范文慧

（鄭州市鄭東新區(qū)建設(shè)開發(fā)投資總公司）

1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于我國民用建筑的必要性

在我國偏遠(yuǎn)地區(qū)還存在供電設(shè)施不完善問題，這類區(qū)域常年處于無電狀態(tài)，人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活都因缺乏健全的供電設(shè)施受到阻礙，但若該地區(qū)具備良好的光照條件，就可以利用先進(jìn)的太陽能光伏供電系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)施解決該區(qū)域居民用電、配電問題，加快地區(qū)發(fā)展速度。

除此之外，在我國一些三、四線城市中，老舊的住宅區(qū)依舊使用著傳統(tǒng)的供電設(shè)施，該類供電設(shè)施受到規(guī)劃以及設(shè)計的影響，負(fù)荷容量不大，在日常使用時經(jīng)常會遇到跳閘、斷電問題，這給居民的生活安全埋下了巨大隱患。而且，一些老舊城區(qū)住宅密度過大，供電設(shè)施占用空間過小，給重排住宅供配電線路工作施加了難度，在此類地區(qū)架設(shè)供電線路就難上加難。基于此，應(yīng)借助太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)解決這類住宅用電難的問題。

2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有著較為突出的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾點。

①提高電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰完成削峰填谷，在優(yōu)化電網(wǎng)功率因數(shù)的同時也能保障電網(wǎng)尾處電壓不會出現(xiàn)較大波動，降低出現(xiàn)電網(wǎng)雜波的概率。

②提高太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)自身經(jīng)濟(jì)效益。這一系統(tǒng)可以利用電網(wǎng)保存自己發(fā)出的電能，達(dá)到降低太陽能電池投資成本的目的。

除此之外，還可以將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏電池完美融入建筑設(shè)計過程中，將每個太陽能電池板的額定電壓控制在1V-3V，串聯(lián)或并聯(lián)后，電壓可調(diào)至30V～50VDC，再與逆變器和控制器連接[1]。通過此種操作，太陽能電池板在美化建筑設(shè)計外觀的同時，也能將其自身發(fā)電作用發(fā)揮至最大化，合理調(diào)配、組合資源。

③太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)還可以緩解民用住宅供電系統(tǒng)的過度負(fù)荷問題，保證民用建筑供電系統(tǒng)的負(fù)荷平衡，避免民用建筑供電系統(tǒng)線路的電能損耗。

④可以起到保護(hù)環(huán)境的作用。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)使用的太陽光是源源不斷地可再生資源，不會出現(xiàn)資源短缺問題；太陽能光伏發(fā)電無需燃料，不會產(chǎn)生對環(huán)境、空氣有害的物質(zhì)；自動化是太陽能光伏發(fā)電主要運用的控制技術(shù)，其不用借助機(jī)械轉(zhuǎn)動部件，不會產(chǎn)生噪音，也不會給民用建筑的居民帶來噪音污染。

3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理以及組成

3.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理

能源轉(zhuǎn)換是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)運行的主要方式，即將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，以用作民用或商用的能源，因此，太陽能也被稱為新能源中最具代表性的可再生能源。

太陽能光伏供電系統(tǒng)的工作原理為：經(jīng)過太陽光的照射，將太陽電池板產(chǎn)生的電能通過控制器控制充電給蓄電池，抑或是在負(fù)載合適的狀況下直接供給負(fù)載，在日照不足的陰天或是沒有太陽光的夜晚利用蓄電池給直流負(fù)載供電。若光伏系統(tǒng)含有交流負(fù)載，還應(yīng)增加逆變器，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姟?/p>

3.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

太陽能電池、控制器、蓄電池以及逆變器是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。

1）太陽能電池板

由于數(shù)量限制，單一太陽能電池所釋放的電量并不明顯，故此，在使用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)時會依據(jù)要求，通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式創(chuàng)建太陽能電池系統(tǒng)，這一系統(tǒng)又被叫作太陽能電池板。太陽能電池板與其他部件共同組成了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其在整個系統(tǒng)中占據(jù)著核心地位，也是系統(tǒng)將太陽光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿闹饕考?。綜合觀察太陽能電池板可以發(fā)現(xiàn)，鋼化玻璃封裝是其主要板面構(gòu)成，在抵抗極端惡劣天氣，使用壽命長達(dá)20a。

2）控制器

控制器是太陽能光伏系統(tǒng)中必不可少的部件，系統(tǒng)中的蓄電池組一旦出現(xiàn)過充電或是過放電便會降低性能和壽命，而控制器可以自動防止蓄電池過充電和過放電，是具有一定測量功能的電子設(shè)備。

3）蓄電池

保存太陽能電池方陣受光照射時出發(fā)的電能并隨時向負(fù)載供電是蓄電池的主要作用。當(dāng)白天光照條件較差或晚上沒有太陽能光照，抑或是負(fù)載需求比太陽能電池組發(fā)出的電量大時，蓄電池便會發(fā)揮作用。目前較為常用的蓄電池為鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池又可以分為深放電閥控式密封鉛酸蓄電池和深放電吸液式鉛酸蓄電池。依據(jù)當(dāng)下科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池是蓄電池未來主要發(fā)展方向。

4）逆變器

在太陽能光伏發(fā)電中，若出現(xiàn)交流負(fù)載，就需要借助逆變器，把太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電抑或是蓄電池釋放的直流電轉(zhuǎn)化為需要的交流電，通過與控制器的協(xié)同合作，將產(chǎn)生的電能輸送至電網(wǎng)。

按照運行方式分配，逆變器可以分為獨立運行逆變器以及并網(wǎng)逆變器。獨立運行逆變器主要用在獨立運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)中，為其獨立負(fù)載供電。而并網(wǎng)逆變器主要用在并網(wǎng)運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)中，可以將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。

3.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要運行方式

離網(wǎng)運行和聯(lián)網(wǎng)運行是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要運行方式。

離網(wǎng)運行的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)又可稱為獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其不會和公共電網(wǎng)相互聯(lián)接。該類電網(wǎng)系統(tǒng)主要運用在周圍沒有公共電網(wǎng)的區(qū)域，譬如，公共電網(wǎng)覆蓋不到的偏遠(yuǎn)山區(qū)、鄉(xiāng)村、島嶼、草原牧區(qū)等。除此之外，該類電網(wǎng)系統(tǒng)還可以為通信中繼站、邊防站、氣象站等重要場所提供日常工作所需的電能[2]。

聯(lián)網(wǎng)運行的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)又被稱為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其和公共電網(wǎng)相互連接。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以將太陽能電池陣列發(fā)出的直流電源源不斷的轉(zhuǎn)化為和公共電網(wǎng)電壓一致的交流電，與此同時，還可以將太陽能發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)相互連接，持續(xù)不間斷的將自己產(chǎn)生的電能輸送至公共電網(wǎng)[3]。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展規(guī)模的壯大、商業(yè)化市場發(fā)展前景逐漸明朗是形成并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要原因，也是推動國際電能進(jìn)步優(yōu)化的關(guān)鍵因素。

4 光伏發(fā)電在民用建筑中的應(yīng)用

4.1 太陽能光伏發(fā)電在民用建筑中的應(yīng)用

4.1.1 單體建筑

燈光照明是民用建筑中不可缺少的組成部分，利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為民用建筑提供燈光照明，可以起到節(jié)約電能的作用[4]。譬如，在一些居民小區(qū)中，會存在一些光照充足但不利于開展電力施工作業(yè)的場所，這時就可以借助太陽能路燈為人們提供光照，取代常規(guī)路燈，不僅能降低路燈建設(shè)所需的工程量，減少資金投入，也能達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。在單體居民建筑中，若居民房屋是斜坡屋頂，便可以為其設(shè)計太陽能電池屋頂；若居民房屋是平頂，就可以把太陽能電池板安裝在房屋平頂上，在完成安裝作業(yè)后，把太陽能路燈和普通路燈進(jìn)行組合，通過間隔安裝的方式，達(dá)到為居民照明的目的，通過分時照明，實現(xiàn)節(jié)約電能的目標(biāo)。對于民用建筑中的地下停車場，可以在采光井上增加太陽能電池板來滿足地下停車場的照明需求。

4.1.2 群體建筑

民用群體建筑具備可利用面積大這一優(yōu)點，故此，可以借助其自身建筑面積，將太陽能電池與建筑物體表面的磚、瓦以及玻璃等材料復(fù)合在一起，創(chuàng)建全新的光伏建筑材料，譬如，光伏磚、光伏瓦或是玻璃光伏幕墻等，除此之外，還可以將不同的建筑構(gòu)件與太陽能電池組為一體，創(chuàng)建全新的光伏構(gòu)件，譬如，遮陽構(gòu)件。這類光伏構(gòu)件或是光伏建筑材料和建筑物同時設(shè)計、施工安裝，可以為建筑增添一定的發(fā)電功能，同時也能發(fā)揮建筑材料以及建筑構(gòu)件自身功能[5]。將帶有光伏材料的建筑材料以及構(gòu)件融合到群體建筑中，可有效提升電能產(chǎn)生量，為了更好的利用這些電能，可以將其并入電網(wǎng)之中，為建筑物提供更多電能。

5 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在民用建筑供電系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

5.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)在民用建筑中的發(fā)展方向

推動太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，就應(yīng)強化太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率。雖然太陽光屬于可再生資源，取之不盡用之不竭，但轉(zhuǎn)換效率決定了其自身作用率。若轉(zhuǎn)換的電能效率過低，就無法滿足居民日常用電需求，故此，應(yīng)尋求強化轉(zhuǎn)換率的舉措。譬如，改變太陽能電池板以及光照夾角，更換電池等，優(yōu)化太陽能電池板功能，提高其電量轉(zhuǎn)換率[6]。

除此之外，還可以降低太陽能電池板的造價成本?？梢酝ㄟ^轉(zhuǎn)變太陽能電池板使用的類別、調(diào)節(jié)電池板工作時間的方式降低太陽能電池板的損耗，有效控制資金成本。也可以通過研發(fā)全新技術(shù)，推動新能源發(fā)展進(jìn)步，為新能源產(chǎn)業(yè)注入全新活力，以此降低太陽能電池板的資金成本，拓展其推廣空間，全面貫徹落實可持續(xù)發(fā)展理念。

5.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在民用建筑供電系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

當(dāng)下，太陽能光伏發(fā)電市場在世界范圍內(nèi)逐漸發(fā)展起來，觀察近年太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)所用的太陽能電池組件的生產(chǎn)數(shù)量可以發(fā)現(xiàn)，其使用范圍以及發(fā)展規(guī)模越來越大，逐漸成為當(dāng)下國際中發(fā)展速度最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。各個國家紛紛制定了短期內(nèi)太陽能光伏發(fā)電發(fā)展計劃，確保太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以更快的融合到民用建筑供電系統(tǒng)之中[7]。結(jié)合我國自身條件可以看出，將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與民用建筑供電系統(tǒng)融為一體可以有效轉(zhuǎn)變我國民用建筑高能耗問題，其有極為廣闊的發(fā)展空間，值得大力推廣發(fā)展。

6 結(jié)語

總的來說，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有極高的優(yōu)勢，其是一種安全性能高、可再生的綠色新型能源。隨著世界格局、發(fā)展趨勢的變動，人們環(huán)保意識越來越強，將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)融合到民用建筑供電系統(tǒng)中成為時代發(fā)展的主要趨勢，相信之后，太陽能一定會成為我國建筑行業(yè)不斷進(jìn)步、發(fā)展過程中不可缺少的重要能源，也會成為人類發(fā)展、國家前行的常規(guī)能源。