光伏发电在智能绿色建筑中的应用

发表时间:2021/3/17   来源:《中国电业》2020年31期   作者:韩那仁朝格图
[导读] 随着现代化社会的不断发展,我国的经济水平以及科学技术水平有了很大的提高,
        韩那仁朝格图
        天津华电北宸分布式能源有限公司  天津市  300400
        
        摘要:随着现代化社会的不断发展,我国的经济水平以及科学技术水平有了很大的提高,构建绿色环保可再生能源持续发展是智能绿色建筑的关键环节,也是建筑技术进步的一个重大标志,太阳能作为绿色与节能再生能源,与之相关的光伏建筑一体化技术也将成为未来建筑对新能源利用的较为先进、最具潜力的绿色节能技术之一。
        关键词:光伏发电;智能绿色建筑;应用
        引言
        在我国科技的发展,各领域的技术水平逐渐提高的今天,电能作为日常生活、工业生产中不可或缺的基础能源,但是传统的发电模式不仅要消耗大量化学燃料,同时还会排放出大量的污染物。因此,新能源的使用能够解决能源不可再生,实现自然资源利用,最为常见的自然资源有风能、太阳能、水能等。将太阳能和建筑一体化是近年来的流行趋势,不仅实现了能源的采集,而且充分利用智能绿色建筑物外层空间。
        1光伏发电的原理
        光伏发电就是指将太阳能转化为电能,其作用原理是通过阳光的作用,在太阳能电池板内部形成电能,随后通过充放电控制器将太阳能电池形成的电能转入到蓄电池中。这一过程中,如果负载适宜便能够直接转入蓄电池,如果存在交流负载,那边需要利用相关的转化仪器将直流电转化为交流电,进而为日常使用提供电能。这一个系统之中有很多的重要部分,例如伏电池组建,这一部件能够实现将太阳能直接转化为电能,但是组建的功率必须要能够符合负载的标准。控制器也是十分重要的部分,能够保护蓄电池不进行过度充放电,进而影响使用寿命。如果需要对电流种类的转化,就需要安装逆变器,从而实现将直流电转化为符合负载的交流电。除了上述部分之外,还需要有蓄电池和智能化测量设备,以此来实现对光伏电池组件产生的电能进行存储,以及对系统中要数据的测量,从而实现远程的信息传输与遥控,来保证光伏发电系统正常运行。
        2光伏发电在智能绿色建筑中的应用
        2.1光伏幕墙技术的应用
        经济社会快速发展大大提高了人们审美品味,在城市建设与发展中更加注重智能绿色建筑工程外在表象特征,使幕墙装饰方法在智能绿色建筑工程领域占据了愈发重要的地位。光伏发电技术与建筑一体化的实际应用还可将建筑幕墙作为发电载体,在玻璃幕墙内部植入双玻璃光伏组件替代普通材料,使智能绿色建筑幕墙在具备传统隔音、降噪、隔热效果的同时,具备光伏发电功能,最大限度上利用太阳能光照资源,有针对性地达到绿色控制的良性效果。此外,光伏幕墙技术还可将光伏器件与建筑外墙窗、遮阳板及其它建筑构件等有效衔接起来,实现一体化设计与运行,根据实际需求的变化营造特定景观视觉效果。
        2.2满足智能绿色建筑物功能及光伏效率
        将光伏发电与建筑物自身结合在一起,不仅增加了建筑的外观特性和美感、解决了发电场地的问题,同时还实现了太阳能的转换。但是BIPV发展初期,由于技术的不完善和原材料额度的制约,在智能绿色建筑物和光伏系统结合设计中,不仅对建筑自身功能、结构造成一定破坏,同时还要满足一定光伏转换的效率,因此光伏建筑一体化有很多需要关注并解决的地方。通常商业建筑设计重点在于公共空间、服务空间以及附属空间三大部分。对于光伏建筑一体技术最适宜的区域就是建筑公共空间,通常智能绿色建筑物公共空间对于采光无较多要求,甚至允许全室内照明。在该区域实施光伏建筑一体化施工时,可以在建筑顶层通过排布式方案展开实施,利用电池片排布实现对光线的过滤和调节,从而在实现太阳能采集的基础下满足智能绿色建筑公共空间采光要求。另外,根据光照条件设计墙面遮阳式、墙面安装式方案,根据对太阳光照射最佳角度的计算进行安装。

但是该种施工技术难度较大,且要求整体工艺水平高。目前涌现出来的透光率良好及色彩丰富的太阳能组件,能直接替代幕墙玻璃应用于建筑外墙,这就是行业进步的结果。
        2.3屋顶的应用
        要实现光伏发电的最大化,就必须要对光能进行充分的利用,尽可能大的接触光能,因此屋顶便成为了绝佳的位置,充分发挥屋顶的地理优势,从而避免了角度和遮挡的问题,提升了光能利用率,由于将光能进行了发电处理,所以在安装了光伏发电系统之后能够有效地将热量阻挡,从而为智能绿色建筑顶部的通风管道起到了隔热的作用,除去了隔热处理的成本,不仅如此还能够起到遮阳的作用,从而降低了地表的热量,在夏天可以有效地降低建筑内部的温度。但是为了保护太阳能电池板的正常,就要对太阳能电池板采取一定的保护措施,避免在大雨大风甚至冰雹等极端天气,对太阳能电池板造成危害,除了设立一定的保护措施外,还要对太阳能电池板的材料进行严格的挑选,选择具有一定强度的材料,不仅如此还要避免雷电灾害对于光伏系统的影响,降低雷击的风险。
        2.4系统的构造和结构安全性
        系统的构造和结构安全性而言,设计时应考虑2个因素。一是系统结构安全。因为很多光伏建筑的方阵基本都在高层,而楼层越高,风力等级越大。以地面5级风力为例,当地面风力达到5级后,15楼以上的风力可能达到7级以上(疾风,步行困难),因此如果采用普通的结构和器械,会埋下安全隐患,并且会不同程度地影响系统正常运行。二是固定组件连接。从实际操作过程可以看出,在连接系统组件的过程中,需要将组件固定在连接点的位置(注意不是传统的机械安装),并且安装之前应充分考虑其结构特性,分析并计算出最佳的数据,这些数据包括光伏组件的寿命和建筑寿命等。鉴于此,可以将光伏组件作为某些新修的建筑高层的建筑材料,用于屋顶和外墙。而当光伏组件用在这些情况下时,在设计过程中应对其进行加厚处理。此外,应充分考虑材料的韧性。通过韧性设计提升系统的抗风性能,从而保证光伏系统不会变形,确保系统始终能正常运行。
        2.5光伏电池阵列安装
        (1)固定式安装。在对太阳能电池组件进行安装时,优先从其整体安装的便捷性以及安全性来考虑。在北半球进行组件安装时,其安装方式朝南,且倾角接近当地纬度即可。安装好电池组件后,在条件允许情况下,根据不同月份或者季节太阳高度的不同,对倾角进行相应调整,使系统的发电量得到改善。(2)单轴跟踪。在传统太阳光伏组件阵列安装时采用单轴跟踪方式,可将整体光伏系统的日均发电量提高至原发电量的1.2倍左右。在单轴跟踪方式下,当单轴转轴与地面保持在同一水平面,即其角度为0时,该种被称作水平单轴跟踪方式。当单轴转轴与地面夹角值为该光伏项目所处地域纬度值时,该种方式被称为极轴单轴跟踪方式。(3)双轴跟踪。双轴跟踪系统,即一种能够进行俯仰两角度都可以进行云顶的跟踪系统,该系统能够将太阳能进行极大程度利用。在地球不同地理位置的双轴跟踪系统,在进行增加电量时,其各不相同。
        结语
        推广应用是转化科技成果的必然要求,评估认定是科技成果推广应用的重要环节,建设科技成果推广项目评估认定是对建设科技成果的先进性、适宜性和实用性的科学评价,是建设科技成果推广应用的坚实基础。随着国家“放管服”改革的深化和政府行政职能的转变,江苏探索出的第三方机构提供服务的建设科技成果推广机制新模式,是新时代的需要,不仅能规范建设领域科技成果推广应用管理流程,提升公共服务水平,而且能更好地为全国智能绿色建筑发展提供技术支撑。
        参考文献
        [1]秦艳丽.光伏发电在智能绿色建筑中的应用研究[J].电气时代,2018(1):70-72.
        [2]张博健.光伏发电在智能绿色建筑中的应用研究[J].房地产导刊,2018(27):150.
        [3]王超.光伏发电技术在绿色建筑中的应用分析[J].建筑工程技术与设计,2018(16):764.
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