光伏新能源技术在建筑电气节能中的应用

期刊: 建筑技术 DOI: PDF下载

李炳辉

河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司,天津天津市 300250

摘要

近十年来,我国民营经济取得了快速发展,城市经济现代化水平和智能化建设水平不断提高,显著有效地改变了我国社会的根本面貌。同时,社会生活中对各种能源原材料的巨大需求也将迅速增长,特别是在我国电力建设领域,对各种电力原材料的巨大需求具有巨大的潜力。尽管中国建筑业不赞成直接大规模地消耗化石能源,但目前建筑电气工程必须消耗的大部分电力仍然依赖于各种化石能源的间接能量转换。巨大而持续的直接用电量在一定程度上增加了,导致了中国的全球变暖,这给中国和社会建设未来健康、可持续、稳定发展进程的形成带来了巨大的潜在环境障碍。光伏和其他新能源技术应被视为当今最环保、最清洁的能源技术之一。在当前的电气建筑和节能建筑中大力推广和合理应用,可以有效促进整个建筑电气结构体系的合理优化,实现节能环保工程的总体目标,促进中国能源产业健康、长远、健康发展。


关键词

建筑工程;电气节能;光伏新能源技术;运用

正文


当今世界,随着信息时代社会带来的信息文明的不断进步,各国居民对各类低品位化石燃料的资源消耗需求也几乎每天都在增加。世界能源市场也将面临新的竞争形势,伴随着非常复杂和严峻的竞争形势,同时,现代科学技术的快速发展将使人们进入一个新时代的发展阶段,未来光伏新能源技术的大量应用将使,未来人们在选择光伏能源和回收太阳能产品方面将有更多的选择。将有更多的选择,传统能源世界的传统能源结构也将应对这一问题。因此,一次又一次地发生了巨大的变化,一步一步地加速其向更大的节能、环保和先进科学技术的发展。

1光伏新能源技术的含义

传统意义上的新型光伏能源技术主要是薄膜光伏发电系统的分散技术,可以将自然光能转化为光伏电能,为人们提供生产和使用,减少人们对其他形式化石能源的消耗。光伏技术本身可以转换和使用的电力大多是三相直流电。因此,在我们实际工作的各种应用中,光伏往往与电力逆变系统并联使用,以进一步满足从固定电路到单相交流电路的功能转换需要,并使用其他光伏电气自动化和调节装置,实现逆变器电能控制及其输出功率的智能功能新光伏技术的主要能源部分主要来自光伏太阳能。目前,最常用的太阳能光伏板是这类光伏新能源技术特点的另一个非常重要的体现。它可以在夜间和白天接收大量阳光,产生部分电能,并通过太阳能储能装置集中储存,在夜间,可通过与太阳能相关的电气设备的控制装置实现直接放电,供人们在夜间使用。在建筑电气系统规划中,采用新型分布式光伏技术可以有效降低整个施工过程中其他内部部件的额外能耗,实现高效节能的资源规划目标。然而,分布式新能源技术规划在未来的一些实际应用仍然要求业主结合建筑能源规划的需要,进行更合理、科学的能源配置

2光伏新能源在建筑电气节能中运用的技术特点分析

2.1供电稳定

随着光伏新能源技术的广泛开发、应用和推广,未来中国现有电力系统中原有城市电网的能源结构开始发生重大变化和颠覆性变化。通过直接吸收和利用新型光伏能源产品中所含的电能,持续产生电能峰值,可以更有效、更及时地调整其冬季峰值功率容量,提高用电容量的效率,缓解冬季功率峰值的压力,我国乃至世界范围内冬季建筑电气系统的应用对冬季供电稳定性和应用环境安全的要求将进一步提高,以确保供电用户在夏季的运行安全。

2.2能源清洁

目前,新光伏技术的主要生产和应用领域主要涉及在分布式光伏能源建筑的屋顶上使用太阳能来产生风力辅助能源。在室内光伏的实际光伏生产、应用和运行过程中,只需满足需要,并确保室内保持清洁,在适当的照明、采光和温度条件下,原则上,它可以确保屋顶上高水平辅助太阳能发电的持续和维护及其使用效率。整个回收过程不得与以单一化石能源形式产生的任何其他能源的直接消耗直接相关。二氧化硫、废气和其他温室气体排放以及有毒或污染气体的释放将产生相对经济、清洁、高效、环保和安全的新绿色能源,不会因事故对社会和自然环境系统造成其他或有害影响。

2.3高效节能

电气建筑节能保护的最终成功主要取决于光伏系统使用新光伏能源与建筑现有电气系统同步或连接的能力。在实现节能的过程中,这种新型光伏设备直接产生的廉价电能基本上可以满足居民工作和生活的两个基本需求,同时可以进一步提高建筑电气系统对建筑自身能源的最大利用效率,并能最大限度地避免和减少因输电损耗而不可避免的建筑物电力损失。

3建筑电气节能中光伏新能源技术的运用

3.1太阳能电池板的选择

对于新能源系统整个光伏项目后期的基础配套设施和建设服务来说,下一个最基本、最关键的基本要素无疑是太阳能电池板。太阳能电池板在结构和功能上的直接应用也关系到整个太阳能光伏系统的吸收和转换效率,以及其自身结构对整个建筑太阳能资源系统的太阳能光伏辐射的转换。目前,覆盖太阳能的新型太阳能电池板在中国使用最为普遍。成分的主要形式包括多晶硅薄膜和复合非晶硅衬底,在实际建筑设计和整体建筑环境开发改造的设计实践过程中,应根据实际情况和技术要求,尽可能在建筑中选择和设计合适类型的新型光伏组件,例如改变和发展现有电气建筑系统的功能结构,以确保,从系统的功率范围和电流转换范围方面,提出了系统性能的一些具体要求。

3.1.1晶硅太阳能电池

晶体硅太阳能电池材料是目前国内外光伏建筑新能源技术中最常用的最新、也是最快、最成熟、应用最广的光伏电池材料之一。自中国研发和建设电力新技术产品以来,公司在产品和技术研发方面一直处于强有力的领先地位。晶体硅太阳能电池材料通常分为单晶硅材料和单晶硅多晶硅材料。太阳能电池材料的光电转换和吸收效率也完全不同尽管晶体硅太阳能电池在光能转换和利用方面的性能非常好,但如果同时大量使用太阳能,生产太阳能电池的成本可能仍然过高。主要目标是如何在大幅降低公司生产材料成本的水平上实现并有效地进一步提高产品的光电效率。随着我国相关技术及其应用技术的进一步发展和完善,晶体太阳能电池的光功率转换效率开始逐步提高到22%以上,其绝对优势已得到确认

3.1.2非晶硅太阳电池

非晶硅光伏太阳电池组有着设计成本低、重量轻等的明显优势,便于中小企业大规模投入进行设备生产制作和调试安装,但是又由于其自身材质等的种种原因,使得目前其太阳能光电能转换利用效率长期以来一直只能保持到一个相当较为低微的水平,通常极端情况也只有达到6-10%左右的电能转化的效率,远远大大低于单晶硅太阳能电池组。不仅是如此,非晶硅太阳能薄膜电池由于随着实际使用的时间距离的逐步延长,其的光电效率甚至还会因此出现线性衰减,表现出有极很强程度的系统不平衡稳定性,因此它在建筑光伏新能源系统工程中真正的商业应用为数极少。非晶硅太阳能薄膜电池材料若是能在薄膜技术上也能再有个重大技术突破,凭借着其对弱光强感应性好的天然优势,有望进一步在建筑光伏新能源的建设系统工程中真正得到了一定数量的应用。

3.2光伏发电监测装置

尽管我们目前认为建筑光伏阵列分布式发电装置较为可靠稳定先进且经济可靠,但是考虑其应用在未来我们工程实际及生产企业的一些具体技术应用以及实施维护过程当中的过程当中,仍然都是或多或少存在会有相当一定的数量潜在的潜在人为风险因素将会直接地对未来电站系统安全性及系统运行及设备安全性方面的风险形成或起到了一定的负面的及间接的影响,因此光伏新能源技术在建筑电气结构与设备节能安全设计工程中的一些综合安全运用上也就是必须做到首先一定要能做到有安全监测预警装置,确保了建筑光伏阵列系统能够始终保持设备在有较高水准的光电能吸收及转化能力的高效率前提下良好的持续使用的同时,还能尽量做到具备了相对高一定安全水平要求的设备安全性。在电站逆变器装置柜中如果安装电能计量及监测系统,就一定可以随时对光伏发电整个系统运行的太阳能发电的数据情况进行快速有效精确地监测。在主要环境因素监测控制功能方面,可以自动通过环境传感器远程监测周围环境日照、温度变化等的相关气象参数,为太阳能系统发电控制提供更可靠实时的基础数据支持。

3.3系统的安装与维护

新光伏发电厂房的日常安装、改造也是一项极其复杂和详细的技术工作。良好可靠的现场安装、检查、维护和检查也可以真正有效地提高中国新光伏发电项目使用的安全性和效率。在实际安装和使用过程中,我们首先需要确保整个太阳能电池板必须保持良好的均匀光线方向,并尽量避免被建筑物、树木、花卉和植物等室外物体直接遮挡。还应严格、仔细地测量和计算面板的倾斜和角度,以确保尽可能好且稳定的太阳辐射量,以确保使用光电转换的效率。在光伏系统后续安装和维护过程中,应注意及时清理附着在太阳能电池板及其表面的细粉尘,避免灰尘的影响和对正常有效太阳能辐射的破坏。此外,为了应对风暴、冰雹、光泽和其他严重灾难性天气条件,必须采取一定厚度的额外物理防护措施

4光伏新能源技术在建筑电气节能中的优化运用

4.1照明系统的优化

照明能源系统不仅是未来建筑电气系统智能化的重要功能要素,也是当前光伏技术在电气建筑领域创造的节能应用发展的另一个重要方向。为了最终实现应用绿色节能的理论目标,我们必须首先考虑对建筑的能源照明和现有电气设备的能耗系统进行综合优化,以便科学有效地控制现有照明供应系统的潜在能耗和废物利用。智能照明系统建设应能根据实际照明要求和满足基本照明需求的照明功能,选择性能更好、节能可靠的智能照明灯具,同时更要注重结合城市照明使用特点,对照明时间点和室内照明运行方式等进行更合理精确地设计控制,以此从而达到综合优化整体建筑电气照明智能系统布局的最优化目的,使得城市照明智能化系统设计对城市电能有效利用与效率均得以全面提升,进而全面实现整个建筑电气灯具节能优化的目标。

4.2监控系统的优化

监控系统既是一种确保光伏建筑电气系统能源使用环境安全可靠的最重要监控系统,也是一个对传统建筑光伏系统发电过程电能实际消耗变化较大影响的监测系统,对其性能进行了优化,能大幅度减少建筑物不必要发生的大量能源损失浪费,提高整个建筑工程的高效节能利用效率。建筑电气综合监控应用系统也应当尽可能基于实际电气应用中实际工作需要情况进行综合设计,监控的设备数量基本满足其应用工作需求时即可,不应通过超额用电设计方法以最终使得电气监控应用系统耗电量的增加。监控系统设备安装的合理布局设计应当尽可能结合实际建筑空间格局需要进行较为合理经济的安装布置,在尽可能满足现有基础设备监控设施需要布置的条件基础前提上,促使设备监控的系统配置设计布局更加经济合理、科学,从而最终使得设备监控运行系统的对建筑物电能功率的平均消耗程度得到合理降低,满足现代化建筑电气结构节能技术的总体要求。

4.3线路系统的优化

线路系统不仅是用户进行远距离电能传输活动的重要电气系统,也是避免电能消耗和损耗的重要生产环节。如果线路系统的布局不一定合理,那么长距离的电能直接传输线路不仅会受到线路材料、连接和敷设方式等多种原因的直接影响,还会增加线路这两部分的能源消耗资源浪费面积,它将不再能够满足现代建筑电气和节能生产的基本需求。因此,必须重新对原有线路系统结构进行整体优化。建筑电路系统还应注意建筑的实际安装要求,在充分满足建筑安全要求的基础上,选择一些电阻率值较窄的电线。线路电缆的布线和敷设方法应本着简单、科学、方便的基本原则,尽量采用两条直线,以大大缩短电缆传输线的距离,从而控制建筑在线传输电路造成的电能浪费,提高建筑整体节能利用效率

5结语

综上所述,当前现代社会中随着国家传统建筑行业经济发展战略的持续快速地不断和深化的发展,建筑电气系统产生的和对社会建筑能源系统产生直接的直接电力成本消耗和总量浪费也一定会持续与日俱增,节约社会建筑能源成本问题已经日益开始并成为制约我国未来建筑体系经济性发展战略的下一个很重要时期的建筑发展重点方向。利用光伏新能源技术还可用于将天然有机光能资源自动分解转化或变换能量为有机光电能,投入或者运用到其他现代大型建筑电气系统设备运行的中来和进行热能再生的利用,能实现大大而有效地的或减少了整个现代化建筑电气系统正常运行期间对社会各种社会其他现代化建筑能源设备的热能消耗。

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