太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用分析

可持續(xù)發(fā)展理念不斷深化背景下，建筑行業(yè)開始朝著綠色、環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展，在建筑工程建設(shè)中，綠色建筑、節(jié)能建筑成為了現(xiàn)代建筑的主流趨勢，對于各類先進技術(shù)的需求也在不斷提供，將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用到綠色建筑中，能夠順應(yīng)綠色建筑在施工和使用過程中對于節(jié)能降耗的需求，減少環(huán)境污染問題。
1太陽能光伏發(fā)電技術(shù)概述
太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的理論依據(jù)，是光生伏特效應(yīng)，利用相應(yīng)的太陽能電池，將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能，而無論其是自成系統(tǒng)，還是并網(wǎng)發(fā)電，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)都應(yīng)該包含太陽能電池板、控制器以及逆變器三部分。因為本身不涉及機械部件，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝和維護都非常簡單，理論上能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到任何存在電能需求的場合。在實際應(yīng)用中，太陽能電池板可以將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電，然后經(jīng)由相應(yīng)的逆變器，將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，再利用配電箱完成電能分配，將其中一部分電能供應(yīng)給建筑本身，多余的電能則可以傳輸?shù)焦搽娋W(wǎng)，而當遭遇陰雨天氣，或者夜間發(fā)電量不足時，可以由公共電網(wǎng)提供電能供應(yīng)。通過這樣的方式，能夠有效減少建筑使用過程中對于傳統(tǒng)能源的消耗，從而滿足建筑節(jié)能降耗的需求。
2太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用
2．1工程概況
某商業(yè)辦公建筑占地面積達到1．7萬m2，總建筑面積8．8萬m2，共有5棟高層辦公樓，辦公樓前兩層為商鋪，三層及以上為辦公區(qū)域。在建筑規(guī)劃設(shè)計過程中，已經(jīng)申報了相應(yīng)的綠色建筑二星級設(shè)計標識，而依照我國對于綠色建筑的相關(guān)規(guī)定，在建筑中至少需要采用一種可再生能源。從建筑所處區(qū)域、成本等方面進行綜合考量，在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)以及地源熱泵系統(tǒng)之間進行對比分析，最終決定在建筑中采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其本身不僅安全可靠、無任何污染物排放，而且能夠為建筑提供相應(yīng)的電能供應(yīng)，雖然在夜間不可用，不過辦公區(qū)域夜間對于電能的消耗并不大，而且可以由公共電網(wǎng)提供夜間的電能供應(yīng)，5棟高層建筑樓頂都存在有可供利用的空間，在實際操作中有著良好的可行性。
2．2技術(shù)應(yīng)用
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在該工程項目中的應(yīng)用主要是為建筑地下室、走廊等提供照明用電，在對系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，應(yīng)該強調(diào)合理性、實用性、可靠性和經(jīng)濟性，一方面必須切實保證系統(tǒng)配置的科學性，另一方面也必須確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)長期穩(wěn)定運行，滿足建筑照明的用電需求。應(yīng)該在滿足用電需求的情況下，使用盡可能少的太陽能電池組件功率，對系統(tǒng)運行的可靠性和成本進行協(xié)調(diào)，保證經(jīng)濟效益的最大化。
2．2．1明確系統(tǒng)位置
對商業(yè)辦公樓進行全面分析，發(fā)現(xiàn)在屋頂上存在多處挑空區(qū)域，南側(cè)空間較大，能夠滿足太陽能電池板的安裝需求，因此，在進行太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的過程中，可以將光伏組件設(shè)置在屋頂南側(cè)區(qū)域，為了避免光伏組件被遮擋，可以適當對其進行架高處理。
《民用建筑太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JGJ203-2010)的相關(guān)要求，在對太陽能光伏組件進行設(shè)置的過程中，必須確保前排光伏組件于冬至日的上午九點到下午三點之間不會對后排光伏組件形成遮擋，可以借助相應(yīng)的Ecotect軟件開展相應(yīng)的遮擋分析，最終將相鄰兩排光伏組件的距離控制在1400mm。在工程項目中，共需要安裝320塊光伏組件，均勻分布在商業(yè)辦公樓南側(cè)屋頂，總占地面積為523．76m2，總安裝功率300．8kW。太陽能光伏組件在將太陽光能轉(zhuǎn)化為直流電后，經(jīng)由相應(yīng)的輸配電網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆O(shè)置在地下室的配電房，借助逆變器轉(zhuǎn)化為380V交流電，電能并不上傳到公共電網(wǎng)，而是全部并入到變壓器負載端。
2．2．2確定應(yīng)用范圍
一般情況下，太陽能光伏發(fā)電都是作為常規(guī)能源的補充，在通信電源、邊遠地區(qū)居民生活以及環(huán)境保護等方面發(fā)揮著積極作用，但是這并不表示太陽能光伏發(fā)電就比傳統(tǒng)火電優(yōu)越，因為其本身能量密度較低，而且穩(wěn)定性不足，通常只能應(yīng)用于三級負荷，保羅照明用電和普通插座用電，對于一二級負荷并不適用。
2．2．3計算年發(fā)電量
太陽能光伏系統(tǒng)的年發(fā)電量與所處區(qū)域維度傾角平面年
總輻照量Q(Q=1205．94kWh/m2)，光伏發(fā)電板面積Ac、光電轉(zhuǎn)換效率η1
以及綜合發(fā)電效率η2密切相關(guān)，相應(yīng)的計算公式為
En=Q·Ac·η1·η2
代入相關(guān)數(shù)據(jù)后，可知En=1205．94×523．76×15%×80%≈7．71(kWh)。
3結(jié)語
新時期，伴隨著綠色建筑的推廣和普及，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑規(guī)劃設(shè)計和施工中得到了廣泛應(yīng)用，能夠有效減少污染物的排放，順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求。不過在實際應(yīng)用中，因為太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的成本回收周期較長，如果將其應(yīng)用在商業(yè)辦公建筑中，會導(dǎo)致成本的增加，需要政府部門對相關(guān)政策進行完善，鼓勵建筑企業(yè)構(gòu)建相應(yīng)的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，同時督促技術(shù)部門做好深入研究，在提高產(chǎn)品效率的同時，降低成本，為太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的推廣提供良好保障。