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摘 要：太阳能作为稳定、可靠的可再生能源，在现代科技下已经被用于各个生产、生活领域，且受到国家、企业以及民众的广泛关注。目前，在现代建筑中应用太阳能技术已经成为节约型社会发展的必然趋势，其可实现照明、空调动力等功能。针对基于楼宇太阳能的发电与应用问题，该文研究了基于太阳能的楼宇可再生能源动力应用技术，并着重从楼宇太阳能发电系统、基于太阳能电力的水热、照明以及安全保护等方面进行探讨，从而实现楼宇太阳能的高效、安全使用。
关键词：太阳能 楼宇 可再生能源 发电
中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0102-02
1 楼宇太阳能发电系统
1.1 楼宇太阳能发电原理
太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置[1]。太阳能电池组件是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。
1.2 楼宇太阳能系统组成
楼与太阳能系统由光能接收装置、光电转换装置、电能暂存装置以及电能输送装置构成。光能接收装置即太阳能帆板，将其对准光照方向用于接收太阳能，并通过单晶硅或多晶硅将接收的太阳能转变成电能，输送到蓄电池组构成的电能暂存装置中予以储存。电能输送装置由逆变器组成，用于输送电能到配电柜，以实现对分布式用电系统供电[2]。
1.3 楼宇太阳能系统分类
太阳能光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统。
（1）独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。
（2）并网光伏发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
（3）分布式光伏发电系统，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。
2 太阳能空调系统
太阳能空调系统由太阳能集热器、蓄能器、溴化锂制冷主机、双能源热泵主机等组成。在太阳能空调系统工作过程中，首先通过太阳能集热器吸收太阳光能，并转换成电能储存到蓄能器中，当办公大楼室内环境需要制冷时，启动蓄能器逆变器阀门，为溴化锂制冷主机供电，溴化锂制冷主机启动并通过水冷机理实现办公大楼室内温度的降低。
当办公大楼室内环境需要制热时，启动蓄能器逆变器阀门，为双能源热泵主机供应电能，热泵主机启动通过由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀后流入室内蒸发器（做冷凝器用），制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将办公大楼室内环境升温，实现制热的功能与效用。
3 太阳能照明系统
太阳能LED照明系统能够在能源日益短缺的今天采用可再生能源实现家庭日常照明功能，因此其利用成了人们关注的焦点，无穷无尽的太阳能以其无处不在的优势倍受青睐。
太阳能照明系统采用太阳能电池板将太阳能转变为电能，为LED节能灯供电，实现对办公的照明。由于太阳能的获取主要在白天时段，而照明需要出现在晚上时段，两个时段差造成能源转换与利用的匹配差。为解决这一问题，太阳能照明系统安装蓄电池储能装置，将白天太阳能转换成的电能进行储存，并通过电子控制装置在晚上需求照明的时间内，打开电能输送接口，为LED节能灯供电。由此可见，一个完整的太阳能照明系统主要由以下几个部分组成。
3.1 太阳能电池板
太阳能电池板是在有阳光时用来产生电能的，发电功率要根据照明用电的功率和照明时间来计算。如照明灯具的功率是2 W，要求没有阳光时连续照明时间10 h，再考虑变换电路的变换损失，太阳能电池板的发电功率必须是3 W左右。
3.2 蓄电池
蓄电池的作用是把有阳光时太阳能电池发出的电存储起来，供没有阳光时使用。蓄电池的容量要根据太阳能电池板的功率和LED灯的功率以及照明时间来决定。如配合2 W的LED灯，3 W的太阳能电池板，没有太阳时要求连续照明时间10 h，可选用12V/2.2AH的蓄电池。
3.3 太阳能充电控制电路
这部分电路的功能是在阳光充足，光照时间长的时候控制充电程度，电池充满即停止充电，不使蓄电池过充损坏，以保护蓄电池，延长其使用寿命。
3.4 LED驱动器
这是系统的核心控制电路。它的功能为完成发光二极管的恒流驱动控制，使流过发光管的电流不随蓄电池的电压变化。
4 太阳能动力能源系统抗干扰技术
4.1 能源动力系统的干扰源
太阳能发电系统回路产生的地电流，也称阻性耦合，经回路通道漏泄入地为地电流。由于电阻耦合，入地点附近大地电位升高。如果以大地作为回路的通信信号设备的工作地线靠近入地点，就有可能影响设备的正常工作。在接触网接地短路情况下，入地点附近的接地通信电缆金属护套和芯线之间可能产生较高电压，从而造成护套和芯线间绝缘的击穿。当发生接触线接地短路流有大电流时，吸流变压器由于铁芯的磁饱和而降低激磁阻抗，吸到回流线的电流，并由于流经水热系统的电流和漏泄到大地的电流都增大，所以来自馈电电路的感应电压也增大。太阳能水热系统的馈电电路与其他水热系统有显著的不同，回归电流是一部分经过系统回路，另一部分经过大地回到吸上线。根据测试资料，其中的大部分是通过大地，并且电流分布到很深之处。此电流的流法类似有一个环形线圈。这样的电流经路能引起电磁感应。就是说，半段效应长愈长线圈愈大，电磁感应现象表现得愈强，所以减轻感应的影响时，缩短半段效应长是有效的，为此而使用了吸流变压器和回流线。
4.2 太阳能动力能源系统抗干扰技术
当太阳能动力能源系统的导管、导线装置接于归线回路时，由于受短路电流等的影响水热系统电位上升，能产生危险电压。对此应采取下列措施：经常与操作人员接触的转辙握柄、信号握柄之类，加绝缘、接地。接近、接触线等高压部分设置的信号机等，由于静电感应而带电，所以应有接地等措施。导管装置和电空电气集中的风管路较长，每2 m应加以绝缘。交流接触线等高压部分与信号机接近，其间隔距离不能满足规定的要求时，设适当的防护设备。
对于电力线路，对受感应超过危险电压的问题，应采取下列措施：在交流电线路，用屏蔽电缆或接以中继变压器，且能迁移的则迁移。对不能迁移的直流电线路，则将空闲心线接地屏蔽之，或改用屏蔽电缆。电线路虽大部分均为通信设备，然在有属于信号设备的电缆，此信号电缆，为了防止产生危险电压，凡长1 km以上的都用了屏蔽电缆，在其特性上，应改善芯线的平衡程度（约10A），减少芯线间电压的效果很大。此外，控制器电路等直流回线，如将空闲心线两端接地，不仅有防护作用，并可防止雷电的冲击。
5 结语
文章针对基于楼宇太阳能的发电与应用问题开展了研究，提出了基于太阳能的楼宇可再生能源动力应用技术，从而为相关工程的实施提供理论参考与借鉴。
参考文献
[1] 毛亮.我国发展太阳能光伏发电的必要性及技术分析[J].科技传播，2011（20）：66，68.
[2] 赵争鸣，刘建政，孟硕，等.太阳能发电综合应用系统[J].电力电子，2003（2）：7-10，46.
[3] 王涛，王爱国，刘美.自然能供电的照明系统优化设计[J].控制工程，2008（2）：161-163.
关键词：太阳能 楼宇 可再生能源 发电
中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0102-02
1 楼宇太阳能发电系统
1.1 楼宇太阳能发电原理
太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置[1]。太阳能电池组件是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。
1.2 楼宇太阳能系统组成
楼与太阳能系统由光能接收装置、光电转换装置、电能暂存装置以及电能输送装置构成。光能接收装置即太阳能帆板，将其对准光照方向用于接收太阳能，并通过单晶硅或多晶硅将接收的太阳能转变成电能，输送到蓄电池组构成的电能暂存装置中予以储存。电能输送装置由逆变器组成，用于输送电能到配电柜，以实现对分布式用电系统供电[2]。
1.3 楼宇太阳能系统分类
太阳能光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统。
（1）独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。
（2）并网光伏发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
（3）分布式光伏发电系统，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。
2 太阳能空调系统
太阳能空调系统由太阳能集热器、蓄能器、溴化锂制冷主机、双能源热泵主机等组成。在太阳能空调系统工作过程中，首先通过太阳能集热器吸收太阳光能，并转换成电能储存到蓄能器中，当办公大楼室内环境需要制冷时，启动蓄能器逆变器阀门，为溴化锂制冷主机供电，溴化锂制冷主机启动并通过水冷机理实现办公大楼室内温度的降低。
当办公大楼室内环境需要制热时，启动蓄能器逆变器阀门，为双能源热泵主机供应电能，热泵主机启动通过由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀后流入室内蒸发器（做冷凝器用），制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将办公大楼室内环境升温，实现制热的功能与效用。
3 太阳能照明系统
太阳能LED照明系统能够在能源日益短缺的今天采用可再生能源实现家庭日常照明功能，因此其利用成了人们关注的焦点，无穷无尽的太阳能以其无处不在的优势倍受青睐。
太阳能照明系统采用太阳能电池板将太阳能转变为电能，为LED节能灯供电，实现对办公的照明。由于太阳能的获取主要在白天时段，而照明需要出现在晚上时段，两个时段差造成能源转换与利用的匹配差。为解决这一问题，太阳能照明系统安装蓄电池储能装置，将白天太阳能转换成的电能进行储存，并通过电子控制装置在晚上需求照明的时间内，打开电能输送接口，为LED节能灯供电。由此可见，一个完整的太阳能照明系统主要由以下几个部分组成。
3.1 太阳能电池板
太阳能电池板是在有阳光时用来产生电能的，发电功率要根据照明用电的功率和照明时间来计算。如照明灯具的功率是2 W，要求没有阳光时连续照明时间10 h，再考虑变换电路的变换损失，太阳能电池板的发电功率必须是3 W左右。
3.2 蓄电池
蓄电池的作用是把有阳光时太阳能电池发出的电存储起来，供没有阳光时使用。蓄电池的容量要根据太阳能电池板的功率和LED灯的功率以及照明时间来决定。如配合2 W的LED灯，3 W的太阳能电池板，没有太阳时要求连续照明时间10 h，可选用12V/2.2AH的蓄电池。
3.3 太阳能充电控制电路
这部分电路的功能是在阳光充足，光照时间长的时候控制充电程度，电池充满即停止充电，不使蓄电池过充损坏，以保护蓄电池，延长其使用寿命。
3.4 LED驱动器
这是系统的核心控制电路。它的功能为完成发光二极管的恒流驱动控制，使流过发光管的电流不随蓄电池的电压变化。
4 太阳能动力能源系统抗干扰技术
4.1 能源动力系统的干扰源
太阳能发电系统回路产生的地电流，也称阻性耦合，经回路通道漏泄入地为地电流。由于电阻耦合，入地点附近大地电位升高。如果以大地作为回路的通信信号设备的工作地线靠近入地点，就有可能影响设备的正常工作。在接触网接地短路情况下，入地点附近的接地通信电缆金属护套和芯线之间可能产生较高电压，从而造成护套和芯线间绝缘的击穿。当发生接触线接地短路流有大电流时，吸流变压器由于铁芯的磁饱和而降低激磁阻抗，吸到回流线的电流，并由于流经水热系统的电流和漏泄到大地的电流都增大，所以来自馈电电路的感应电压也增大。太阳能水热系统的馈电电路与其他水热系统有显著的不同，回归电流是一部分经过系统回路，另一部分经过大地回到吸上线。根据测试资料，其中的大部分是通过大地，并且电流分布到很深之处。此电流的流法类似有一个环形线圈。这样的电流经路能引起电磁感应。就是说，半段效应长愈长线圈愈大，电磁感应现象表现得愈强，所以减轻感应的影响时，缩短半段效应长是有效的，为此而使用了吸流变压器和回流线。
4.2 太阳能动力能源系统抗干扰技术
当太阳能动力能源系统的导管、导线装置接于归线回路时，由于受短路电流等的影响水热系统电位上升，能产生危险电压。对此应采取下列措施：经常与操作人员接触的转辙握柄、信号握柄之类，加绝缘、接地。接近、接触线等高压部分设置的信号机等，由于静电感应而带电，所以应有接地等措施。导管装置和电空电气集中的风管路较长，每2 m应加以绝缘。交流接触线等高压部分与信号机接近，其间隔距离不能满足规定的要求时，设适当的防护设备。
对于电力线路，对受感应超过危险电压的问题，应采取下列措施：在交流电线路，用屏蔽电缆或接以中继变压器，且能迁移的则迁移。对不能迁移的直流电线路，则将空闲心线接地屏蔽之，或改用屏蔽电缆。电线路虽大部分均为通信设备，然在有属于信号设备的电缆，此信号电缆，为了防止产生危险电压，凡长1 km以上的都用了屏蔽电缆，在其特性上，应改善芯线的平衡程度（约10A），减少芯线间电压的效果很大。此外，控制器电路等直流回线，如将空闲心线两端接地，不仅有防护作用，并可防止雷电的冲击。
5 结语
文章针对基于楼宇太阳能的发电与应用问题开展了研究，提出了基于太阳能的楼宇可再生能源动力应用技术，从而为相关工程的实施提供理论参考与借鉴。
参考文献
[1] 毛亮.我国发展太阳能光伏发电的必要性及技术分析[J].科技传播，2011（20）：66，68.
[2] 赵争鸣，刘建政，孟硕，等.太阳能发电综合应用系统[J].电力电子，2003（2）：7-10，46.
[3] 王涛，王爱国，刘美.自然能供电的照明系统优化设计[J].控制工程，2008（2）：161-163.