李武1 王家辉2
1身份证号：13072219870715****
2身份证号：44532219881203****
摘要：本文简要分析了并网型光伏太阳能发电电气设备在绿色建筑中的具体设计及节能应用，并对其节能经济效益进行了分析，基本实现了太阳能光伏发电建筑一体化系统规划基本功能应用。客观讲，该设计不但为绿色建筑节约了大量非可再生资源消耗，响应了国家节能减排的基本政策，也为建筑本身运营带来了巨大的经济效益。本文以绿色建筑工程项目为背景，简要探讨了以太阳能为核心的并网型光伏发电系统这一建筑电气与绿色建筑的一体化设计技术流程，并分析了该系统在绿色建筑中的应用节能经济效益。
关键词：绿色建筑；并网型光伏发电系统；一体化；太阳能；设计；节能
我国正式实施《中华人民共和国可再生能源法》法案，它强调城市绿色建筑建设应该将太阳能光伏电气设备纳入到发展体系规划中，并积极广泛应用，体现建筑的绿色生态发展本色。考虑到我国太阳能光伏系统技术发展较晚，所以针对它的应用研究可能还存在一定难度。
一、某建筑项目并网型太阳能光伏电气设计的案例技术分析
（一）建筑工程项目概述
以某市郊区五星级酒店为例，它在早期建设过程中基于绿色建筑目标建设，总建筑面积达到2300㎡，建筑屋面有效光伏阵列面积达到300㎡，且它在设计过程中采用固定式支架模式。出于绿色环保考虑，该建筑的屋面所采用的是太阳能电池板配合楼顶表面结合形式，建筑本体主要希望运用并网型太阳能光伏电气设备来为建筑供能，同时也不占用建筑区域周边宝贵土地资源，在建筑美观程度上也有一定保证。具体来讲，光伏电气设备主要满足酒店内部一切照明设备用电，且采用电网连接、用户侧并网方式，与电网形成功能互补结构，能够很大程度缓解用电高峰压力，具有很强的电力调峰作用。
（二）工程项目建筑并网型太阳能光伏发电系统设计分析
该工程项目建筑采用的是35KW安装功率的并网型太阳能发电电气系统，它主要设计安装于屋面300㎡的太阳能电池方阵中，围绕它配备了直流配电柜、并网逆变器等等。从功能角度讲，它能够实现即时发电即时消化，而光伏系统电能供电不足时，则主要由市电进行相应自动补充。围绕该酒店绿色建筑工程的并网型太阳能光伏系统设计，下文主要从电气监测系统、土建结构及太阳能光伏电气设备安装3方面来探讨它们在建筑中的设计技术过程。
1电气监测系统设计
在电气监测系统设计方面，应该考虑到其太阳能电池部件的工作寿命问题，而且它的性能受限于建筑所处地理环境和气候环境的影响偏大，在性能方面可能会有所衰变，为太阳能光伏发电系统前期设计、中期施工和后期维护带来一定困难，所以本工程采用数据采集系统，通过它的采集、记录和显示功能来对外部环境温度及太阳辐射运行数据进行技术处理。
在系统设计方面，主要通过监视器配合并网逆变器来实现同步运行目的，也利用它的数据采集控制器功能来调节酒店内部局域网，实现酒店内部全面监控目的。另外，该并网型太阳能光伏发电系统还会阵地酒店及其周围环境温度、太阳能辐射强度、风力等等参数数据来展开监测，丰富系统在绿色建筑中的应用作用。
为了强化监控系统内置技术，该建筑项目将内部监控系统与外部传感器输入测量端口相连，对基于酒店的8个模拟量及8个数字量进行实时分析，基本实现了对建筑的温度、湿度、气压、风速和智能电表的有效分析，一方面能够为建筑内部提供舒适生活环境，一方面也为建筑管理节约了大量电力成本[1]。
2土建结构设计
土建结构设计主要涉及两方面内容：太阳电池方针的承载方案设计和建筑本体的布置结构选型。首先说前者，因为该建筑楼顶所采用的是钢筋混凝土结构，所以针对它的屋面设计初始工程主要以保温防水为主。可以在建筑的女儿墙内侧安装太阳电池方阵支架与太阳能电池组件，同时计算其荷载保持基本荷载在原有基础上每平方米增加0.53~0.55KN。按照建筑标准设计荷载核算结果，该设计基本能满足酒店楼顶建设需求，确保其屋面处于承重荷载范围内。再一方面就是建筑本体布置结构选型。为了达到酒店建筑安全、环保、美观的基本原则，主要结合该建筑绿色设计工艺及电气设计进行建筑物的平面重新布置。对它的建筑造型和空间组合进行结合改进，确保它们迎合并网型太阳能光伏发电系统的设置位置，也实现对周围外部建筑群体在环境方面的有效协调。
3并网型太阳能光伏发电系统安装设计
对该项目酒店建筑的太阳能光伏发电系统安装设计是重点，具体来说它要在遵循以下两点原则的基础上进行设计安装。
首先，本工程选择蓄电池类型太阳能光伏板，同时配合适合于建筑本身的高功率调节元器件和逆变装置，这也是为了满足酒店建筑对太阳能资源利用的大量需求。
其次，它指定了相关安全装置及开关设备，特别是对电力线路进行了系统化配置，满足了酒店建筑节能绿色环保基本要求。
在光伏太阳能电池板安装环节，施工技术人员依据酒店建筑现场实际状况进行了分析，并计算了光伏板阵列中的模组具体数量。另外还计算了外电池板的倾斜角及阵列的电气特性，实现了对整体系统绩效的巨大改变。在太阳能电池板表面实施覆盖物，其目的是为了降低电池板电气性能可能出现的损伤。考虑到建筑内电气结构的复杂特殊性，对电池板安装与布线实施简易化处理，并且根据设计要求来替换个别电池板，以不动整体光伏阵列为基本原则进行设计安装。在安装完光伏太阳能电池板后，对逆变器进行安装，主要做好绝缘部位的有效检查，看其系统接地是否符合建筑要求规定。
最后，在电子线路安装方面，主要是将电池串与太阳板母线相互连接，这样做能最大限度降低插件芯数，同时提高电子线路的输出分辨率，允许之后安装中不断加入新线路，确保负载方向线路规模能够有效扩大。布线过程中，坚决禁止在锐边布线，所以该工程在布线环节配备了热伸缩环，这一设计能够为电子线路安装提供足量的高质量导线固定点[2]。
二、建筑项目并网型太阳能光伏发电系统节能经济效益分析
由于是针对绿色建筑项目所构建的太阳能光伏发电系统，所以它建筑中应用的节能经济效益也备受关注，考虑到该电气设备在功能应用方面主要基于半导体界面光伏特效来转化光能与电能，所以它不需要消耗燃料，可以实现就地发电。该酒店绿色建筑在安装该系统后也对它的节能经济效益进行了分析。
该建筑项目所安装的是36KW并网型太阳能光伏发电系统设备，它每年发电量为73000kWh，价格为35.00元/瓦，该项目工程总投资造价为120万元。在安装了该太阳能光伏发电系统之后，如果按照商业市电每度2.5元计算，该酒店每年可以节省电费7.3万度x2.5元=18.25万元。
该绿色建筑实施光伏发电能够稳定运行25~30年，在收回成本后（约5年回本）估算其所节约电费能够达到18.25x20=365万元[3]。
参考文献：
[1]张长志.光伏发电系统在绿色建筑中的应用及其节能研究[J].科技与企业,2015,(9):102-102.
[2]魏盈盈.建筑电气设计在绿色建筑中的应用[J].科技创新与应用,2014,(18):210-210.
[3]李阔.讨论建筑电气设计在绿色建筑中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(31):57-57.