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新能源光伏发电助力建筑电气节能减排探讨

2023-09-12 134 上传者：管理员

摘要：不断提升我国新能源光伏发电的水平，无疑可以降低对传统化石能源的需求，并且有助于改善我国生态环境质量，因此有必要提高对新能源光伏发电的重视程度。在建筑电气节能减排工作中，加强新能源光伏发电技术的推广应用，可以有效降低建筑能耗，对于实现建筑电气节能减排目标起到助力作用。基于此，文章深入探讨了新能源光伏发电技术的原理与优势，以及助力建筑电气节能减排的意义，希望可以进一步加快新能源光伏发电在建筑行业发展的步伐。

关键词：
光伏发电
建筑电气
新能源
电气节能
节能减排
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引言

近年来，我国建筑行业逐渐进入高速发展阶段，越来越多的建筑工程拔地而起，极大地提升了城市现代化水平，但随之而来的是能耗指数级增长，环境污染日益加剧。在各类建筑工程项目中，将新能源光伏发电系统与建筑工程相结合，不仅可以大大增加光伏发电装置的装机量，利用新能源代替一部分旧能源，而且又能更加清洁环保，有助于改善生态环境，促进城市健康、快速地发展。碳达峰、碳中和发展目标的提出，要求建筑行业完成低碳转型工作，加快实现建筑电气节能减排目标，全面推进新能源光伏发电系统在建筑工程中的应用，并努力提高光伏发电系统转换效率，具有十分重要的现实意义。

1、新能源光伏发电助力建筑电气节能减排的重要性

1.1新能源光伏发电的基本概述

光伏发电技术利用的是半导体材料的光电效应，将太阳能转化为电能，从而完成发电工作[1]。光伏发电技术可以对太阳能进行有效的利用，并且不会对环境造成污染与破坏，因此也为光伏发电技术的广泛推广和应用奠定了坚实基础。近年来，无论是国内还是国外，均加大了对光伏发电技术的研究力度。在我国，太阳能光伏发电技术的应用与我国节能环保发展的理念不谋而合，具有极大的应用潜能，在建筑电气节能减排中发挥着重要作用。作为建筑工程的设计、建设和管理者，其需要了解新能源光伏发电技术应用的意义，并在建筑工程设计方案中积极引入太阳能光伏发电方式，同时要重视新能源光伏发电设计人才队伍的培养，确保将太阳能光伏发电系统的优势充分发挥出来，助推建筑电气节能减排工作顺利实施。反之，如果不重视建筑工程中的节能减排工作，势必会导致电能过度消耗，进一步加剧环境污染问题，不仅对我国经济发展造成影响，也会对人民群众的生命健康产生极大的威胁[2]。

1.2新能源光伏发电助力建筑电气节能减排的意义

目前，国家及各地方政府为加快太阳能光伏系统在建筑工程中的推广应用，已制定了一系列与光伏发电系统有关的规范与标准，例如《建筑光伏系统应用技术标准》GB/T51368、《光伏与建筑一体化发电系统验收规范》GB/T 37655、《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB 55015-2021、《建筑一体化光伏系统电气设计与施工》15D202-4等，对此本文不作详述。随着新能源光伏发电技术的不断发展，建筑工程单位要积极响应国家及地方政府部门的号召，提高对新能源光伏发电技术的关注度，并将新能源光伏发电技术与建筑电气设计相结合，使用太阳能转化的电能为建筑工程供电，在保证建筑中各类电气设备安全使用的同时，有效降低对传统能源的依赖程度，加快实现建筑电气节能减排目标[3]。

2、建筑电气节能减排的原则

在建筑电气节能减排工作中，为了使该工作目标能够快速实现，必须要注意遵循以下工作原则。第一，遵守相关规范及标准，合理规划建筑用能用电，按照分类分项进行实时监测和控制，便于及时发现电能资源的过度损耗问题，并分析其产生的原因进而解决问题，确保电气节能减排工作目标可以高质量实现。第二，建筑工程人员要高度重视节能环保设计工作，把握节能环保设计工作的核心内容，不断加强对节能环保新技术新产品的认识和学习，利用新技术、新方案、新产品来提高建筑电气节能减排水平，从而降低建筑电气使用成本和运行能耗，提升项目整体的经济效益[4]。第三，各类建筑工程不仅要重视经济效益，还要以节能环保原则为准则，选用电气节能环保型产品，大力发展绿色建筑，提升建筑工程周边生态环境质量，为大众提供宜居的环境。众所周知，太阳能取之不尽用之不竭，且太阳能光伏发电系统技术已经相对成熟，设备稳定可靠，经济回收成本高，同时符合建筑电气节能减排的各项要求，因此可切实广泛应用到各类建筑工程项目中。

3、新能源光伏发电技术原理及系统组成

3.1光伏发电技术原理

太阳能光伏发电技术，是利用光生伏打效应将太阳辐射能量高效转化为电能的过程。光伏发电系统通常由众多组件构成，包括太阳能光伏组件、汇流箱、逆变器与变压器等，通过有功和无功控制系统、监控系统以及功率预测系统，实现太阳能到电能的有序、稳定、可靠地转化，并能够将产生的电能输送到电网中，从而满足用电需求。如下图1所示，在白天有日照时，并网发电系统通过光伏组串将接收到的太阳辐射能量经过DC-DC转换后变成高压直流电，再经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。在建筑工程中广泛运用太阳能光伏发电系统，可以有效地降低各类建筑中传统电能的使用比例，对于实现建筑电气节能减排工作目标能够起到直接的帮助作用[5]。

图1太阳能光伏发电系统原理

3.2光伏发电组件分类及比较

目前国内已经实现工业化生产且工艺相对成熟的太阳能光伏组件类型包括单晶硅、多晶硅以及非晶硅薄膜类，各组件的性能及其主要特点如表1所示。相比之下，单晶硅、多晶硅光伏组件转换效率高，性能稳定，运行维护简单，目前应用最为广泛；非晶硅薄膜类光伏组件的转换效率相对偏低，但其弱电响应能力强，成本低廉，且与幕墙、采光顶结合得较好，在未来5～10年内具有很大的发展潜力。

表1太阳能光伏发电组件性能比较

3.3光伏并网逆变器原理及分类

逆变器作为光伏发电系统的重要组成部分，其主要作用是将光伏组件发出的直流电转换成交流电。目前，市面上常见的逆变器主要为微型逆变器、集中式逆变器和组串式逆变器；而影响光伏系统逆变器选择的因素有效率、成本（建造、维护）、可靠性等。各类型逆变器的性能比较如表2所示。

表2各类型逆变器性能比较

3.4光伏发电监控系统

光伏发电监控系统，即发电监管设备，可对太阳能光伏系统中的光伏电池阵列、汇流箱、逆变器、交直流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备进行实时监控和控制，通过多种样化的图表及数据快速掌握光伏发电系统的运行情况。其友好的用户界面、强大的分析功能及完善的故障报警机制能够保障太阳能光伏发电系统的安全可靠和稳定运行。与此同时，在控制器的帮助下，相关技术人员可以完成电量调节与控制工作，提高电能的利用效率，并且将多余的电能通过蓄电池存储起来，或上传至上级电网中[6]。

4、新能源光伏发电系统助力建筑电气节能减排的优势

为了响应“双碳”发展要求，建筑工程行业要重视“双碳”对于我国经济发展的重要意义，并积极制定“双碳”背景下的发展目标，采取措施不断降低建筑电气能耗，使我国能源结构可以更加高质量地完成转型升级，同时也能推动建筑行业朝着绿色、低碳的方向发展。因此，加强对光伏建筑一体化方面的研究，已经成为未来建筑工程行业发展的重要方向。相较于传统发电技术，新能源光伏发电技术的应用简单高效，并且不需要高昂的维护费用，施工建设时间短，使用寿命长，应用领域十分广阔。

4.1占地面积小、更加绿色环保

在建筑工程中，新能源光伏发电技术与其他发电技术相比，可以充分利用建筑屋面及幕墙资源，不会占用过多的建筑计容面积，极大地节约了使用空间，并且具有良好的安全性和高效的发电效率，同时还不会对外界环境造成污染，也更加绿色环保。

4.2零运营成本，寿命长

在各类型建筑工程中，太阳能光伏发电系统安装工期短、见效快；且一旦建成即可投入使用，基本上不需要进行太多的运营和维护，因此运营成本极低，投资回报周期也相对较短。此外，光伏发电组件的使用寿命比较长，可以长达20～25年，并且故障率也比较低。

4.3电能耗损比较小

对于常规民用建筑而言，太阳能光伏发电系统通常采用屋面单（或多）晶硅光伏组件、玻璃幕墙薄膜类光伏组件，或者将两种组件形式相结合，以实现原地发电、原地使用，极大地减少了长距离电力输送中的线路损耗。同时，由于光伏电池板阵列安装在屋顶上可以直接吸收太阳辐射的能量，从而降低屋顶的温升，因此减轻了建筑的空调用电负荷，直接降低了企业的能耗，进一步缩减了企业的运营成本。

5、将新能源光伏发电技术运用到建筑电气工程中的几点提议

5.1深刻认识到新能源光伏发电技术的重要性

作为建筑工程的设计、建设和管理者，应当深刻认识到新能源光伏发电技术的重要性，明确光伏发电技术对于实现建筑电气工程行业节能减排目标的深远意义，并要不断加强对新能源光伏发电技术的学习，确保可以规范合理地运用光伏发电技术，将光伏发电技术在实际建筑工程中的应用价值凸显出来，从而解决当前阶段建筑电气用电能耗过大问题，发挥节能减排的关键作用。

5.2培养高素质的光伏发电技术队伍

在建筑工程的设计、建设及维护阶段，为了进一步高质量落实新能源光伏发电系统的应用，需要加快培养光伏发电技术专业工作人员，采取有效措施提升光伏发电工作人才队伍的专业综合素质，使相关人员可以掌握光伏发电技术的核心内容，确保光伏发电系统的高利用效率，助力建筑工程节能减排工作目标的有效完成。此外，建筑电气工程设计工作需要满足国家及地方性规范标准的要求，同时要结合建筑工程的实际需求，有针对性地应用新能源光伏发电系统，并在实施过程中不断优化光伏发电技术的应用方案、系统架构及设备选型。这一举措一方面能够降低光伏发电技术的应用成本，另一方面可将光伏发电的核心价值充分发挥出来。

5.3积极规范新能源光伏发电技术的实施制度

在应用新能源光伏发电技术的过程中，建筑工程部门要制定科学合理的光伏发电技术实施制度，确保相关制度可以得到有效落实，同时积极提升相关工作人员的责任意识，避免光伏发电技术被盲目地施工和维护，进而引发安全事故。此外，在建筑电气工程施工阶段，要制定科学的施工流程，并对用电方案进行合理规划与设计，使光伏发电技术可以得到有效的应用，同时还要对光伏发电技术的应用情况开展阶段性的检查和维护，及时发现光伏发电技术在应用中存在的问题并加以妥善解决，确保光伏发电技术可以在建筑电气节能减排工作中得到高质量的应用和推广。

6、结语

综上所述，作为我国经济发展的支柱产业，建筑工程行业迎来了重要的发展机遇。但是随着建筑工程数量的日益增多，建筑电气能耗快速增加，不仅加剧了传统化石资源的消耗，而且也不利于生态环境质量的维护。因此，随着现代化科学技术的发展，新能源光伏发电技术应运而生，并且迅速得到了广泛应用。该技术可以有效降低建筑电气工程的用电能耗，同时可改善环境污染问题，打造真正的“绿色建筑”，并加快实现建筑电气节能减排目标，促进建筑行业的快速和健康发展。

参考文献:

[1]甄平利.光伏发电工程的技术分析与项目管理研究[J].设备监理,2019(8):28-29.

[2]李长耀.试论新能源光伏发电助力建筑电气节能减排[J].百科论坛电子杂志,2019(10):274.

[3]范凯兴.建筑电气节能中光伏新能源的应用分析[J].城镇建设,2020(9):360.

[4]黄德水.光伏发电技术及光伏发电项目施工管理分析[J].光源与照明,2022(5):128-130.

[5]王向明.新能源光伏发电助力建筑电气节能减排[J].海峡科技与产业,2018(9):29-30.

[6]袁杰.新能源光伏发电站项目建设管理思考[J].冶金与材料,2020(6):155-156.

文章来源:冯龙生.新能源光伏发电助力建筑电气节能减排探讨[J].上海轻工业,2023(05):80-82.