摘要：21世紀以來，隨著能源的逐漸減少，人們越來越重視能源的利用率，不斷開發綠色能源。通過光伏發電系統，能夠提升能源利用率，減少能源的開發。同時，也能加強我國建筑節能系統的技術水平，推動我國建筑工藝的創新。因此，本文就光伏發電系統進行研究，通過說明光伏發電系統的原理，以便更好地應用光伏發電技術，帶動我國建筑的更好發展。

關鍵詞：光伏發電；建筑節能；應用研究

引言

近年來，隨著傳統能源的減少，人們越來越重視一些可持續發展能源。因此，為了更好地保證社會的發展，我國不斷地在開發新的能源。通過太陽能在建筑中的應用，能夠減少資源的消耗，實現綠色環保。然而，我國的光伏發電系統在建筑中的應用還不夠廣。因此，一定要重視光伏發電系統的應用，提升光伏發電技術，以促進我國綠色建筑的發展。

1 太陽能光伏發電的原理

光伏幕墻是指利用貼在玻璃上的特殊樹脂，結合電池的使用，從而將光能轉化成電能。

一般而言，為了保證太陽能電池的轉換效率，光伏玻璃所用的玻璃基片一定要保證透光率至少是92%，而厚度也要在合理的范圍內。幕墻包含了材料，結構，電氣等各個部分，不僅制作復雜，安裝也比普通幕墻復雜許多。光伏幕墻的核心是可以存儲能量的太陽能電池。因此，在很大程度上，光伏幕墻的發展會受到太陽能電池發展的影響。

目前，我國光伏發電系統中的太陽能電池有兩種類型。首先是晶體硅電池。相比起其他類型的電池，這種電池出現的時期較早，且相關技術也比較成熟。我國的光伏發電系統中，有超過 85%的電池使用了硅片材料。通過硅片材料，能夠萬方數據有效保證能源的轉換率。除此之外，晶體硅電池的造型也比較。通過陣列排列組合的形式，不僅能夠幫助電池產生出新能源，也能實現建筑的美觀性。同時，也可以延長光伏系統的使用壽命。然而，如果遇到一些陰雨天等陽光照射不充分的情況時，就無法實現光伏發電系統的能源采集和轉換。這非常不利于光伏發電系統的價值實現。因此，為了實現發電的功能，一定要將光伏發電系統安裝到日超充足的地方。

其次是薄膜太陽能電池。薄膜太陽能電池的厚度非常薄，一般只有整個微米的厚度。這使得薄膜太陽能實際比一張紙還薄。相應的，其消耗的原材料會比晶體硅消耗得更少。這有利于提升原材料的利用率，實現建筑的節能。另外，也要將玻璃相互結合起來，從而組成薄膜光伏電池板。然而，薄膜太陽能的電池對光的敏感性強于晶體硅材料制作的電池。因此，薄膜太陽能電池在陰天時的工作效果也比較好。如果是遇到一些弱光，或者散光，反射光，也可以有效實現對太陽能的利用。目前，玻璃幕墻節能保溫性能的主要措施是使用低輻射鍍膜玻璃，也就是在玻璃表面鍍上一些金屬或者化合物的產品。這種產品的可見光透射率較低。

因此，薄膜太陽能電池的透射率很高，尤其是對紅外線的反射率很高，能夠更好地保證建筑的隔熱性能。

到目前為止。我國晶體硅太陽能電池的應用比薄膜太陽能電池的應用更廣。但因為晶體硅的成本下降空間很少，而薄膜太陽能的技術創新空間還很大。隨著技術的進步，薄膜太陽能的技術也可以達到與晶體硅差不多的水平。而薄膜太陽能的生產過程更簡單，不僅可以生產出較大面積的電池板，也比較適合大規模的量產。加上薄膜太陽能電池板比晶體硅太陽能電池板更薄，使用起來也更加美觀，能夠更好地與建筑形成一體。因此，未來的市場中，薄膜太陽能的應用會更廣些，而其技術水平也會不斷提升，從而達到甚至超越晶體硅電池板的技術水平。

2 光伏發電系統和建筑節能

2.1 光伏發電系統

光伏發電系統可以實現將太陽能轉化成其他能源的功能。這能有效促進人們對于環境的保護，保證人類的可持續發展。一般而言，光伏發電系統主要包括太陽能電池板，太陽能控制器，蓄電池等組成部分。

通過太陽能電池板，可以有效收集太陽能，使其轉化成電能。而蓄電池則是萬方數據儲存電能的裝置，使太陽能能夠充分得到利用。太陽能控制器就是為了保護光伏發電系統的裝置，不僅可以控制光伏發電系統，也能保護好蓄電池的充電放電過程。而逆變器則是光伏發電系統的電能轉化裝置。通過將蓄電池里輸出的直流電轉化成交流電，從而有效保證電能的利用率。

2.2 建筑節能

建筑節能是指節省能源節約資源的綠色建筑類型。通過利用太陽能，能有效減少電能的利用，從而提升建筑的能源利用率，促進建筑的可持續發展。同時，使用太陽能電池收集板的建筑，也能有效實現有關采光遮陽的功能。這不僅有利于整個建筑的實用性，也能加強建筑的綠色節能，使建筑能夠綠色供電。一般而言，光伏發電系統都是應用在建筑中日照充足的表面。比如頂樓，屋頂，天窗，甚至高層建筑外層高墻等。只要是太陽能照得到的地方，都可以使用光伏發電系統。除此之外，還可以根據建筑的外觀，將光伏發電系統的太陽能收集板制作成合適的樣子。比如，可以做成玻璃狀的，或者改變造型，改變傾斜率等，從而保

證太陽能收集板與建筑風格的高匹配度，滿足人們的審美需求。

3 光伏發電系統在建筑節能中的應用

3.1 光伏發電系統在建筑外墻體中的應用

建筑的外墻體是接觸太陽面積最多的，能夠很好地收集到太陽能。尤其是在高層建筑中，經常使用玻璃等材料去保證建筑的美觀度。因此，可以直接在建筑的高層使用玻璃樣式的太陽能電池板。這樣既能保證光伏發電系統的美觀性，也能有效收集到更多的太陽能。需要注意的是，為了保證太陽能板的能源利用率，就需要重視透明度的問題，使建筑內的透明度能夠維持在合理的范圍內。同時，也要關注傾斜角是否合適。只有太陽板能夠朝向南北方向，才能夠使太陽板在太陽和升起的時候都能收集到太陽能。

3.2 光伏發電系統在建筑屋頂中的應用

大部分的建筑屋頂都沒有利用太陽能板去收集電能。為了提升建筑對太陽能的利用率，就要在屋頂上安裝天陽能板裝置，使屋頂的太陽能轉換成電能。屋頂的地理優勢非常好，不需要考慮太陽能板的傾斜度，裝置起來也更加容易，不用考慮透明度，美觀度等問題。同時，還可以將太陽能板作為通風管道隔熱層以及頂層建筑的遮陽板。然而由于屋頂容易受到氣候的影響，因此，還要重視屋頂的萬方數據氣候變化，以保證太陽能板對一些自然災害的防護。比如，可以采取設計屋頂傾角的方式解決好一些雨雪堆積的問題，這樣既能有效保護好太陽能板，減少雨雪的堆積，也能增加屋頂的觀賞性。而在選擇電池板時，也可以盡量選擇一些材料強度大的電池板，這樣就能抵擋一些冰雹。同時也要在屋頂做好防雷措施，使太陽能板能夠有效避免雷電。

3.3 光伏發電系統在建筑天窗中的應用

在建筑中的天窗一般具有兩大功能，一是可以提高建筑的采光度，二是可以有效防止局部露天建筑受到陽光直射。基于天窗的特點，如果在天窗中使用太陽能電池板，就能很好地保證天窗采光和遮陽的效果。同時，也能收集太陽能，實現綠色能源的應用。為此，在天窗設計太陽能電池板時，一定要考慮整個天窗的采光率。具體而言，可以直接利用折射原理，使用井格型的太陽能板去進行立體采光。同時，也要合理選擇好傾斜角角度，以有效避免雨雪天氣的雨雪堆積的問題。

3.4 光伏發電系統在其他建筑元素中的應用

太陽能電池板可以用在遮陽板，窗戶玻璃等建筑元素里。比如，將太陽能電池板當做遮陽板，這樣就能有效避雨，且能收集好太陽能。同時，也要結合實際的情況，比如傾斜角，防雨雪，采光率等各個方面，去保證建筑的功能性和審美性。

4 光伏發電系統在綠色建筑中的節能分析

光伏發電系統能夠改進建筑，使建筑更加符合綠色生態的理念。進10年來，全球光伏電池的需求一直在增大，不少地區甚至實現了成型的光伏產業鏈。通過在建筑中使用光伏發電系統，建筑不僅能夠實現節能的功能，減少電能的消耗，也能減少一些有關遮陽等需求的經濟開支。然而，在我國只有很少的一部分建筑使用了光伏系統。這大大限制了我國綠色建筑的發展。因此，為了減少能源的消耗，實現經濟效益，就一定要重視光伏發電系統應用在建筑中的節能效果和節能經濟效益。

4.1 節能效果

綠色建筑使用光伏發電系統是非常節能的。具體而言，不僅能夠收集太陽能，也能為建筑提供好相關電力的供應，這節省了電網電力資源。其次，太陽能電池萬方數據板作為遮陽板和天窗，也有效實現了遮陽板和天窗的功能，加上太陽能電池板能夠吸收光能，這使得電池板抵擋夏天高溫的性能比天窗和遮陽板都要更好，這也減少了空調的用電。相當于減少了電網供電，降低了對煤炭資源的消耗，也減少了有害氣體等的排放，實現了綠色環保的功能。

4.2 節能經濟效益

光伏發電的安裝成本雖然很高，但是運營成本非常低，且使用壽命長。比如，在建筑中使用 400kW 的光伏發電系統，能夠保證一年至少40萬千瓦時的電能供應。整個系統的材料費，安裝費等大約是400萬。根據我國商業用電價格1.5元/kw.h 的價格，40 萬千瓦時的電能就相當于60萬。也就是說，只需要不到7年的時間，就可以收回整個系統安裝的成本。對于光伏發電系統來說，其使用壽命基本是25年，這相當于還能直接獲利18年的時間，也就是可以節省1080萬元的費用。即使去除掉一些日常的運營管理和維修，也有接近900萬的經濟效益可以實現。

5、安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹

5.1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺通過監測光伏站點的逆變器設備，氣象設備以及攝像頭設備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括：站點監測，逆變器監測，發電統計，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環境監測，設備檔案，運維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺，及時掌握光伏發電效率和發電收益。

5.2應用場所

目前我國的兩種分布式應用場景分別是：廣大農村屋頂的戶用光伏和工商業企業屋頂光伏，這兩類分布式光伏電站今年都發展迅速。

5.3系統結構

在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量儀表，通過網關將采集的數據上傳至服務器，并將數據進行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺，及時獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平臺整體結構如圖所示。

5.4系統功能

AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺軟件采用B/S架構，任何具備權限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據權限范圍監視分布在區域內各建筑的光伏電站的運行狀態（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態、發電功率曲線、是否并網、當前發電量、總發電量等信息）。

5.4.1光伏發電

5.4.1.1綜合看板

●顯示所有光伏電站的數量，裝機容量，實時發電功率。

●累計日、月、年發電量及發電收益。

●累計社會效益。

●柱狀圖展示月發電量

5.4.1.2電站狀態

●電站狀態展示當前光伏電站發電功率，補貼電價，峰值功率等基本參數。

●統計當前光伏電站的日、月、年發電量及發電收益。

●攝像頭實時監測現場環境，并且接入輻照度、溫濕度、風速等環境參數。

●顯示當前光伏電站逆變器接入數量及基本參數。

5.4.1.3逆變器狀態

●逆變器基本參數顯示。

●日、月、年發電量及發電收益顯示。

●通過曲線圖顯示逆變器功率、環境輻照度曲線。

●直流側電壓電流查詢。

●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數查詢。

5.4.1.4電站發電統計

●展示所選電站的時、日、月、年發電量統計報表。

5.4.1.5逆變器發電統計

●展示所選逆變器的時、日、月、年發電量統計報表

5.4.1.6配電圖

●實時展示逆變器交、直流側的數據。

●展示當前逆變器接入組件數量。

●展示當前輻照度、溫濕度、風速等環境參數。

●展示逆變器型號及廠商。

5.4.1.7逆變器曲線分析

●展示交、直流側電壓、功率、輻照度、溫度曲線。

5.4.2事件記錄

●操作日志：用戶登錄情況查詢。

●短信日志：查詢短信推送時間、內容、發送結果、回復等。

●平臺運行日志：查看儀表、網關離線狀況。

●報警信息：將報警分進行分級處理，記錄報警內容，發生時間以及確認狀態。

5.4.3運行環境

●視頻監控：通過安裝在現場的視頻攝像頭，可以實時監視光伏站運行情況。對于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺控制功能。

5.5系統硬件配置

4.5.1交流220V并網

交流220V并網的光伏發電系統多用于居民屋頂光伏發電，裝機功率在8kW左右。

部分小型光伏電站為自發自用，余電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能。光伏電站規模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

5.5.2交流380V并網

根據國家電網Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網技術規定》，8kW~400kW可380V并網，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點380V并網，以當地電力部門的審批意見為準。這類分布式光伏多為工商業企業屋頂光伏，自發自用，余電上網。分布式光伏接入配電網前，應明確計量點，計量點設置除應考慮產權分界點外，還應考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計量點均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術要求符合DL/T448的相關規定，以及相關標準、規程要求。電能表采用智能電能表，技術性能應滿足國家電網公司關于智能電能表的相關標準。用于結算和考核的分布式電源計量裝置，應安裝采集設備，接入用電信息采集系統，實現用電信息的遠程自動采集。

光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然后接入企業380V電網，實現自發自用，余電上網。在380V并網點前需要安裝計量電表用于計量光伏發電量，同時在企業電網和公共電網連接處也需要安裝雙向計量電表，用于計量企業上網電量，數據均應上傳供電部門用電信息采集系統，用于光伏發電補貼和上網電量結算。

部分光伏電站并網點需要監測并網點電能質量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質量監測裝置。部分光伏電站為自發自用，余電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能，系統圖如下。

這種并網模式單體光伏電站規模適中，可通過云平臺采用光伏發電數據和儲能系統運行數據，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

5.5.310kV或35kV并網

根據《國家能源局關于2019年風電、光伏發電項目建設有關事項通知》（國發新能〔2019〕49號），對于需要國家補貼的新建工商業分布式光伏發電項目，需要滿足單點并網裝機容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網運行安全技術要求的前提下，通過內部多點接入配電系統。

此類分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓后接入電網。由于裝機容量較大，可能對公共電網造成比較大的干擾，因此供電部門對于此規模的分布式光伏電站穩控系統、電能質量以及和調度的通信要求都比較高。

光伏電站并網點需要監測并網點電能質量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質量監測裝置。

上圖為一個1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據情況可不設置)，最后經過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網。由于光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設備比較多，主要如下表：

6 結束語

總而言之，光伏發電系統是非常重要的。通過光伏發電系統，可以將太陽能轉化成電能，從而減少電網電力的消耗，提升建筑的環保性。因此，必須要重視光伏發電系統的應用，合理加快對光伏發電系統的改造，以早日普及太陽能的利用。同時，光伏發電的成本和收入比也非常低。從而實現經濟效益。