绿色生态住宅小区太阳能光伏发电系统的应用
摘要：2007年，我国首套家用太阳能光伏发电系统在莘庄居民小区成功运行以来，绿色生态住宅小区太阳能光伏发电系统的大规模推广依然前路漫漫。

本文重点分析太阳能光伏发电系统的原理和优势，推广的现实性和紧迫性以及存在的障碍。

关键词：太阳能光伏发电；独立发电系统；应用
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，是一种洁净的最丰富的能源，日益引起人们的重视和开发应用。

1.绿色低碳节能建筑与太阳能光伏发电
目前，“低碳”正成为社会发展各领域的重要主题。

在建筑林立的城市，作为耗能大户，建筑的低碳化趋势成为行业的必然。

建筑业在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的30%，而全国范围内的节能建筑仅占整个建筑总量的10%左右。

目前，建筑更加需要在节能环保技术的推动下，实现绿色化改造。

建设部的《绿色生态住宅小区建设要点与技术导则》中规定，大力倡导利用太阳能的绿色住宅小区建设。

照明耗能与供暖、空调位列建筑耗能的前三甲。

照明作为第二大项占建筑总能耗的35%。

因而照明的节能改造是建筑迈向绿色转变的第一步台阶。

使用光伏电池系统为建筑部分供电的节能建筑，与常规情况相比，节能高达75%以上。

2.太阳能光伏发电原理与供配电方式
太阳能光伏发电系统是利用太阳光辐射能作用于半导体板，当太阳光入射能量大于半导体板的导带底与价带顶之间能量差时，板里电子从价带激发到导带，产生一个个电子—空穴对载流子，并随即被半导体板里原处于平衡状态的P-N结势垒电场作用，电子—空穴对被分离、扩散，电子留在N区，空穴留在P区，在不断地被激发、分离、扩散过程，在P-N 结两侧分别积累了大量空穴和电子，形成了强大的势垒电势，即光生电动势，这种把太阳光能直接转换为电能的发电方式，称为太阳能光伏发电。

绿色生态住宅小区可建立独立发电系统，独立发电、独立供电，环保安全，不需要其它能源消耗，见图1。

图1 独立发电系统
在建筑小区中太阳能路灯，就是最简单、最典型的应用实例，当选用直流LED（发光二极管）光源时，就是直流负载形式；当选用交流节能荧光灯光源时，就是交流负载形式。

这种供配电方式优点是简单、经济、灵活、使用范围广泛，但一般适用于用电容量小、分散性大的用电负载。

缺点是用电可靠性差，管理、控制也较分散、麻烦。

绿色生态住宅小区也可建立市电并联发电系统或市电并网发电系统，一旦太阳能光伏发电供电不足，或中断，可借助于ATSE自动切换由市电供电，提高供电的可靠性，同时也可适量地减少配置蓄电池的容量，节约一定投资。

3.太阳能光伏发电系统在绿色生态住宅小区推广应用的可行性
联合国能源机构的调查报告显示，光伏与建筑一体化（BIPV）将成为21世纪城市建筑节能的市场热点，太阳能建筑业将是21世纪最重要的新兴产业之一。

光伏与建筑相结合还有诸多优点：光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上，无需额外占用土地，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要；夏天是用电高峰的季节，也正好是日照量最大，光伏系统发电量最多时期，对电网可以起到调峰作用；光伏阵列吸收太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，可以起到建筑节能作用。

近年来兴建的建筑小区，不管是住宅生活小区，还是公建，规模、范围都很大，建筑面积一般都达几十万m2，给建造太阳能光伏发电提供了较大的屋顶面积，可供装设大面积的太阳能光伏电池板组。

此外，一个建筑小区有许多公共用电设备，如小区路灯、草坪庭园灯，变频调速的水泵、风机，地下车库的照明和楼房的电梯等，这些用电设备都可以首先考虑采用太阳能光伏发电系统供电。

太阳能光伏建筑一体化是将太阳能光伏发电产品集成或结合到建筑上。

它不是将太阳能光伏发电和建筑的简单相加，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系融入建筑领域，纳入基本建筑程序，与建设工程同步设。