探析建筑电气节能中光伏新能源技术的运用

摘要：建筑能耗在社会总能耗中占据重要比重，其中建筑电气能耗尤为突出。光伏发电作为清洁可再生能源，与建筑电气系统高效融合，有望在建筑节能减排中发挥关键作用。然而，建筑光伏系统复杂多变的出力特性，对高效利用提出了严峻挑战。基于此，本文探析建筑电气节能中光伏新能源技术的运用，旨在提升光伏新能源技术在建筑电气节能中的使用效果，打造更具经济环保特性的城市建筑。

关键词：建筑；电气；节能；光伏新能源

引言

“双碳”目标下，节能减排已成为建筑工程高质量发展的核心方向。建筑工程是能源消耗的重点领域，其从建设到投入使用的全生命周期均会产生大量能源消耗，如何降低电气能耗、推动建筑领域绿色转型，已成为行业高质量发展亟需破解的关键问题。光伏发电具有清洁、可再生、分布广等突出优势，为建筑电气领域节能减排提供了有效解决方案。光伏发电可将太阳能转化为电能，在减少建筑对传统化石能源依赖的同时降低温室气体排放，为“双碳”目标的实现提供有力支撑。

1建筑电气光伏发电系统概述

建筑电气光伏发电系统是一种将光伏电池阵列与建筑电气系统相结合的分布式能源系统。其主要由光伏电池阵列、逆变器、配电设备、储能装置和能源管理系统等部件构成。光伏电池阵列通过光电转换效应将太阳辐射转化为直流电，其输出功率受太阳辐照度、环境温度等因素影响，呈现间歇性和波动性特点。逆变器将光伏电池产生的直流电转换为符合电网标准的交流电，并通过最大功率点跟踪技术实现光伏系统的优化运行。储能装置（如锂离子电池）可平滑光伏发电的波动性，提高系统的可靠性和经济性。能源管理系统基于实时监测数据和优化算法，对光伏发电、储能、用电负荷等进行协调控制，实现能量平衡和效率优化。此外，建筑光伏系统还需考虑与建筑一体化设计、电能质量、安全防护等因素，以实现美观、高效、安全的运行。

2光伏与建筑电气系统协同的意义

2.1提高能源利用效率

光伏与建筑电气系统协同技术的应用，可实现能源就地生产与消纳，减少电能在传输和转换环节的损耗。例如，依托直流配电技术，能将光伏发电系统产生的直流电直接供给建筑直流负载，规避多次交直流转换造成的电能损耗，提升能源利用效率。研究表明，绿色建筑应用该协同技术后，能源利用效率相较传统建筑可提升10%～30%。

2.2降低能源成本

光伏发电可覆盖建筑部分用电需求，降低建筑对外部电网的依赖度，从而削减电费支出。在部分区域，还可将多余电能反馈至电网以获取收益。伴随光伏发电技术迭代，其发电成本将进一步下行，项目经济效益将愈发显著。

2.3减少建筑碳排放

光伏发电属于典型的清洁能源，发电过程无碳排放产生。采用光伏与建筑电气系统协同技术的建筑，可大幅降低对传统化石能源的依赖，实现碳排放削减。据测算，每安装1kW光伏发电设备，每年可减少约1t碳排放，对建筑行业低碳转型具有重要推动作用。

2.4提升供能稳定性

将光伏与建筑电气系统协同技术应用到绿色建筑中，搭配相应的储能系统，可以在停电或者发生电网故障时，提供应急电源，保障建筑内部关键设备的正常稳定运行。不仅如此，在应用智能控制系统的情况下，还可以实现对能源的优化调度，解决光伏发电系统间歇性和波动性问题。

3建筑电气节能中光伏新能源技术的运用

3.1自发自用+储能调峰

“自发自用+储能调峰”是建筑电气节能系统与光伏储能结合中基础且应用广泛的模式，核心通过智能调度实现光伏发电与建筑电气节能系统用电需求的动态平衡，最大化发挥清洁能源价值。该模式下，光伏发电优先供给服务器集群、制冷系统等设备，形成自发自用能源体系。这种就近消纳方式规避了远距离输电的能量损耗，提升光伏利用效率。光照充足时，光伏余电存储至储能系统；光照不佳时段，智能调度启动储能调峰，释放电能填补供电缺口，降低电网依赖。若储能余量将尽，系统平滑切换至电网供电，确保电力供应持续稳定。

3.2光储直柔系统

光储直柔系统是建筑电气节能系统光伏储能应用中更智能的模式，通过技术创新实现光伏、储能与建筑电气节能系统负荷的动态平衡，能源自主调控能力显著提升。系统依托智能控制系统运行，实时采集光伏组件发电量、储能充放电状态及建筑电气节能系统用电负荷，经算法模型分析计算，精准预测用电供需态势并发送控制指令，实现三者实时供需匹配。其建立的动态联动机制让能源围绕用电需求运转，大幅降低电网依赖。建筑电气因负荷稳定、规模适中，配置合理时系统支持离网运行，完全依靠太阳能供电：光照充足时光伏支撑运行并为储能充电，夜间或阴天储能放电维持运转，尤其适配偏远基站、野外临时电气系统，彻底摆脱电网依赖，降低长途输电成本。

3.3参与电网辅助服务

参与电网辅助服务是建筑电气节能系统光伏应用的典型模式，因其光储系统容量大，具备更强的电网调频、调峰等辅助服务支撑能力。光伏出力充足而建筑电气节能系统负荷较低时，光伏余电量大，仅靠储能易存容量不足问题，此时储能可将余电反向并网。此举既实现光伏能源高效利用、避免浪费，建筑电气节能系统还能获取收益，在可再生能源补贴政策下经济收益更可观。电网高峰时段亦适用该模式：此时电网供应紧张，建筑电气节能系统光储系统响应需求，减少电网购电并释放储能电能，既降低自身高峰用电成本、缓解电网压力，还能获得相应补贴。

4光伏与建筑电气系统协同技术的发展趋势

4.1技术创新推动成本下降

光伏、储能及电力电子等技术的持续创新，使光伏发电与储能系统成本实现有效管控。例如，新型光伏材料的应用，在提升光伏电池转换效率的同时降低制造成本；新型储能技术的落地，既优化储能系统性能，又延长其使用寿命。在此背景下，光伏与建筑电气系统协同技术的性价比持续提升，为其规模化应用奠定基础。

4.2信息化和智能化水平提高

未来发展中，光伏与建筑电气系统协同技术的信息化、智能化水平将持续提升。通过在绿色建筑电气系统中融入大数据、物联网、人工智能等前沿技术，可实现对建筑能源系统的全面感知、实时监测与优化调控。例如，依托物联网技术可远程监控设备运行状态，提升运维效率；人工智能技术可结合实时天气与历史数据，预测光伏发电量并提前优化能源调度策略，保障系统运行稳定。

4.3跨领域合作加强

光伏与建筑电气系统协同技术未来发展呈现显著跨领域合作特征，与建筑设计、电力工程、信息技术、光伏制造等领域联系紧密。在绿色发展理念持续深化的背景下，各领域协作愈发紧密，构建起完整产业链，共同推动技术迭代与应用落地。例如，绿色建筑设计阶段，设计单位可联合光伏制造企业、电力工程企业，实现建筑与能源系统的一体化设计建造。

结束语

综上所述，光伏新能源技术的推广普及为城市建筑工程指明了全新发展方向，通过高效开发利用可再生能源，可以全方位改善建筑使用体验、强化节能效果和保护生态环境不受破坏。建筑企业必须及早认识到光伏新能源技术的重要价值，进一步加强技术应用力度，全面掌握选择一体化结合形式、部署光伏阵列、汇流箱设计等方面的应用方法，把光伏发电系统打造为建筑电气系统的重要组成部分。

参考文献

[1]毛晓娟.光伏新能源技术在建筑电气节能中的应用[J].电子元器件,2024,8(2):156-159.

[2]董传洋,王凯,张伟,等.光伏新能源技术在建筑电气节能中的应用探讨[J].光源与照明,2022(11):68-70.

[3]李晓瑜.光伏新能源技术在建筑电气节能中的应用[J].光源与照明,2021(12):145-146.

[4]李红明.新时期现代建筑太阳能光伏发电系统的设计[J].光源与照明,2023(5):141-143.

[5]陈昕.太阳能光伏发电技术对建筑电气设计的影响[J].通信电源技术,2020,37(12):70-72.