光伏发电在建筑公共设施供配电中的应用

光伏发电在建筑公共设施供配电中的应用

邓建丰

身份证号码：441502198708100250

摘要：伴随着我国社会发展水平的提高，我国的经济发展也在稳步向前推进，经济的进步，也就意味着人们物质生活的满足，在人们需求得到满足的同时，对于行业发展的要求也就越来越多，特别是对于公共设施建筑的要求也越来越高。本文将针对光伏发电在建筑公共设施供配电中的应用进行研究与分析，研究光伏发电在实际建设中的重要作用，以保证公共设施建设的完善。同时，也会从实际工程建设的角度出发，阐明相应的电路设计，以及光伏发电系统的匹配功率计算，满足城市公共场所的供电需求。

关键词：光伏发电；建筑公共设施；供配电；应用

前言：在我国社会发展的过程中，城市建设水平也在不断提升，建筑物的耗电量也在不断增多，近年来，据相关调查显示，我国城市建筑的耗电量占据总体耗电量的一半以上，基于此，能够明确，建筑电能的节省，才是解决能源问题的关键所在。而光伏发电所指的是应用半导体界面的光生伏特效应，把“光能”转变为“电能”的一种技术手段，这种方式的应用，能够从根本上节省电能资源，同时，太阳能是一种可再生资源，对于这种可再生资源的利用也能够促进人类能源结构的改变，保证人类社会的稳定可持续发展。

1光伏发电的概述

1.1光伏发电的概念

光伏发电简单来说就是将光能转变为电能的手段。由控制器、逆变器以及太阳电池板构成，部件的构成为电子元器件[1]。太阳能电池在串联后，需要封袋保护，这样就够形成大面积的“太阳电池组件”，再加上功率控制器等部件的作用，就能构成一个光伏发电装置。

1.2光伏发电的发展历程

光伏发电早在1839年，就已经被发现了，光照能够使半导体材料的不同部位，产生电位差，这种现象被称之为“光伏效应”。1954年美国首次制成单晶硅太阳电池，真正实现了将光能转化为电能。20世纪70年代后，因为工业领域的发展，能源稀缺问题引起了人们的重视，人们把目光转向了可再生能源，太阳能成为了人们发展前进的首选，丰富的太阳辐射能源是取之不尽用之不竭的，在80年代后，多种类型的太阳能电池被广泛应用，在90年代后，光伏发电迅速发展。我国光伏发电近年来也在飞速发展，光伏发电装机容量也在不断增加。

2光伏发电在建筑供配电中的实际应用

2.1整体工程概述

本工程位置在全年日照时间为2300到3000小时的广东省某市[SMK1]，辐射量与180-200千克标准煤燃烧所发出的热量旗鼓相当，整个建筑工程的光伏发电系统组成为储能电池、太阳能光伏板、DC/AC交换器、DC/DC变换器等。所采用的光伏发电模式为离网与并网混合型。在实际应用中，光电充足，系统则处于离网状态，并将光能转化为电能，在通过DC/AC变换器，变换为交流负载供电，剩余电能则会被储存在电池中。在光照不足时，储能电池电量也告罄，那么系统就需要接入到市[SMK2]电中，处于并网状态，市电会为交流负载供电，给电池充电。

在进行该工程建设的过程中，光伏发电为建设公共设施供电，主要提供的是该建筑内部的楼梯间照明、地下停车场照明。经过功率的计算，可以发现，剪刀式楼梯每层需设置两套灯具，采用32瓦环形荧光灯照明，16路供电，共计834盏照明灯，地下停车场则需482盏36瓦单管荧光灯，8路供电，镇流器为4瓦。实际负荷经过计算如下:

P=P楼梯间+P地下车库=32W×834+（36W+4W）×482=45968W，可以按照46kW来计算。

用光伏发电的方式来为建筑公共设施供电，能够进一步减少能源消耗以及电网压力，这样市电就可以作为备用电源存在，这样也能够保证公共设施供电的安全性与可靠性。

2.2光伏发电系统构成与实际作用

2.2.1太阳能光伏板与DC/DC变换器

太阳能光伏板的存在是整个系统的核心组成部分，它吸收太阳光并将其转化为电能，并且与整个光伏发电系统的光电转换率有直接关系。在本项目工程中，光伏板的设置是在楼顶位置，并以先串联后并联的方式构成整个光伏阵列。光伏板的倾斜角度是由单轴跟踪系统来决定的，采光桶采集日光，桶内两个光敏电阻的阻值，能够精准判断出太阳的位置，差值经信号调理电路与A/D进行转换，传送到PLC处，由其控制光伏板角度，来保证两侧光敏电阻数值相同[2]。DC/DC转换器作用就是检测主回路的输出电流与直流电压，进而计算转化后的输出功率。

2.2.2储能电池电量控制与PWM控制模块的设置

本项目中电池管理系统作用，是控制并检测储能电池的电量。该系统通过实时检测相关充放数据，来保证电池电压、温度、电流等参数的准确，并有效利用电池电量，监测好电池的使用状态，规避过度放电或充电问题的发生，延长电池的使用寿命[3]。PWM控制模块所发挥的作用是通过回路中电流，电压的检测，将直流电压分割成脉冲，再通过脉冲的占空比，获得所需电压，进而获得所需输出功率，以达成最大功率点追踪。

2.2.3开关的设置

本项目中所应用的是双电源自动切换开关，它能够发挥的作用就是将负载电路由当前电源自动转换到备用电源之上，保证重要负荷的连续供电。其中光伏发电是常用电源，市电则是备用电源。采用PC级双电源自动转换开关，并将熔断器作为短路保护器来使用。在地下停车场与楼梯间的供配电中，要求双电源自动转换开关的转换时间较少，因此，选用了二段式双电源自动转换开关来进行相关操作。这种开关仅具备备用电源位与常用电源位两个工作位，转换时间快、可靠性强，总时间一般在50ms到250ms之间。其中，TBBQ6系列的转换开关，电流范围是16到630安，类别为AC-33A，励磁驱动，转换时间在75毫秒之下，为规避切换引起的三项不平衡现象，N线的设置是重叠切换可选的，最大限制短路电流是120kA，以上条件已经能够满足本次项目施工的电源切换需求。

2.2.4DC/AC变换器

DC/AC变换器也可以称之为“逆变器”，主要的作用就是把光伏发电系统发出的直流电转换为交流电，转换过程要符合配电要求，同时要注意本工程的负载交流电源电压、电流为AC220V、50Hz。

结论

综上所述，光伏发电在建筑公共设施供配电中的应用对于我国城市建设的发展是至关重要的，对于光伏发电的应用能够从根本上节省电能资源，且能够满足时代发展的需求，因此，相关研究人员一定要不断探索光伏发电的应用途径，并且要在建筑工程中不断应用，以推动我国城市建设的深入发展。本文从光伏发电的概念、光伏发电的发展历程以及光伏发电在建筑供配电中的实际应用三个角度进行了详细的阐述，并将实际应用部分做出了重点讨论，旨在让相关部门明确应用光伏发电对于我国社会发展的重要推动意义，以为未来光伏发电在建筑公共设施供配电中的应用提供建议。

参考文献

[1]陈艳梅.光伏发电系统在建筑供配电中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2021(11):2.

[2]陈陶然,李璐.光伏发电系统在建筑供配电中的应用研究[J].城市建设理论研究：电子版,2021(9):2.

[3]林起潮.光伏发电系统在建筑供配电中的应用[J].集成电路应用,2021,38(5):2.

[SMK1]宜把案例改为广东某市，以匹配作者处境

[SMK2]市电