绿色生态住宅小区太阳能光伏发电系统的应用刍议

绿色生态住宅小区太阳能光伏发电系统的应用刍议

绿色生态住宅小区太阳能光伏发电系统的应用刍议 作者：刘洋洋

单位：亿达集团有限公司

邮编：116021

地址：亿达广场4号楼

摘 要：2007年，我国首套家用太阳能光伏发电系统在莘庄居民小区成功运行以来，绿色生态住宅小区太阳能光伏发电系统的大规模推广依然前路漫漫。本文重点分析太阳能光伏发电系统的原理和优势，推广的现实性和紧迫性以及存在的障碍。

关键词：太阳能光伏发电；独立发电系统；应用

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，作为一种最丰富的清洁能源，日益引起人们的重视和应用。

1. 绿色低碳节能建筑与太阳能光伏发电

目前，“低碳”正成为社会发展各领域的重要主题。在建筑林立的城市，作为耗能大户，建筑的低碳化趋势成为行业的必然。建筑业在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的30%，而全国范围内的节能建筑仅占整个建筑总量的10%左右。目前，建筑更加需要在节能环保技术的推动下，实现绿色化改造。建设部的《绿色生态住宅小区建设要点与技术导则》中规定，大力倡导利用太阳能的绿色住宅小区建设。照明耗能与供暖、空调位列建筑耗能的前三甲。照明作为第二大项占建筑总能耗的35%。因而照明的节能改造是建筑迈向绿色转变的第一步台阶。使用光伏电池系统为建筑部分供电的节能建筑，与常规情况相比，节能高达75%以上。

2. 太阳能光伏发电原理与供配电方式

太阳能光伏发电系统是利用太阳光辐射能作用于半导体板，当太阳光入射能量大于半导体板的导带底与价带顶之间能量差时，板里电子从价带激发到导带，产生一个个电子—空穴对载流子，并随即被半导体板里原处于平衡状态的P-N结势垒电场作用，电子—空穴对被分离、扩散，电子留在N区，空穴留在P区，在不断地被激发、分离、扩散过程，在P-N结两侧分别积累了大量空穴和电子，形成了强大的势垒电势，即光生电动势，这种把太阳光能直接转换为电能的发电方式，称为太阳能光伏发电。

绿色生态住宅小区可建立独立发电系统，独立发电、独立供电，环保安全，不需要其它能源消耗，见图1。

图1 独立发电系统

在建筑小区中太阳能路灯，就是最简单、最典型的应用实例，当选用直流LED（发光二极管）光源时，就是直流负载形式；当选用交流节能荧光灯光源时，就是交流负载形式。

绿色生态住宅小区太阳能光伏发电系统的应用刍议

这种供配电方式优点是简单、经济、灵活、使用范围广泛，但一般适用于用电容量小、分散性大的用电负载。缺点是用电可靠性差，管理、控制也较分散、麻烦。

绿色生态住宅小区也可建立市电并联发电系统或市电并网发电系统，一旦太阳能光伏发电供电不足或中断，可借助于ATSE自动切换由市电供电，提高供电的可靠性，同时也可适量地减少配置蓄电池的容量，节约一定投资。

3. 太阳能光伏发电系统在绿色生态住宅小区推广应用的可行性

联合国能源机构的调查报告显示，光伏与建筑一体化（BIPV）将成为21世纪城市建筑节能的市场热点，太阳能建筑业将是21世纪最重要的新兴产业之一。光伏与建筑相结合还有诸多优点：光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上，无需额外占用土地，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要；夏天是用电高峰的季节，也正好是日照量最大，光伏系统发电量最多时期，对电网可以起到调峰作用；光伏阵列吸收太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，可以起到建筑节能作用。

近年来兴建的小区，不管是住宅小区，还是公建，规模、范围都很大，建筑面积一般都达几十万平米，给建造太阳能光伏发电提供了较大的屋顶面积，可供装设大面积的太阳能光伏电池板组。此外，一个小区有许多公共用电设备，如小区路灯、草坪庭园灯，变频调速的水泵、风机，地下车库的照明和楼房的电梯等，这些用电设备都可以首先考虑采用太阳能光伏发电系统供电。

太阳能光伏建筑一体化是将太阳能光伏发电产品集成或结合到建筑上。它不是将太阳能光伏发电和建筑的简单相加，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系融入建筑领域，纳入基本建筑程序，与建设工程同步设计、同步施工、同步验收，与建设工程同时投入使用。

太阳能光伏发电系统在绿色生态住宅小区的应用可建立多项子系统。如屋顶太阳能光伏并网发电系统，采用屋顶太阳能电池板，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并通过逆变器将直流电变为220V交流电，与市电网相连接并网，供居民使用；户外绿色照明系统，小区的路灯、草坪灯、投影灯等公用照明系统全部采用风光互补独立供电系统，灯具则采用LED灯具和节能灯等灯具，不仅大大减少小区的公用电费，而且最直接地体现新能源、节能和环保的理念，是真正的绿色照明系统，具体为对主要道路安装风光互补路灯，林荫小道安装太阳能庭院灯，草地绿化区安装草坪灯等。另外，太阳能光伏发电系统还可以应用到小区户外公用设施上，环保、节能且成本低，如太阳能小区广告灯箱、太阳能书报亭、太阳能小区楼道灯、太阳能小区灭虫灯等户外公用设施。

4、太阳能光伏发电系统应用存在的问题

绿色环保、可再生的太阳能光伏发电系统毫无疑问将持续、迅速发展，但当前还存在许多阻碍其发展的问题。

太阳能光伏发电系统的强制性应用推广不利。应当把太阳能光伏发电系统纳入国家有关建筑节能设计的规范标准中，纳入建筑节能设计指标，明确要求有条件的地区、有条件的建筑工程项目设计、建造、使用。

政策扶持，鼓励制度、社会公益投资不够。太阳能光伏发电系统投资大、发电成本高。据研究材料证明，目前的太阳能光伏电池板光电转化率比较低，约在15~25%，成本比较高。建造一套太阳能光伏发电系统，按市场电价来换算发电价，大约要20年才回收成本，很多建筑企业缺乏选用的动力。政策也可以参照国际碳汇交易制定政策，形成价值化发展体系。

并网与设备配套存在阻力。从太阳能光伏发电系统到用电负载，之间各个环节的设备规格、技术参数等，都必须是配套开发、研制，不能脱节，方能推广应用。例如，广泛应用的交流变频调速装置，大部分采用的是交—直—交原理，就得开发出直—交原理的设备等，需要电力部门及电力运营商主动参与研究、开发和利用，保证这一系统安全、可靠运行。

绿色生态住宅小区太阳能光伏发电系统的应用刍议

5.结语

构建由绿色建筑组成的低碳生态城市是人们的共同愿景。中国绿色建筑还处于新兴发展阶段，因而在推动绿色建筑的过程中，需要得到各方的支持。太阳能光伏发电系统能为照明等用电设备，提供便捷绿色的电能。可提升用电品质，营造舒适、健康、高效的人居空间。随着太阳能光伏发电技术的推广和进步，将成为未来建筑的必备系统。

参考文献：

[1] 王春明,王金全,刘文良. 天和家园43kW_p屋顶并网光伏发电系统设计[J]建筑电气， 2007，(02).

[2]杨金焕. 太阳能光伏技术与建筑一体化研究进展[J]. 华东电力， 2009，(10).

[3]王东娇, 朱林泉, 薛忠晋. 太阳能独立光伏发电系统控制系统的研究与设计[J]. 山西电子技术，2010，(02).

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vor1.html