实现双碳战略目标—建筑电气绿色节能技术、光伏发电的现状与未来

季万胜

摘要：基于当前全球气候变化对人类生存及生产生活的影响，我国在可持续发展要求以及人类命运共同体等理念的基础上，提出碳达峰和碳中和的无碳未来目的和愿景。双碳目标的实现对社会全面发展以及经济高质量具有重要意义。鉴于此，本文主要结合双碳战略目标的提出，分析建筑电气绿色节能技术以及光伏发电的现状和未来，旨在促进双碳目标战略的顺利实施。

关键词：双碳战略;建筑电气;绿色节能技术;光伏发电

1、双碳战略目标概述

1.1双碳战略目标的提出

双碳战略目标是2020年我国在推动实现可持续发展要求、构建人类命运共同体责任的基础上，提出碳达峰和碳中和等目标，即是双碳战略。我国自改革开发以来，经济发展速度持续腾飞，现已跃居世界经济体第二位，并成为绿色经济技术的领导者。对于双碳战略目标的实现，应当积极推动发展方式實现绿色转型，保证其能够适应自然规律。所以在近年和未来发展阶段，将双碳战略纳入到生态文明建设整体布局是至关重要的。将双碳战略目标提升为国家战略，有助于加快调整和优化产业结构和能源结构，促使煤炭消费尽早达峰，并推动新能源技术的应用发展，确保能源消费双控制度的顺利施行。

1.2建筑电气领域实现双碳战略目标的途径

在科学技术不断创新的过程中，针对建筑电气实现无碳化或低碳化受到广泛关注。特别是现阶段，建筑工程建设活动日益频繁，电气建设项目对环境的影响也越来越大。因此在行业内为顺应社会发展潮流，推动绿色低碳化，则需强化应用和革新电气节能技术，在发挥建筑功能价值的同时，提高能源利用效率。在此基础上，针对建筑电气领域实现双碳战略目标的途径，则主要是应用绿色节能技术和光伏发电技术。其中绿色节能技术的概念，则是按照当前电气技术行业的使用效率，科学有效的利用绿色技术提高节能效果。其符合低碳原则、实用性原则、科学性原则和整体性原则，有利于推动双碳战略目标的实现。

光伏发电则是指利用半导体界面将太阳光反射到硅材料上，促使光能直接转变为电能的技术。相比于其他电能生产方式来说，具有持久性、清洁性和灵活性等特点，将可再生的太阳能作为能量来源，可缓解不可再生资源的紧张局势。同时在转化过程中，不会产生污染、噪声，无需开采和运输，即可直接为小型电器提供所需能源，又可进行并网发电，具有十分广泛的应用范围。尤其是最近几年，太阳能电池组间制造成本大幅下降、相关支持政策逐渐成熟，太阳能光伏发电的装机容量增长迅速，在实现碳中和以及碳达峰等战略目标层面可发挥重要价值。

2、建筑电气绿色节能技术与光伏发电的现状

2.1 建筑电气绿色节能技术现状

对于现阶段我国建筑电气绿色节能技术的应用以及行业发展，其主要存在以下几点现状：

（1）起步发展时间较短、发展速度缓慢。由于我国人口众多，人均能源消耗率相对较高，并且在历史、技术、观念等因素影响下，对节能技术创新和生态环境改善等方面远落后于发达国家，因此在实践工程中，仍需注重应用和推广先进技术。

（2）对低碳生活方式以及绿色节能技术的认识不到位。我国对所提倡的绿色低碳理念十分认可，但在意识层面上仍未完全深入认识，导致社会大众对该技术的认知缺陷不足，无法改善传统生活观念和方式。

（3）各项节能措施执行缺乏严格性。目前节能减排作为我国的一项基本国策，虽然出台了一系列的政策措施，但在具体实施过程中，仍存在一些问题和缺陷。比如缺乏监督管理，节能技术应用范围和深度不够等，导致各项节能措施难以在现实中得到有效执行。

2.2 光伏发电现状

当前我国光伏发电的发展速度较为迅猛，在各个领域的应用也越来越普遍，致使光伏产业取得较好的成就。比如光伏产业链日益完善，形成有高纯度多晶硅原材料生产、太阳能电池片生产、太阳能电池组间生产、相关生产设备制造等构成的完整产业链条。在这其中太阳能电池片是光伏发电系统的核心，在应用时能够基于对太阳能边框封装保护，形成电池组件，配置控制器以及安装系统支架后，可形成光伏发电装置。虽然光伏发电产业在近年来具有较好的发展形势，但也存在一些不良现状，具体如下。

（1）太阳能发电价格较高。就目前而言，太阳能光伏发电的成本高于风力发电的6-8倍。主要是光伏电池组件成本较高，但随着科学技术的进步，其价格有明显的下降趋势。而且在光伏发电逐渐产业化和市场化的形势下，发电价格也有会有所调整，促使群众更容易接受。

（2）光伏发电的产业链在新时期下需进一步完善，主要因素中等力量的核心技术水平不高，对入行的门槛相对较低。而且我国太阳能光伏发电企业的竞争较为集中，数量也不断上升。另外，在原料方面，主要是依靠国外进口支撑，促使光伏发电的发展受到一定限制。

3、建筑电气绿色节能技术、光伏发电应用措施

3.1 绿色节能技术应用措施

在建筑电气领域中应用绿色节能技术，有助于进一步推动双碳战略目标的实现。从电气设计的角度出发，其应当注重变压器节能以及照明控制。

首先，变压器节能是建筑电气绿色节能技术的重要组成部分。由于变压器在电能消耗中占有较大比重，可耗费近40%的电能，如不加控制，则会导致资源严重浪费。所以电气设计人员需要提高对变压器节能的重视程度，尽量降低运行中的无功消耗，达到节能标准。比如在实际工程中，先按照变压器的具体情况，规范经济运行策略。即是合理选择变压器设备，确定电气投资。具体措施包括通过降低负载和空载，以保证变压器节能。电气设计人员需要认识到负载与变压器运行存在比较直接的关系，即是在变压器电流的影响下产生较大的线损。为降低变压器负载，则需对绕组关系进行改善，通过选择小阻值防范负载超出。对空载消耗的控制，主要是合理选择变压器的类型，保证其运行稳定，减少空载电能耗费。另外，电气设计人员还可对变压器进行适当的节能改造，围绕降容采取改进措施。比如适度提高线圈匝数、降低磁通密度，保证绿色节能目标有序实现。

其次，有效控制照明系统。电气设计人员在实施绿色节能技术时，需认识到建筑照明系统巨大的能源消耗量。通过采取强化控制措施，以降低照明系统的电能浪费情况。比如可设计引进智能高效节电系统，借助微型处理器将建筑的用电信息传递到相应的通讯口。再利用节点变压器感应照明用电，以实现对建筑用电方案的快速调节。同时也可基于专业计算机控制以动态跟踪照明系统的电流状态，促使其符合照明需求，实现最优供电控制。经过相关实践炎症，依靠智能高效节电系统可节电15-35%。并将原有照明线路进行替换，利用三相四线制保证照明电荷的均衡分布，能够促使节电达到60%左右。

3.2 光伏发电应用措施

在建筑电气设计中对光伏发电的应用，则是采用太阳能与建筑一体化的应用方式。相关设计人员应当轉变传统建设理念，通过利用光伏方阵来代替外遮阳、外幕墙以及物采光顶等部分，以此实现一体化的发电和节能降耗设计效果。比如在设计中设置采光屋顶、光伏幕墙等，有效吸收太阳光能量，合理在玻璃夹层中布置光伏阵列，既能够起到围护作用，又能够高效吸收太阳辐射。设计人员应注意根据太阳高度角调整采光屋面节点，适应发电需要。

另外，可采用BAPV应用方法，即是在设计建筑光伏发电系统时，以H型钢设计为主，促使光伏系统形成纵向的主支撑系统钢，并控制光伏板与建筑物之间的通风距离在标准范围之内，防范出现面板温度过高等问题。另外，在设计中可针对横向钢结构采用C梁设计方法，尽可能避免构件与线路连接存在的突出问题，尽可能提高运行效果。近年来，部分设计人员提出金属屋面安装措施，目的是满足用户的视觉审美需求，并增强整体发电功能。

最后可将光伏发电与LED高效灯源相结合，可避免以往发电和应用过程中产生的资源浪费，比如设计太阳能电池板建设建筑照明交流电，为消防照明及设备提供电能，可有效提高建筑电气消防系统的运行质量，保证建筑功能正常使用，节省传统电能的耗费量，实现节能减排、促进碳达峰和碳中和战略的实施。

4、建筑电气绿色节能技术、光伏发电的发展趋势

4.1 建筑电气绿色节能技术未来发展趋势

在实现双碳战略目标的进程中，建筑电气绿色节能技术的发展，将呈现出多种趋势。其将绿色节能环保作为基础原则，结合先进电气技术，提高电气系统的整体应用效率。所以电气设计人员在未来应当更注重偏差与节能设计、应用负荷管理技术。其中对偏差与节能设计的发展，则是关注电气运行的消耗电压与标准电压的差距，设计人员通过控制该项偏差，能够切实提高电气运行能力，从而最大限度的避免在建筑运营过程中出现过度消耗情况，充分体现宏观节能的显著优势，对建筑电气系统的节能环境进行有效优化。而对于负荷管理技术的发展趋势在近年来更为明显，其是建筑电气绿色节能环保设计的主要依据，可反馈建筑用电的实际情况，从而为电气系统提供相应的标准数据。在实践应用时，电气设计人员基于负荷管理技术能够进一步明确装置运行参数，避免出现负荷偏差，有效控制电气消耗，实现低碳节能发展目标。

4.2 光伏发电技术未来发展趋势

在国家逐渐出台完善政策的基础上，光伏发电前景十分广阔，在未来发展进程中，太阳能发电、光伏电池组件、系统控制部件等实现产业化，均将成为可再生能源和新能源高新技术的重点领域。同时利用洁净无污染的太阳能资源，符合人类新能源利用的现实需求，有效缓解不可再生能源短缺的现状。

在今后，光伏发电整体趋势将呈现稳定高增长的态势，并成为可持续能源系统转变的主要力量。并促进新光伏发电系统材料的市场化和创新研发，如晶体硅、薄膜等，提高模块转换效率，促使太阳能辐射能量进一步得到高效利用。并注重降低光伏电池材料的应用成本，通过研发新技术，保证在电能相同的基础上，尽可能减少对硅材料的使用量，比如大力发展薄膜电池、砷化镓电池等，为电气设计人员提供可靠的技术支持，优化建筑电气系统节能效果。

另外，从应用领域上来看，国家及行业大力推广光伏发电措施，在成本不断降低的前提下可扩大节能技术覆盖范围，并向公共电力规模发展，通过屋顶光伏发电系统、大型独立光伏电站以及中心并网电站、风光互补电站等。其中对于建筑电气设计来说，屋顶光伏并网系统时未来发展的侧重点之一，在部分地区建设城市屋顶光伏并网发电系统，能够最大限度的节省传统电能，进而减少火力发电份额，实现新能源转变，推动碳中和目标的实现。

结束语：

综上所述，双碳战略目标的提出，对推动可持续发展以及生态文明建设就有积极意义。为保障碳达峰与碳中和未来愿景的实现，应当针对能源消耗量较大的建筑电气采取有效措施，通过应用绿色节能技术和光伏发电技术，促进节能减排基本国策的贯彻落实。同时结合我国实际发展现状，对建筑电气绿色节能技术以及光伏发电的未来趋势进行展望，有助于指导双碳战略的实施。

参考文献：

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