太陽能街燈設(shè)計(jì)理念

汕頭市瑞祥太陽能路燈的設(shè)計(jì)與一般的太陽能照明相比，基本原理相同，但是需要考慮的環(huán)節(jié)更多。下面將以汕頭市瑞祥太陽能電子有限公司的這款太陽能LED街燈為例，分幾個方面做分析。

太陽能街燈所采用的關(guān)鍵部件太陽能電池板、太陽能直流街燈智能控制器、免維護(hù)蓄電池、照明燈具均經(jīng)過國家發(fā)改委/GEF/世界銀行光伏產(chǎn)品認(rèn)證。主要適用于城市道路、小區(qū)廣場、工業(yè)園區(qū)、旅游景區(qū)、公園綠化帶等場所的亮化照明。

我們所生產(chǎn)的所有產(chǎn)品都按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行材料檢驗(yàn)、制程巡查、成品出貨檢驗(yàn)，以確?？蛻臬@得滿意的產(chǎn)品，公司建有一套完善的售前，售中，售后服務(wù)體系，處處為您的利益著想，真正實(shí)現(xiàn)一對一服務(wù)。

太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為:

(一)太陽能電池板:太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本;

(二)太陽能控制器:太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關(guān)、時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng);

(三)蓄電池:一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。

(四)逆變器:在很多場合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負(fù)載時(shí)，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能(注意，不是簡單的降壓)。

太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮如下因素:

Q1、 太陽能發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用?該地日光輻射情況如何?

Q2、 系統(tǒng)的負(fù)載功率多大?

Q3、 系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交流?

Q4、 系統(tǒng)每天需要工作多少小時(shí)?

Q5、 如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天?

Q6、 負(fù)載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大?

Q7、 系統(tǒng)需求的數(shù)量。

太陽能發(fā)電，并不算昂貴。如果國家當(dāng)機(jī)立斷，推出鼓勵發(fā)展綠色能源的產(chǎn)業(yè)政策，隨著技術(shù)的進(jìn)步，太陽能發(fā)電的成本，還將進(jìn)一步降低。"他的這番話引起了記者的好奇，記者采訪了許多專家，請他們共同探討:該怎么做，才能讓太陽能電力盡量為人類和環(huán)境造福。

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用消納研發(fā)成本

中科院電工所研究員馬勝紅說,一項(xiàng)新技術(shù),在發(fā)展的不同階段,有不同的應(yīng)用需求。同其他可再生能源發(fā)電技術(shù)相比,光伏發(fā)電在解決邊遠(yuǎn)地區(qū)分散的村落和農(nóng)牧戶供電方面有突出的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,將在解決我國3000萬遠(yuǎn)離電網(wǎng)的群眾供電發(fā)揮主要作用。在一些特殊領(lǐng)域,光伏發(fā)電已經(jīng)迅速崛起,在航天電源、通訊機(jī)站無人值守電源、管道陰極保護(hù)、軍事野戰(zhàn)電源、玩具、鐘表、街燈、庭院燈產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用能夠消納不少研究成本,進(jìn)而推動技術(shù)研究的深入,找到更合適的材料和降低成本的解決方案。

過去使用硅作為太陽能電池材料,而我國生產(chǎn)硅片的能力還太低,多數(shù)材料都依靠進(jìn)口,導(dǎo)致太陽能電池成本太高。要使太陽能發(fā)電得到大規(guī)模推廣,科學(xué)家必須降低太陽能電池材料的成本,或找到更廉價(jià)的太陽能電池材料。

中國太陽能學(xué)會光伏專業(yè)委員會主任趙玉文說,太陽能電池價(jià)格大約為3.15美元/瓦,并網(wǎng)系統(tǒng)價(jià)格為6美元/瓦,發(fā)電成本為0.25美元/瓦。完成的8兆瓦并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的前期研究表明,完全商業(yè)化運(yùn)作的并網(wǎng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)大約為每度電3.4元,尚無法同火電、風(fēng)電等競爭。但是世界上大規(guī)模市場發(fā)展和快速的技術(shù)進(jìn)步正在使光伏系統(tǒng)設(shè)備和發(fā)電成本有效降低,預(yù)計(jì)到2010年光伏系統(tǒng)將降到3美元/瓦左右,發(fā)電成本將下降到每度0.1美元---也就是人民幣1塊錢左右。他說:"當(dāng)前火電成本日漸上漲,發(fā)展太陽電力能正逢其時(shí)。"

中科院半導(dǎo)體所所長李晉閩透露,在太陽能電池研究上也取得了重大突破,他們利用某些'化學(xué)半導(dǎo)體'材料,大大提高了光電轉(zhuǎn)換效率;加上對整個系統(tǒng)進(jìn)行了精心整合,在模擬空間的環(huán)境下,能夠?qū)崿F(xiàn)26%的轉(zhuǎn)化效率,而在地面環(huán)境下,其轉(zhuǎn)換效率能超過30%。這樣,成本就不是問題。

轉(zhuǎn)換觀念是當(dāng)務(wù)之急

幾位太陽能方面的專家前不久起草了"關(guān)于制定階梯電價(jià)和促進(jìn)我國光伏發(fā)電發(fā)展的議案"建議稿,起草人之一、中國太陽能學(xué)會光伏專業(yè)委員會常務(wù)理事王斯成說:"從資源的數(shù)量、分布的普遍性、技術(shù)的可靠性來看,光伏發(fā)電比其他可再生能源更具有優(yōu)越性,成本較高的障礙正在隨著技術(shù)進(jìn)步和大規(guī)模生產(chǎn)而減小,光伏發(fā)電將成為未來電力的重要構(gòu)成是勿庸質(zhì)疑的。"專家建議,我國的目標(biāo)應(yīng)該在2020年使光伏發(fā)電的累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到30000兆瓦,使光伏發(fā)電量達(dá)到屆時(shí)全國發(fā)電量的1%。

雖然這個指標(biāo)同歐、美、日國家的目標(biāo)相比差距還相當(dāng)大,但要想達(dá)到這個目標(biāo),要排除諸多障礙。專家指出,在世界上許多國家,光伏發(fā)電已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展軌道;在荒漠大規(guī)模并網(wǎng)和光伏建筑一體化領(lǐng)域具有良好的長遠(yuǎn)發(fā)展前景,是可再生能源應(yīng)用的重要組成部分。來全球光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)以平均30%以上的速率迅猛增長,2002年的系統(tǒng)產(chǎn)值達(dá)到35億多美元。預(yù)計(jì)在各國減排行動和優(yōu)惠政策的拉動下,產(chǎn)業(yè)發(fā)展將進(jìn)一步加快。我國只要出臺相應(yīng)政策、培育規(guī)范的規(guī)模市場、加大投入、加速能力建設(shè),我國企業(yè)完全有條件依托國內(nèi)市場挺進(jìn)國際市場,進(jìn)入國際十強(qiáng)。

太陽能電池產(chǎn)業(yè)將大有所為

在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，技術(shù)最復(fù)雜的組成部分應(yīng)屬太陽能電池。可以說，太陽能電池是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心，其開發(fā)、生產(chǎn)直接影響到太陽能發(fā)電的普及和發(fā)展。

太陽能電池的主要原理是通過使用半導(dǎo)體材料，將較薄的N型半導(dǎo)體置于較厚的P型半導(dǎo)體上，當(dāng)光子撞擊該裝置的表面時(shí)，P型和N型半導(dǎo)體的接合面有電子擴(kuò)散產(chǎn)生電流，可利用上下兩端的金屬導(dǎo)體將電流引出利用。

太陽能電池的種類根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池可分為:1、硅太陽能電池;2、以無機(jī)鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池;3、功能高分子材料制備的太陽能電池;4、納米晶太陽能電池等。

硅是最理想的太陽能電池材料，這是太陽能電池以硅材料為主的主要原因。在以上電池中單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟，光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)23.3%。在制作過程中，一般采用表面織構(gòu)化、發(fā)射區(qū)鈍化、分區(qū)摻雜等技術(shù)。但由于單晶硅材料價(jià)格及相應(yīng)的繁瑣工藝影響，單晶硅成本價(jià)格居高不下，大幅降低成本非常困難，無法實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電的大規(guī)模普及。

隨著新材料的不斷開發(fā)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，以其它材料為基礎(chǔ)的太陽能電池也愈來愈顯示出誘人的前景。國際低成本大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的研究主要集中在多晶硅、大面積薄膜非晶硅、CdTe電池、CIS電池的制造技術(shù)，Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體高效光電池，非晶硅及結(jié)晶硅混合型薄膜光電池等方面。

如果說單晶硅的特點(diǎn)是效率高、成本高，其它材料電池的難題無疑是低成本、轉(zhuǎn)化弱。與單晶硅太陽能電池相比，除多晶硅、碲化鎘等外，其它材料電池的光電轉(zhuǎn)化效率普遍未超過15%。

我國太陽能電池的發(fā)展我國于1958年開始研究太陽能電池，1971年首次應(yīng)用于我國發(fā)射的衛(wèi)星上。1973年開始將太陽能電池用于地面。由于受到價(jià)格和產(chǎn)量的限制，市場發(fā)展很緩慢，除了作為衛(wèi)星電源，在地面上太陽能電池僅用于小功率電源系統(tǒng)，如航標(biāo)燈、鐵路信號系統(tǒng)等。

2002年，國家有關(guān)部委啟動了"西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計(jì)劃"，通過光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無電鄉(xiāng)的用電問題。這一項(xiàng)目的啟動大大刺激了太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)建起了幾條太陽能電池的封裝線，使太陽能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。

太陽能電池已經(jīng)開始廣泛用于通信、交通、民用產(chǎn)品等各個領(lǐng)域，光伏發(fā)電不但列入到國家的攻關(guān)計(jì)劃，而且列入國家電力建設(shè)計(jì)劃，同時(shí)也在一些重大工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用。光伏發(fā)電已遍及我國西部各省區(qū)，以及中部和東部的部分省、直轄市、自治區(qū)，總投入已經(jīng)超過30億元。

太陽能電池高效和低價(jià)統(tǒng)一始終是國際開發(fā)的目標(biāo)。與此相同，我國產(chǎn)品生產(chǎn)、推廣的根本問題也集結(jié)于此。草原、海島、沙漠等無電地區(qū)需求巨大，但價(jià)格的可承受性、生產(chǎn)規(guī)模不足和產(chǎn)品針對性較弱等方面的問題十分突出。而在城市電力系統(tǒng)中，高昂的一次性投資成本無疑更為產(chǎn)品推廣增加了難度。因此，提高效率，降低成本，擴(kuò)大規(guī)模應(yīng)是現(xiàn)今開發(fā)、生產(chǎn)太陽能電池的主題。

在具體操作方面:多晶硅太陽能電池的研究應(yīng)把攻關(guān)與引進(jìn)結(jié)合起來，盡快建立一條年生產(chǎn)能力為兆瓦級的生產(chǎn)線;單晶硅太陽能電池重點(diǎn)提高組件的效率，降低生產(chǎn)成本;加速開發(fā)新型太陽能電池。具體標(biāo)準(zhǔn):兆瓦級多晶硅太陽能電池組件生產(chǎn)線的建立主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo):組件效率13%，組件壽命20~25年;單晶硅太陽能電池組件生產(chǎn)線的技術(shù)改造主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo):組件效率14%~15%，組件壽命20~25年。

要在現(xiàn)有技術(shù)條件下快速發(fā)展，太陽能電池行業(yè)應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)小型光電源產(chǎn)業(yè)化;著重開發(fā)100千瓦容量以下的獨(dú)立運(yùn)行光伏電站系列化、規(guī)范化、商品化研究并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)，并為大規(guī)模應(yīng)用做好前期準(zhǔn)備。

在具體標(biāo)準(zhǔn)方面:小功率光伏電源產(chǎn)業(yè)化功率范圍:千瓦級、百瓦級產(chǎn)業(yè)規(guī)模:總?cè)萘看笥?兆瓦系統(tǒng)造價(jià):比"八五"平均價(jià)格降低30%以上太陽能;獨(dú)立運(yùn)行光伏電站系列化、規(guī)范化、商品化。功率范圍:10千瓦~100千瓦系統(tǒng)造價(jià):比"八五"平均價(jià)格降低30%以上;并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)研究和示范。兆瓦級并網(wǎng)光伏電站的前期研究，10千瓦并網(wǎng)光伏示范電站、100千瓦并網(wǎng)光伏電站用逆變器研制，光伏電站運(yùn)行及與電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究。

利用太陽能光伏發(fā)電是是能源利用不可逆變的潮流。中國已成為全世界僅次于美國的第二大電力消費(fèi)市場，需求增長速度為全球之冠。但石油能源的緊張、煤炭資源的告急使得現(xiàn)有發(fā)電方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電力消費(fèi)需求，太陽能發(fā)電推廣相當(dāng)迫切，市場潛力十分巨大。針對市場，加速發(fā)展，太陽能電池行業(yè)必定大有可為.