卢圣坤
国源设计院有限公司，山东 济南 250101
摘要：近些年来，社会经济不断地发展和进步，科学技术水平显著提升，我国光伏发电系统也取得了突出的成就，为人民群众的生产生活带来了诸多的便利条件。建筑光伏发电系统利用建筑的表面接收太阳的辐射，避免了占用其他空间，节约了土地资源。建筑可以自行发电，不仅减少了配电网建设的成本还能起到节约电力资源的作用，具有节能环保的特点。但是，由于我国建筑光伏系统的设计还不够健全和完善，具有很大的进步空间，一定程度上制约了我国民用建筑光伏系统的推广。
关键词：民用建筑；光伏系统；电气设计
人民群众的生产生活，社会的经济发展都离不开电力资源的支持。现阶段，可持续发展是社会热议的话题，国家提倡节能环保，加大力度开发清洁能源，降低不可再生能源的损耗，于是，民用建筑光伏系统应运而生，能够很好地响应国家推行科学可持续发展的政策。所以，本文针对民用建筑光伏电气设计展开研究和探讨，旨在能够为电气设计提供可供参考的意见和建议。
一、我国民用建筑光伏系统电气设计现状以及存在的问题
随着生态环保问题的深入与研究，国家有关部门加强了民用建筑光伏系统的重视，并积极提供技术支持，很大程度上提高了光伏发电的设计水平，并扩大了使用范围，但是在实际应用和电气设计中依旧存在着一定问题。例如，民用建筑光伏系统电气设计是一项具有特殊性的设计项目，与大型的光伏电站的设计具有较大的差异性，在设计的过程中，既要充分考虑建筑光伏系统的发电量，还要尽可能减少光伏系统的占地面积，避免周围建筑物的遮挡，影响太阳能的获取。目前，我国建筑光伏设计中还存在着诸多的不良因素，需要进行及时的处理和协调，许多设计人员在设计过程中没有进行周全的考量，导致效果不太理想。我国建筑光伏系统的应用起步比较晚，各项技术还需要不断地完善和加强，虽在部分小区实现了应用，但是还需要技术人员不断地完善和提高光伏系统的应用性能和安全水平。
二、民用建筑光伏系统电气设计内容中的重点
民用建筑光伏系统是建筑电气设计中的重要组成部分，设计人员在电气设计的过程中需要高度重视光伏系统和建筑电气系统的协调可配性，保证民用建筑光伏系统能够很好地适用于电气设计中，满足电气设计标准[1]。民用建筑光伏系统电气的设计内容包括，第一，设计人员需要对建筑光伏系统电气设计区域有充分的了解，同时要掌握当地的气候特征以及太阳能的资源采集情况，促使工程建设的实际情况与电网环境相协调，完善合理的建筑光伏系统的设计方案。设计人员在设计的过程中需要积极收集信息，进行信息的整合和归类，选择性能优良的组件，保证组件与建筑的适配性，并使组件发挥积极的性能，合理设计和分布民用建筑光伏方针的方位和布局。设计人员需要计算好民用建筑光伏系统装机容量的数值，从而确定光伏组件的串联以及并联的数量，最后统计数量和数值，计算出民用建筑光伏发电系统的实际发电量。其中需要特别注意的是，如若民用建筑光伏系统中配置了电子能源的储蓄设备，则需要更好地设计电能储蓄环节，以期达到更加良好的储电效果。设计人员在设计过程中始终需要坚持安全第一的原则，完善防护设计，配置光伏接电箱和配电箱，为建筑电气系统的安全性能提供保障。
三、民用建筑光伏系统以及光伏方阵的设计
（一）民用建筑光伏系统的设计
设计光伏系统时需要结合建筑的使用功能、建筑结构以及建筑形式等因素进行综合的考量，同时需要保证光伏系统的光伏组件的材料必须选用建材型、建筑构件型以及安装型。光伏系统是由光伏方阵、光伏接电箱、过压保护装置、逆变器、蓄电池和充电控制装置、电能表以及显示电能质量指标的检测设备组成。
光伏系统的正常使用以及设备的性能需要符合两个基本的要求，第一，光伏系统中的设备和部件的性能要符合行业的标准，并且具有相关认证的证书证明；第二，光伏系统中的设备性能需要符合要求，保证正常的使用寿命，以国家和行业的标准为参考依据。
（二）光伏方阵的设计需要考虑外部环境因素
外部环境因素包括地理环境、自然气候和太阳能资源[2]。由于光伏系统设计的特殊性，设计人员需要充分考虑外部因素，采集气候环境和太阳能资源的信息，确定好外部环境因素后开展光伏方阵的设计，保障光伏方阵能够充分接收充足的太阳能，保障居民的用电。其中地理环境除了地理位置还包括建筑工程区域内的经纬高度，地势地貌，地理环境信息需要勘测地准确无误，才能保障光伏方针设置的合理性。气候环境主要需要考虑的就是空气的湿润度和大气压力的环境，还需要调查年降雨量。太阳能资源就是建筑区域一年内的太阳辐射总量，能否给光伏方阵接收充足的热量，从而转化为电能。外部环境的因素能够确定建筑光伏系统方位，为建筑光伏系统的规划设计提供现场环境的信息依据，分析和研究外部环境因素是设计人员开展设计工作的基础。
（三）民用建筑光伏方阵的方位设计
民用建筑光伏方阵的方位设计决定着光伏方阵的安装和朝向。光伏方阵的方位角影响着太阳能的辐射总量，通常，当北半球的建筑光伏方阵的方位角指向正南方向时，在这一时间段内，光伏组件接收到的太阳能辐射数量充足，自然能够释放充足的电能。如果在设计时，受到各种因素的影响导致建筑组件无法指向正南方向时，设计人员需要将角度的偏差控制在二十度以内，原因是在二十度的范围内，建筑光伏组件依旧能够采集到充足的太阳能，与组件朝向正南方向时不会产生太大的偏差，这一情况主要表现在太阳能充足的区域环境中。方位设计还包括光伏系统内部组件的倾角，光伏组件产生的倾角主要是由于光伏组件处于的平面与水平面对立而产生的夹角，通常情况下，设计人员会根据建筑光伏组件平面接收到的太阳能辐射所产生的倾角设置为最佳倾角，设计人员在选择最佳倾角的时候，需要首先了解和掌握建筑光伏组件所能够接收到的太阳能的辐射量，以此作为标准，决定最佳倾角的设计[3]。
（四）安全防护措施，光伏防雷设计
民用建筑光伏防雷设计是针对光伏系统电气设计的安全防护设计[4]。模拟设计建筑物是第三类防雷建筑，设计中的防雷保护设计包含防直击雷设计和防感应雷设计两方面。首先，防直击雷设计指的是，光伏方阵的外露部分具有导电性能，所有防雷器接地端都需要和建筑物原有的避雷带和防雷接地引下线进行紧密地连接。防感应雷设计指的是，为了避免感应雷损坏光伏系统设备，需要在光伏配电柜内安装防雷装置，维护设备的安全性能。除此之外，为了达到维护电气设备安全性能的目的，防止电气设备遭受直流输入端感应雷的破坏，需要在直流配电柜内侧安装电涌保护器，维护电气设备免受公共电网入感应雷的破坏。
结束语：
电力资源影响着人民群众的生产生活，对社会经济的发展起着决定性的作用。随着我国经济水平的逐年提升，电力资源的消耗情况也越来越严重，成为现阶段我国可持续发展道路上的主要障碍。目前，为了响应国家提出的生态环保，节约能源的政策，需要不断地开发新能源，降低对于不可再生能源的消耗量，因此，扩大建筑光伏系统的应用范围，不断地创新技术，优化研究成果，完善建筑光伏系统，将依靠太阳能发电的光伏系统引进人类的生产生活当中，为人民群众带来便捷的同时也能够推动实现可持续发展的目标。
参考文献：
[1]毕凯,宋明中,林玉杰,马昕霞.光伏建筑一体化技术及应用[J].中国科技信息,2021(11):41-42.
[2]房建军.光伏建筑一体化融合理念和光伏系统设计要点[J].科技和产业,2021,21(5):251-254.
[3]林起潮.光伏发电系统在建筑供配电中的应用[J].集成电路应用,2021,38(5):122-123.
[4]叶小冬.光伏发电系统在建筑供配电中的应用研究[J].智能建筑与智慧城市,2021(1):101-102+109.
地址：山东省济南市槐荫区岔路街小区502号，刘老师（收）13605310538