏电池、聚合物多层修饰电极型光伏电池、纳米晶光伏电池、有机光伏电池等。光伏新能源具有无噪声、易维护、无污染且组装方式多元化等优势，在建筑中应用日益广泛。光伏新能源发电技术的基本工作原理为在光照条件下通过太阳能电池板的光电效应产生电能，太阳能发电系统所发的电能经逆变器实现直流交流转换，再通过并网设备完成并网。
二、建筑电气节能的主要现状
2.1目前建筑电气节能的主要手段
目前建筑电气节能的主要手段是：1）优化供电半径，通过合理选择配电变压器，使得供电半径尽可能的减小，以达到降低导线有功和无功损耗。2）优化用电设备的功率因数，由于设备的用电特性，目前主要是通过选择节能用电设备、增加补偿电容等方案实现提高用电的功率因数，以达到降低损耗的目的。3）优化用电设备，根据机电设备的特性，通过增加变频器、抑制谐波等手段，优化用电质量。4）调节用电峰谷，通过储能设备，鼓励错峰填谷的用电策略，从而实现平稳使用、整体节能的效果。
2.2现有能源利用率低
就目前建筑节能现状来看，能源利用率低是一个普遍存在的问题。从目前调查的情况来看，由于受标准规范不能满足实际变化要求、整体系统配置是否最优、电气设备性能的不统一以及实际工作人员的节能意识等多方面的影响，建筑能源的率用目前普遍为40%至60%，具有极大的提升空间。所以从节能的角度来看，建筑要进行节能，尤其电气性能的提升，如何积极利用新技术或新措施来提高能源的利用效率是非常关键的，通过提高利用效率，减少能源的供应量，从而达到最终节能的目的。
2.3节能的主要措施及方法
目前主要节能措施方法为两种：一是从元件角度，不断提高各个单体用电设备的性能，通过使用更高性能的原材料，如减少变压器及电动机中的磁损及铁损、降低照明中的热耗并提高照度、使用各种电子节能设备等等方法，从而降低各个单体的有功及无功损耗，达到节能的目的。二是从系统角度，采用各种智能控制设备优化用电时间、合理配置用电系统、使用各种储能方法来达到节能的目的。而光伏发电作为一个分布式电源点，充分改善用电系统，并同时为储能提供了另一种电源方案，因此在建筑电气节能中具有极大优势。
2.4 能源的综合利用前景
随着能源综合利用的不断发展，分布式电源、冷热电三联供及微电网的不断推出，使得能源如何最大化使用成为热门研究对象。而光伏在建筑中具备天然的清洁能源、可近距离使用、低线损以及无使用成本的特性，始终在建筑节能中的各种能源使用中占据一席。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此如何在建筑节能中结合各种形式、并最大化发挥光伏作用，是大家不断探索的动力。
三、太阳能光伏发电技术的应用
3.1独立光伏发电系统
独立光伏发电系统是不与公共电网系统相连而孤立运行的发电系统，通常建设在远离电网的边远地区或作为野外移动式便携电源，比如公共电网难以覆盖的边远农村、海岛、边防哨所、移动通讯基站等等。由于太阳能发电的特点是白天发电，而负荷用电特性往往是全天候的，因此在独立光伏发电系统中储能元件必不可少。尽管其供电可靠性受气象环境等因素影响很大，供电稳定性也相对较差，但它是解决边远无电地区居民和社会用电问题的重要方式。
3.2光伏建筑一体化
“光伏发电与建筑物集成化”在1991年被正式提出，是目前世界上大规模利用光伏发电的研发热点。光伏与建筑相结合主要有两种形式:一种是在建筑物屋顶安装光伏器件，光伏阵列与电网并联向用户供电，形成用户联网光伏系统。第二种形式是将光伏器件与建筑集成化，在屋顶及墙面安装光伏电池板，用光伏发电的玻璃幕墙代替普通的玻璃幕墙，由屋顶和墙面的光伏器件直接吸收太阳能，这样既可以做建材又可以发电，进一步降低光伏发电的成本。目前已研制出大尺度的彩色光伏模块代替昂贵的墙体外饰材料，不仅实现以上目的，还可使建筑外观更具魅力。
3.3光伏发电与LED照明的结合
LED照明，也称固态照明。LED是发光二极管，是半导体材料制成的组件，可将电能转换为光能。基于LED技术的半导体照明，具有高效、节能、环保、长寿命、易维护等显著特点。光伏LED照明技术是将光生伏特效应原理应用在照明上，即利用太阳能电池将太阳能转换成电能，再用LED照明装置将电能转换为光能。光伏发电技术能与LED照明完美结合关键在于两者同为直流电、电压低并能互相匹配等特点。两者结合不需要变频器将光伏电池产生的直流电转化为交流电，因此大大提高了整个照明系统的效率，同时也可借助于并网技术或可充放蓄电池，所具有的优势是显而易见的。
3.4农业光伏电站
随着农业产业规模化不断提升和应用，农业大棚模式逐步推广，从原本简单的种植大棚、逐渐发展到温室及养殖大棚。农业规模化生产将产生大量的大棚，而棚顶面积则处于闲置状态，存在二次使用的可能性。而光伏大棚的大面积结合使用，即可充分节约土地，在成本增加不大的情况，可使得土地产生较高的二次价值的提升。光伏大棚同时还可以给大棚基地的照明及供热提供电源，从而达到自给自足、余电上网的合理补充模式。而从充分利用水面的渔光互补光伏电站则是另一种节约土地的应用方案。
结语
由于建筑电气的能量消耗是全球气候变化的重要影响因素，从目前发展来看，不论从宏观规模化应用上来说，与建筑节能可达到较高的匹配度的分布式光伏建筑一体化以及农业光伏大棚；还是从微观层面上解决具体方案的应用于照明和边远地区离网微网电站；都能够达到在较短距离内使用低运行成本的清洁能力的优点。因此通过使用光伏新能源来实现降低能耗，从而达到对建筑电气进行节能减排目的，是目前有效手段之一。
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作者简介：蒋克勇（1975.09-），男，安徽无为人，华北电力大学电气工程专业硕士，高级工程师，单位：安徽省电力设计院。方向：发输变电和新能源光伏、风电方向。
论文作者:蒋克勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/16
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