新能源光伏发电助力建筑电气节能减排分析

新能源光伏发电助力建筑电气节能减排分析

聂明

 中煤西安设计工程有限责任公司  710054

摘要：新能源光伏技术在实践应用过程中不会产生废气和废水等污染问题，是较为理想的一种可持续性新能源，在许多不同行业当中都有广泛应用。将光伏发电技术与建筑电气结合在一起可以更好地实现能耗节约，将传统建筑中繁重的发电供电装置转变为轻巧灵便的光伏板，对提升建筑电力系统的供电安全和稳定具有积极意义。分析建筑电气节能减排的需求及特点，结合新能源光伏技术的原理、优势，详细研究在建筑电气节能减排中的实践应用。

关键词：新能源；光伏发电；建筑电气；节能减排

引言：

由于煤炭、燃气等资源的储存量有限，在一定程度上限制了火力发电的供能上限，企业必须通过新的电力生产形式形成补充完善，更好地落实可持续性发展的战略要求。在房屋建筑中，电气系统的能耗应用占比过高，通过对其供电系统进行节能化改造，更有利于实现减排降耗的发展目标。部分设计人员在房屋建筑中增加了新能源光伏发电系统，逐步取代传统的建筑电气供能形式，通过对建筑工程的合理规划有效实现了节能减耗，有力推动了建工行业的现代化发展。

一、建筑电气节能减排的概述

在建筑项目的施工建设和运行维护过程中，电气系统的能耗占比超过了60%，且在公共区域内的许多电能应用存在着浪费的情况，必须通过技术优化和设计更新等方式来实现电气系统的节能减排，使建筑工程行业的经济效益得到更好的优化，这也是绿色建筑理念的重要实践应用之一。建筑电气系统的节能优化必须结合实际，做好整体设计与把控，特别是在供电系统的连接和配电设计中必须保证安全与稳定，避免对建筑电气的基础服务功能产生影响。不同性需求的电气系统在节能减排的技术应用和设计思路上存在一定差异，如在公共照明区域，应合理兼顾系统节能和照明亮度的需求，以最经济的节能方式来进行建筑电气系统的整体优化，依托楼宇供电系统来实现特定化的节能减排设计。

二、新能源光伏发电技术的技术原理及优势

新能源光伏发电技术是利用具有光电效应的特殊材料来实现从太阳能到电能的转换，如常见的龟板材料等，由于其存在较为特殊的能级结构，可以在捕获光子实现电子跃迁后会处于不稳定的激发态状态，多个光电子在定向移动的过程当中就会实现电能的产生，经过整流处理后可形成日常应用的交流电，多余的电能资源也可进行上网。光伏发电技术是一种无污染的可再生新能源技术，目前在我国西北多光照地区已有一定范围内的生产应用，对传统的火力发电形成了有效的补充[1]。光伏发电技术的并网上传会对原有的电网系统产生一定的波动影响，在进行电网连接过程中需要做好供电峰值的调控，利用逆变器和整流器等设备进行优化，使其和当前的地方电网系统之间形成稳固的连接。由于新能源光伏系统的光电转换效率较为理想，在目前许多高耗能行业当中都有一定范围的实践应用，也逐渐成了新能源技术当中的重要发展趋势之一。

三、新能源光伏发电技术在建筑电气节能减排中的应用实践

（一）减少电气能耗

在光电转换的生产过程中，光伏发电系统不会产生任何的废气废物，环保优势水平突出，光伏发电系统的能量来源较为广泛，建筑铁的任何外表面和屋顶位置都可以接收到光照，整个发电与应用的过程更加环保绿色，且不存在能耗用尽等方面的困扰。在将其与建筑电气系统进行连接的过程中可以更好地实现光伏发电能源的充分应用，包括楼宇的照明用电、生产用电等都能够予以满足，减少了建筑电气系统对火电的需求量及依赖性，更好地实现了建筑电气的节能减耗，也符合当前绿色建筑的发展趋势[2]。

（二）节约建筑空间

在实现建筑光伏一体化的发展进程中，光伏板材的支撑和安装充分利用了建筑屋顶和外表的空间，只需要在供电系统内增加逆变器和配电柜等设备即可，相较于传统的电气供电系统而言，更好地实现了集成和节约，使建筑内部的空间得到了更加高效的应用，更有利于解决城市土地资源紧缺的问题。在将光伏板材连接在建筑外表时，设计人员需要合理兼顾到齐与建筑外立面之间的适应性，通过与玻璃、钢板等不同材料的拼接组合，实现了建筑外表美观性与实用性的兼顾，也为推动建筑光伏一体化的发展形成有效助力。

（三）保障供电安全

建筑电气系统在应用新能源光伏系统为其供电的过程当中，二者运行的协同性得到了更好的发挥，能够充分实现日间光电转换资源的高效应用，多余的电能资源还可通过上网馈电的方式形成存储，有效提升了建筑系统的经济性和节能性。在光伏发电系统中，光伏板能够自动实现光电转换，并通过逆变器和整流器等设备将电能资源转换为可供建筑电气设备直接应用到220V交流电，整个系统的应用和操作更加简便可靠[3]。在建筑光伏发电系统中设计由混合系统和独立系统，光伏材料所形成的电力资源可直接供建筑电气系统应用，且在，电气系统耗电量过大的情况下，还可通过电网供电的混合运行模式来形成保障，更好地优化了建筑电气系统的运行稳定。

（四）光伏系统设计

在进行建筑外表和屋顶的光伏发电系统建设过程中，技术人员需要完善其并网系统、混合系统、独立系统和群控系统的建设，确保光伏板所转换的电力资源能够有效供应给建筑电气系统应用，多余电能资源也可通过馈电系统实现上网，并做好调峰稳流工作，使电网系统的稳定性得到有效保障。由于建筑电气系统需要使用220V交流电，技术人员在进行光伏发电系统，设计师需要考虑到逆变器和控制器的连接，确保配电柜传输供电为日常应用的交流电。由于光伏发电技术对光照的强度和角度具有一定的依赖性，为有效保证其光电转换效率，在进行生产架设时需要根据季节特点做好光伏板的安装调整，尽可能实现更多的电能资源生产

[4]。在光伏发电系统的日常维护管理中，技术人员需要特别关注一些暴雪暴雨的极端天气下，应提前做好格挡防护措施，避免光伏板及其连接线路产生损坏问题。光伏发电系统的整体都需要进行防雷接地建设，其中的接地电阻值设计需根据建筑电气系统的参数进行合理设计，确保光伏发电系统运行的可靠性。在建筑屋顶和外表区域内进行光伏方阵建设时，技术人员必须考虑到其施工应用的耐久性，通过可靠的载体支撑保证光伏方阵的连接稳定，并提前做好光伏板材的防火处理。从美观性和经济性的方面予以考量，设计人员在规划建筑外表面光伏系统时要做好位置选择，避免由于光伏板的安装而影响建筑室内的采光性，做好光伏建筑一体化的发展规划。

四、结束语

在解决建筑电气能耗偏高的问题中，新能源光伏发电技术形成了有效助力，能够较好地利用光电转换的形式来实现建筑内部电气系统的能耗供应，为其提供稳定可靠的供电保障，多余的电能资源也可通过电网上传的形式进行存储，基本可满足建筑电气系统的日常应用需求，进一步实现了建筑应用的资源最大化。光伏系统发电时所需要使用的光伏板材可直接架设贴附在建筑的屋顶和外表，为节约建筑内部使用空间带来了一定帮助，更符合绿色建筑的建设发展目标。

参考文献：

[1]林礼锦.浅谈智能化建筑电气节能工程设计的相关问题[J].智能建筑与智慧城市,2022(10):102-104.

[2]牛美英,渠基磊,牛晓波.建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2021(12):191-193.

[3]李建平,黄向阳.建筑电气设计中节能降耗措施探讨——以沙北实验学校为例[J].昆明冶金高等专科学校学报,2021,37(01):90-93.

[4]刘振兴.光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的应用[J].通信电源技术,2019,36(06):118-119.