光伏发电在民用建筑中的应用

光伏发电在民用建筑中的应用
摘要：随着国家能源形势逐渐严峻，在建筑行业发展过程中，所以为了减少
其对
电能资源的浪费，也为了促进建筑电气节能产业的可持续发展，在其建筑系
统的用电供应上采用光伏发电技术。

在具体的设计和施工要充分考虑建筑特点、
当地的太阳能资源情况、安全因素。

光伏和建筑结合因为光伏市场的繁荣和庞大
的建筑市场，必将存在着无限广阔的发展前景。

基于此，本文主要分析了光伏发
电在民用建筑中的应用。

关键词：绿色建筑；光伏发电；分布式发电系统；绿色节能
引言
随着光伏新能源技术在建筑电气节能中的广泛应用，它不仅能够满足人们的
生活用电量需求，而且其具有的可再生性、无污染性、安全性以及稳定性等特性，也为建筑行业的发展提供了保障，同时也满足现今工作建设的节能减排要求，并
且进一步实现了人们环保生活的目标。

分布式光伏系统在建筑中的应用，主要体
现在安装方式、安装形式、一体化的光伏系统组建等，能够建立高效节能的光伏
系统。

1光伏发电系统概述
光伏发电系统是利用太阳能资源进行发电的核心装置，利用光生伏特的工作
原理进行光伏发电系统发电。

太阳能发电主要由光伏方阵、逆变器装置以及跟踪
系统等组成。

光伏发电系统对于整个电力行业发展都有重要意义，同时光伏发电
系统生产过程中，不产生振动噪音，使用的能源也是可再生太阳能，提升电力生
产效率，同时具有节能环保性。

光伏发电系统建设过程中，对于其各部分组件进
行合理的配置建设非常关键，决定了光伏发电系统的建设效果。

其中光伏方阵是
光伏电力系统的核心组件，光伏电网发电过程中，起到吸收光能的作用。

逆变装
置是整个光伏带电系统的电流转换装置，主要完成直流电和交流电的核心转换，
确保电流控制更加合理，最大程度提升光伏发电效果。

跟踪系统主要对太阳能进
行跟踪分析，确保太阳能光伏发电系统能够吸收最有效的太阳能，提升电力发电
系统效率[1]。

2光伏新能源在建筑电气节能工程中的应用特性
2.1提升电力效率
第一，根据自身特性可以改变供电峰值，从而保证了建筑体系中整个用电系
统的稳定性与安全性，提高了供电系统的运行效率；第二，光伏发电具有存储性，它的应用可以提高用电存储量，从而在满足日常供电基本需求的同时，也可以为
紧急事件提供电力支持；第三，光伏新能源具有稳定持久性，其在使用过程中可
以持续为供电系统提供电力，即使是在传统供电系统瘫痪的情况下，它也可以用
储电能力进行持续供电；第四，光伏发电设备的美观性，在设备安装时会根据建
筑物外形进行安装，将建筑设计技术与光伏安装技术进行融合，从而实现光伏建
筑发展。

2.2减少能源污染
光伏发电系统通常采用建筑并网的方式进行发电，它与现有的公共电网进行
连接，利用太阳能发电，节省能源、减少污染，从而充分满足用户群体的用电需求。

建筑体系对电能的输入与输出操作，比如：楼梯间的感应灯，应急指示灯等
的使用，极大地减少了电能的消耗。

此外，根据光伏新能源应用的储电性，除了
日常进入公共电网进行正常发电外，在突发条件下，光伏新能源就可以将存储的
电能直接提供给公共电网，这个过程中节省了蓄电池的使用，从而降低了废电池
污染的危害[2]。

光伏新能源的高效使用主要依靠于光照效果的好坏，所以在安装光伏新能源
设备时，一般选择都是采光性较好的区域，比如南北朝向的屋顶、外墙等，在充
分采集阳光的同时，也节省了空间的使用。

此外，光伏新能源没有污染性，与传
统的利用石油、天然气以及煤炭等发电项目相比，没有危害空气等温室气体和其
他废气的排放，具有环保、节能减排等特性，同时也极大地缓解了能源危机的产生，稳定了燃料市场发展。

3光伏发电在民用建筑中的应用
3.1建筑中分布式光伏发电系统的组成
（1）光伏电池组件
光伏电池组件主要包含单晶硅、多晶硅、非晶硅三种。

其中晶体硅电池组件
的转换效率较高，理论极限效率可达29.43%，被广泛地应用于大型地面电站和BAPV中。

非晶硅电池组件的转换效率较低，但非晶硅电池组件具有柔性化、色彩
化等特点，也应用于一些BIPV中。

晶硅电池因制造工艺不同又分为单晶硅电池
组件和多晶硅电池组件，单晶硅电池组件光电转换效率略高于多晶硅电池组件，
但单晶硅的造价较高。

为考虑建设成本和建筑美观协调，当前建筑分布式光伏系
统建设中，BAPV项目多使用多晶硅电池组件，BIPV项目也采用非晶硅电池组件。

（2）并网逆变器
分布式光伏系统中光伏电池组件是将光辐射能直接转换为直流电能，目前国
家电网对于电能并网的最低要求为交流220V/50Hz，需要在分布式光伏系统中装
设逆变系统。

逆变系统主要的装置是并网逆变器，逆变器设备的作用为完成汇流
系统中输入的直流电能和并网要求的交流电的转换。

（3）汇流系统
分布式光伏系统的汇流系统一般为直流汇流模块。

汇流系统的作用在于可将
光伏电池组件中较小电流的电能汇聚后调整为与逆变器匹配数量的电流等级，与
并网逆变器连接，较大容量的分布式光伏系统一般还会装设汇流箱，汇流系统中
一般均会装设防逆流二极管，避免夜间光伏系统不发电时电能倒流[3]。

3.2建筑屋顶安装光伏的施工
（1）混凝土层面的安装。

现代的绿色建筑多为混凝土层面，在混凝土层面
安装时应注意安装的光伏组件应不超过混凝土层面的承载力，防止光伏组件对混
凝土层面造成破坏。

安装光伏组件时，应在下面垫射软脚垫木板等，并做好相应
的加固措施，减少因大风、雨雪天气光伏组件对混凝土层面造成冲击和破坏。

（2）斜度较大的屋面。

绿色建筑中为了美观，会在楼顶建设斜度较大的屋面，斜度较大为分布式光伏设备的安装制造了一些困难。

施工人员安装前应对斜
度较大的屋面进行角度测量，确定倾斜角度，再结合当地的气象参数计算光伏组
件的安装倾斜角后安装。

安装时应当特别注意使用安装支架将光伏设备固定在斜
度较大的屋面上，防止风力、雷电造成的伤害。

（3）彩钢瓦屋面。

彩钢瓦是近年来兴起的一种建筑材料，相较于混凝土建
造的屋面，彩钢瓦屋面具有安装简单、造价低的优势在一些对屋面强度要求较低
的建筑中得到了广泛应用。

钢瓦屋面的承载力较低，安装光伏设备时应进行平铺
安装，尽量不加设支架，安装密度也不宜过大，防止超过彩钢瓦屋面承载力。

3.3建筑南墙安装光伏
把光伏组件安装到建筑外墙面上过程中，既能起到建筑装饰作用也可以起到
发电的作用。

从追求发电的角度讲，这种设计适合于应用在高纬度地区，表1展
示了用PVSYST软件分析我国不同纬度地区的太阳能辐射资源的数据，特别要注
意的是对于垂直的南墙面，纬度越高的地区南墙面与最佳倾角辐射的比值越大，
也就是纬度高的地区比较适合在垂直面安装光伏。

譬如：如果在广州地区的建筑
南墙面上安装光伏的话，其发电量只有最佳倾角面上发电量的55%左右，而如果
在沈阳、长春等高纬度地区的建筑南墙面上安装光伏的话，其发电量可达最佳倾
角面上发电量的70%以上[4]。

3.4民用建筑住宅项目太阳能光伏发电的实际应用
住宅项目太阳能光伏设备对土地资源占用少，可安装在闲置的屋顶或外墙上，这对于地价昂贵而又对太阳能发电需求大的大城市尤其重要，能大大降低成本。

项目配置较小的光伏发电供电系统，以满足小区内部用电的需求，也可以支持现
存配电网的经济运行，减少电网压力。

转换的电能可以用于项目公共区域用电，
如景观照明、泛光照明等。

结束语
光伏发电系统是利用太阳能发电的一种新能源技术。

目前光伏市场发展重点
逐渐从沙漠等人烟稀少的地区转向城市人口密集地区。

因为城市经济发达，电力
需求量大，发展光伏发电有着非常有利的市场空间。

在城市中光伏系统的最佳安
装方式是安装在建筑上，既不用占用额外的地面空间，另一方面可以弥补城市用
电的缺口，并且建筑安装了光伏系统后还可以达到节能环保的目的。

参考文献：
[1]刘振兴.光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的应用[J].通信电源技术，2019，36（06）：118-119.
[2]韩巨虎.基于建筑电气节能减排措施及光伏新能源的应用分析[J].四川水泥，2018（10）：124.
[3]高义龙.浅析光伏新能源技术在建筑电气节能中的运用[J].四川水泥，2018（10）：135.
[4]王秋莎.建筑电气节能减排措施及光伏新能源的应用[J].南方农机，2017，48（22）：175。