浅析民用建筑照明系统的设计

摘要：随着我国经济可持续发展战略的逐步深入，以太阳能、风能、地热能等为代表的、可再生的新型清洁能源正在逐步替代煤炭、石油等对环境污染较大的传统能源。

本文圍绕太阳能光伏发电这一中心展开论述，探讨该项技术在民用建筑照明领域中的实际应用情况、发电系统的设计与组成，以及日常使用与维护中应注意的问题，旨在更好的为能源建设行业服务，同时对相关领域课题研究具有一定的借鉴意义。

关键词：建筑照明、太阳能、光伏发电

一、引言

21世纪以来经济社会的迅猛发展，对能源消耗提出了巨大的挑战，在人们享受社会进步带来便捷条件的同时，各种不可再生能源（煤炭、石油为主）的超负荷开采与使用，造成了资源的紧张与枯竭，同时还会对自然环境造成极大污染。因此，为了实现资源环境保护与社会经济的可持续发展，一种新型清洁的替代能源的出现，已是必然。这是为了维护民族长远利益的需要，其重要价值与深远意义难以估量。在新型替代能源队伍之中，太阳能以其独有的资源优势和特点，立足于科学研究的前端。从2016中国光伏行业的调查报告来看，近年来我国光伏累计装机总量维持了较为高速的增长，在国家能源局公布的光伏十三五规划来看，2020年计划装机量将超过2015年底的两倍以上，达到100GW，另外，在光伏发电中远期发展规划中，随着能源结构的变化，光伏发电比重更会迅速增加，根据规划预测，至2050年我国光伏发电的年发电量将占到发电总比的26%。以上种种情况都充分说明了太阳能发电技术的广阔前景与重要价值。

本文以太阳能光伏发电系统为中心论点展开论述，探讨其在民用建筑照明系统中的开发利用。

二、太阳能简介与光伏发电系统的构成

太阳能简述：太阳能一词，有广义与狭义之分。狭义的太阳能仅指投射到地球表面上的辐射能，而广义上的太阳能既包括辐射能，又包括风能、潮汐能、水能等由太阳引力作用产生的能源，还包括绿色植物的生物质能。综合来看，与传统能源相比，太阳能资源具有以下优势：第一，太阳能蕴含能量巨大。据统计，每年到达地球表面的辐射能相当于1.3×1014吨标准煤所产生的能量；第二，清洁环保，使用安全。能源转换过程中不会产生任何固体废物或有害气体；第三，时间长久。未来人类社会的生产生活中，太阳能将会是时期跨度最久的能源之一；第四，分布普遍，适用范围广。即便是普通家庭，也可以通过购买相应设备来利用太阳能。当然，任何事物自身都具备两面性，利弊共存，目前，有关太阳能的利用方面尚存在着一定的缺陷：首先，能量分散且不够稳定。尽管太阳辐射能总量巨大，但受地理纬度、季节气候变化、昼夜交替等因素的影响，辐射作用无法保持一个稳定的状态。其次，太阳能利用率较低且运行陈本较高。目前我国虽然科技发展较为迅速，但在光伏发电领域资历尚浅，且暂时未能够掌握核心技术，因此，发电系统生产运营成本较高，无法在国内普及这一应用。

光伏发电系统简述：系统自身由四个部分构成，具体包括电池组、蓄电池组、控制器与逆变器，这也是我们太阳能发电系统的技术要点和成本所在。各组成部分的主要功能是：（1）电池板：主要用来进行能量转换，即辐射能与电能之间的转换，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作；（2）控制器：可以控制整个系统运行状态，有效的对蓄电池组进行保护，确保系统安全稳定的运行；（3）蓄电池组：主要作为转化电能的存储装置，相当于一种小型中转，功能是作为备用资源使用；（4）逆变器：主要用来进行直流电与交流电的转换，而后实现电力传输。

三、光伏发电技术在民用建筑照明上的运用

民用建筑是人们从事生产生活活动的主要场所，其照明系统作为电能资源消耗的主要群体之一，要求能源本身具有量大、经济、安全、实用等特点。新型的太阳能光伏发电技术恰恰能够很好地满足这些要求。目前，光伏发电系统的设计大致分为两种类型，即独立发电和并网发电。其中，独立发电主要用于解决偏远地区、无电地区和一些特殊地区的供电要求，其对象以中小类型用户为主，并且随着技术的不断发展成熟，独立发电系统也从早期的直流供电方式，发展到如今的直流、交流同步输出。后者的并网发电则是采用电池组件与建筑物结合的方式，既可作为发电设备又可以用于建筑装饰装修，一物多用，充分体现科技含量与价值，并网发电采取分布式建设原则，就近就地分散发供电，进网与退网方式十分灵活，既能够提高电力系统自身抵御自然灾害与战争的能力，又能有效调节电力系统的负荷运载、降低线路电能损耗。因此，并网发电形式市场潜力巨大，也是我们今后光伏发电行业科研的主攻方向。

光伏发电在民用建筑应用的主要表现方式有室内装饰装修照明、庭院草坪照明、路灯、广告灯箱灯匾等等，与传统照明灯具相比较，太阳能灯具操作简便、可以有效节约能源、而且还不存在任何的安全隐患问题。针对不同的民用建筑类型，还要根据其具体情况设计相适应的发电系统。例如：对于大中型、人群密集的活动场所，包括医院、车站、电影院、体育馆等建筑，项目设计的时候可以考虑将太阳能电池板架在屋顶、铺设在屋顶太阳能电池的安装位置，将其作为屋顶建筑结构的一部分，既时尚高雅又节能环保。对于群体类型建筑，包括省会城市及各地的运动比赛场馆、居民住宅、旧建筑群节能改造等等，项目设计的时候可以考虑在上述建筑物外围或附近，整体用电负载较为集中的部位，设置一座光伏发电站，且应充分考虑额定用量、周边环境等因素影响。对于普通的单体民用建筑，可以参照大中型建筑发电系统的操作方法，争取做到光伏技术与建筑一体化，这将是未来太阳能发电领域的发展趋势、发展需要。

目前来看，由于我国相关科技发展的局限性，太阳能光伏发电技术还未能真正地走进千家万户，种种不利因素都在很大程度上限制了科研脚步的前行。例如：发电元件价格高、发电稳定性差、电力存储耗资巨大、太阳能电池板原材料稀缺、电力密度较小等等。不论是单一作用还是综合影响，其阻碍程度都不容小视。当然，成功的道路都不会平坦，注定会布满坎坷与荆棘，发现了问题也就意味着我们找到了努力的方向，我们要充分汲取国内外相关行业领域知识，引进先进理念与科学技术，从而更好地为我国光伏发电行业服务，争取创造出更大的价值，为国家、为社会、为人类做出一份贡献。

四、结语

传统煤炭、石油能源储量有限，各种化工作业又会产生大量污染，因此，为了响应国家节能减排倡导和维持人类社会可持续发展，我们就要清晰地认识到清洁能源开发利用的重要意义。通过以上篇幅对民用建筑工程光伏发电技术应用课题的探讨，我们可以看出太阳能作为一种新型的替代能源，存在着广阔的发展空间，但同时，我们也了解到这一新兴技术发展过程中存在的掣肘与瓶颈，因此，想要更快更好地开发、推广这项技术，就需要我们广大的科研工作者进行更加积极深入的探索，研究出更为科学高效的设施设备，我们绝对有理由相信，在未来一段时期内，太阳能将是一种最为清洁、安全、可靠的能源，光伏产业将会成为国际上继计算机信息网络、微电子产业之后又一领头行业，它将会作为经济社会发展前行的主要动力，并为此保驾护航。

参考文献：

[1]杨毅男.安多100Wp独立运行光伏发电系统暂态稳定性分析[D].中国科学院研究生院（电工研究所）.2003

[2] 孔娟.太阳能光伏发电系统的研究[D].青岛大学.2006

作者简介：

徐卫卫（1986-8），女，汉，江苏南通人，江苏东开电气有限公司，226000，江苏南通市，本科，助理工程师，主要从事电气安装调试的研究endprint