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摘要：据调查，我国建筑物耗电量占社会总耗电量的50%以上，如何实现建筑物节能是我们迫切需要解决的问题。光伏发电是将太阳能转换成电能的一种技术，这种技术实现的关键是太阳能电池组件。光伏发电具有受地域影响较小、安全可靠、无噪声、低污染等优点，特别是在建筑供配电中有广阔的应用前景，在建筑中，光伏发电系统可以实现就近发电、并网、使用，减少电能在升压及远距离输送的损耗，充分利用太阳能，减少化石能源消耗。
关键词：建筑工程；光伏发电系统；太阳能电池；并网光伏发电
1我国太阳能光伏发电的现状及重要意义
1.1太阳能光伏发电的现状
太阳能在国家发展中发挥着重要作用，中国土地辽阔，资源丰富，但是资源丰富并不意味着可以肆无忌惮地进行开发利用。当前，能源短缺已经成为我国面临的主要问题，没有能源的支持就无法实现国家的发展。特别是在中国，能源消耗相对较高，因此有必要积极寻求开发新的可再生能源。目前我国由于受限于较低的技术水平、专业人才匮乏等因素，导致电能生产依旧采用的是靠煤炭燃烧来实现，依靠可再生能源发电很难满足人们的需求。近些年，中国的经济水平迅速提高，由于各行业的发展和经济建设的需求导致煤炭资源急速减少致使能源危机更加严重，根据相关统计，太阳能向地面释放了近80万kW的能量，足够每年生产5.6×10W·h电量，因此，将太阳能用于光伏发电将成为中国电力工业发展的主要趋势。
1.2太阳能光伏发电的环保意义
由于雾霾、沙尘暴等恶劣天气对生态环境产生巨大影响，并且这种现象正在以每日递增的态式发展，因此环境问题受到了全球的重视。但是，很少有国家或公司可以实施快速实用的解决方案，因此需要加大努力来研究和解决这一问题。在发电过程中，会产生二氧化碳甚至有毒的气体，如果将这些气体释放到大气中，将不可避免地对生态环境造成不良影响。例如，温室效应是中国当前关注的一个环境问题。随着温室效应的加剧，所有国家都意识到全球变暖已是必然。但是太阳能发电的使用可以有效缓解这些环境污染问题，也可以实现资源的合理利用，保护生态环境。简而言之，就国家发展或环境保护而言，太阳能发电产业发挥着不可替代的作用。
2光伏发电技术在建筑工程中的运用
某工程作为办公场所，白天主要用电负荷为各楼层办公区域的计算机、打印机等设备、照明灯具和空调，以及一楼餐厅的厨房、冷藏室、冷库用电设备等。为减少对其他设备的影响，本项目前期仅考虑将三级负荷纳入光伏发电的供配电体系中。该工程光伏发电系统供电对象选取为餐厅的冷藏室、冷库，及二楼至六楼办公区域的空调等用电设备，这些负荷均为三级负荷，短暂的停电不会对大楼员工正常的工作和生活造成较大影响。上述部分用电设备总装机功率为33kW，计算负荷为31.4kW。参照相关规范，该工程光伏发电系统总装机容量为35kW。
2.1系统并网模式分析
在系统组成方面，需考虑是否设置蓄电池组，采用储能系统还是采用即发即用并网系统。考虑到该工程发电量不大，增加蓄电池后在投资和管理各方面成本都会有所增加，在系统设置上采用即发即用模式发电，就地使用，并网而不上网。该工程太阳能光伏发电系统选择为不含蓄电池环节的不可调度式并网太阳能光伏发电系统。
2.2太阳能电池选择分析
目前太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池（含薄膜太阳能电池）、碲化镉电池、铜铟硒电池等。结合工程的具体特点，从工程投资、占地及土地利用效率等多方面综合考虑，进行最优选择，达到太阳能电池的最优方案。
该工程选用单晶硅太阳能电池组件，该工程光伏发电系统安装容量为35kW，需要安装280Wp单晶硅组件125块。共设计5串太阳能电池组件，每串25片，其功率为25×0.28kW=7kW。工程太阳能电池组件方阵布置方案为：0.28kW×25片/串×5串。为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，在室外配置1台光伏阵列防雷汇流箱，整个系统5路光伏阵列接入汇流箱内，该汇流箱直接安装在电池支架上。该工程太阳能电池板阵列安装方式为屋顶支架安装。
2.3逆变器的选择分析
太阳能电池产生的直流电需转换成交流电后，才能为普通的交流设备供电，因此需增加逆变器来实现直流—交流转换。对于逆变器的选用，不仅需要从输入直流电压的范围、输出波形、输出效率、输出特性等方面考虑，也要兼顾其性价比和安全稳定可靠性，逆变器应具有抗干扰能力、环境适应能力、顺势过载能力及各种保护功能。该工程采用单台40kW带隔离变压器的三相并网逆变器，其防护等级为IP65，安装在室外屋顶墙体上。
2.4并网低压配电箱的设置
小型分散式光伏发电系统经过逆变器整流后，转换成AC380V50Hz电源，光伏电源需与正常电网之间设置合理的并网方式，保证电源的可靠运行。小规模建筑用光伏发电系统并网接入点一般选择在低压配电箱，在设备配电箱进线处设置双电源转换开关，当光伏发电系统的电量充足的情况下完全由光伏电源为该系统下的负荷供电，当阴雨天气太阳能发电量不足或者光伏电路发生故障不能正常供电时，将供电电源切换到市电电源。该项目并网低压配电箱安装在楼顶机房外墙上，配电箱一路进线引自光伏发电系统逆变器，另一路进线引自市电。当光伏系统发电量充足的情况下，引自光伏系统回路的进线开关处于闭合状态，否则投切到市电回路，使进线开关闭合，确保该配电箱进线母排一直处于通电状态。将配电箱低压出线分别引至一楼冷藏室、冷库低压供电回路和二至六楼室内空调机各供电回路为其供电。
2.5防雷接地设计
一般建筑物光伏发电设施均设置在屋顶位置，所处的环境比较特殊，需要着重考虑发电设施的直击雷、感应雷的防护问题。该工程在直击雷防护方面，充分利用现有建筑物屋面装设的接闪带及避雷网，将光伏发电系统太阳能电池板、汇流箱、逆变器的金属边框、金属支架等金属构件与屋面接闪带可靠连接。在感应雷防护方面，对于感应雷引起的过电压保护，主要采用在直流侧和交流侧分别装设电涌保护器，以防护过电压对设备的损坏。
3结语
该工程中光伏发电系统总装机容量仅为35kW，按运行期年平均发电量约2.9万kW·h、运行期25a计算，共可发电72.5万kW·h，可节省燃煤245.9t，可减少排放二氧化碳644.3t、二氧化硫5.4t、氮氧化物1.8t、粉尘3.6t，可见光伏发电项目的建设对于环境保护、减少大气污染具有积极的作用，并有明显的经济效益和社会效益。太阳能是开发潜力最大但已开发比例最低的能源类型，是取之不尽、用之不竭的，作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、使用经济等优点，逐步成为各国争相研究发展的重点对象。随着太阳能的深度开发，我们会继续减少甚至消除资源匮乏的情况。
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