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绿色照明——迎接太阳能时代

中国能源网 发布时间：2007-01-08 00:00

郑州供电局通信公司 兰植强 一、 太阳能是录色能源中最优质的能源 太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。世纪之交，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。 太阳每秒钟释放出的能量，相当于燃烧1.28亿吨标准煤所放出的能量，每秒钟辐射地球表面的能量约为17万亿千瓦，相当于目前全世界一年能源总消耗量的3.5万倍。赤道太阳能的辐射强度达1367kW/m2,地球表面24小时平均辐射强度0.2kW/m2。。我国“十五”规划纲要2015年将拥有320兆瓦太阳能。 “如果把我国西部1％的荒漠化区域作为太阳能发电基地，那么年发电量就相当于全国2003年的总耗电量。我国三分之二以上地区年日照时数都大于2000小时，太阳能一年的理论储量高达17000亿吨标准煤。资料显示，西部地区现在有40万平方公里严重荒漠化土地，要把它们都利用起来，效益是无法估量的。那样的话，西藏、青海、新疆、甘肃等省区将成为我国新的能源基地。特别是在我国包括西藏在内的西部广袤严寒、地形多样的农牧民居住地区，发展太阳能有着得天独厚的条件和非常现实的意义。 二、 太阳能光伏发电及太阳能光伏电池发展 　太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，太阳能资源的数量、分布的普遍性、清洁性和技术的可靠性，都优越于其他可再生能源。 太阳能是可再生能源中最优质的能源。它是一种可再生、可持续、规模应用的清洁能源，可用来进行独立发电和并网发电。从上世纪70年代起，许多国家掀起了太阳能光伏发电热潮，美国、日本、德国等国家纷纷制定计划，推动这一新能源产业的发展。 2-1美国1973年就制定了光伏发电计划，1980年列入发电规划。加利福尼亚已建成6兆瓦电站。 日本92年光伏电站与电网并网，2000年有7万家庭使用光伏电站。2002年光伏电站增加47%，2003年增加45%，容量占世界50%，国际排名前十家光伏生产厂，日本有四家，2010年光伏发电将达到5000兆瓦.。 以色列在死海沿岸先后建造了3座太阳池、太阳能热发电站，以提供其全国1/3用电量的需求。 印度年生产光伏发电10兆瓦.。已装机50兆瓦.。 德国2004年光复发电能力达50兆瓦，组件生产能力75兆瓦.。2050年光伏电要占全国电能的50%。 2-2在我国1998年全国拥有量13兆瓦，年生产能力4.5兆瓦近几年来，北京、上海、保定、南京、宁波、广东、深圳、四川等地都先后计划和实施生产光伏电池。如上海，已制定了“五万屋顶计划”，世博会将建10万平米的发电规划，包括5万光伏电池屋顶。崇明岛将建50千瓦的光伏发电站，供全岛的照明。广州金沙洲将建“一万太阳能屋顶计划”，2010年达到40兆瓦..。蚌阜今年开始建造1.25兆瓦太阳能光伏电站。 2003年12月18日，由保定英利新能源有限公司承担建设的国家高技术产业化示范工程— 国内规模最大的多晶硅太阳能电池及应用系统项目正式通过国家验收并全线投产。该项目填补了我国多晶硅太阳能电池产业化生产的空白。英利新能源公司的电池组件封装能力可达50兆瓦，产能位居国际光伏行业前10名。电池组件产品的转换效率在14％以上，达到国际先进水平。多晶硅硅片铸锭能力和电池片生产能力分别为6兆瓦，其大规模多晶硅铸锭生产能力代表了当今世界该领域最先进水平，改变了我国硅片电池依赖进口的局面。 在南京江宁开发区，有这样一家中电光伏企业，其最终年产600万兆瓦的产能使得南京问鼎国内最大太阳能电池生产基地。生产着太阳能电池光电转换率24．7％的芯片，保持着世界纪录（这是光伏行业的最核心技术）。其他，还有宁波亿鑫成电器公司、深圳、苏州、无锡等太阳能灯生产企业。 三、 太阳能灯的优点和经济性 3-1太阳能电池灯分类
单晶硅太阳能电池灯，效率在10-20%
多晶硅太阳能电池灯，效率在10-14-24%
多晶硅和微晶硅薄膜太阳能电池，效率在10-30%，砷化镓与锑化镓，可达36%，但价格贵仅在卫星上使用。
非晶硅薄膜太阳能电池灯，效率在6-10% 太阳能转换成电的效率，决定灯具是直流还是交流，交流灯需要换流环节，自然要低一些。 3-2太阳能（发电机/发电站）灯的换流方式 　　太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为： 　　（3-2-1）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本； 　　（3-2-2）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； 　　（3-2-3）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （3-2-4）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。 四、太阳能灯经济性能评价 优点：1、节能、环保，零排放，无污染，是最优的录色照明； 2、无须电力增容配套，可以单独安装节约供电系统开支；深圳每瓦4-5元。 3、一次投资长期收益，无需支付电费，节电效果明显。深圳以高压纳灯为例，每瓦年电费约3.86-4元。 4、安装方便，无需挖沟埋线。减少施工费用，特别适于无电的山区和难以施工的区段。 5、可以直接提拱36伏的直流安全电压，适宜需要安全电压的处所。 6、自动控制，维护简便，寿命长。安全可靠。晴天充电小时即可放电5-10天。 缺点： 1、目前造价高。据深圳经验，路灯每逢瓦价格60-80元，换算灯泡价格每瓦为240-320元比常规灯价格每瓦35-100元高8-10倍。 2、功率小。目前最大功率做到150瓦，100瓦太阳能灯的电池板需2平米。 3、太阳能灯受阴雨天气影响，一般太阳能灯充电6-8小时，可放电5-10天，再长时间就没电了，所以，路灯最好每间隔一个普通灯，装一只太阳能灯。 4、用直流灯泡发光效率低，用交流节能灯泡存在逆变器转换效率损失.比较表 序号 项目 太阳能灯 传统照明灯 备注 1 节能、环保 好 差 2 配电配套 无 4-5元/瓦 3 年电费 无 3.85-4元/瓦 发展中 4 施工费 无供电线路 有供电线路 5 安全性 可直接用于特种场所 需转换 6 造价 240-320元/瓦 35-100元/瓦 发展中 7 功率 小，150瓦以下 无限制 发展中 8 路灯造型 限制多 无限制 9 景观 影响明显 影响不明显 10 环境因素 影响明显 无 11 配件选择 少 多 发展中 12 故障率 低 较高 13 维护管理 简便 较复杂 五、太阳能电池与太阳能灯产品介绍 5-1太阳能电池板（太阳能电池组件）规格 型号 峰值功率
Pm
(瓦) 峰值电压
Vmp
(V) 峰值电流
Imp
(A) 尺寸
(mm) 重量
(公斤) APM36P5W29x24 5 17.3 0.29 290 x 241 x 25 1 APM36P10W33x29 10 17.5 0.57 328 x 290 x 25 1.2 APM36P10W43x30 10 17.5 0.57 430 x 300 x 25 1.75 APM36P12W43X30 12 17.5 0.69 430 x 300 x 25 1.75 APM36P12W40x35 12 17.5 0.69 400 x 350 x 25 1.75 APM36P15W40x35 15 17.5 0.85 400 x 350 x 25 1.8 APM36P15W43x30 15 17.5 0.85 430 x 300 x 25 2 APM36P18W61x29 18 17.5 1.03 610 x 291 x 25 2.9 APM36P20W61x29 20 17.5 1.15 610 x 291 x 25 2.3 APM36P20W54x42 20 17.5 1.15 541 x 422 x 25 2.9 APM36P25W54x42 25 17.5 1.43 541 x 424 x 25 2.9 APM36P30W75x35 30 17.5 1.7 745 x 350 x 25 4.2 APM36P30W54x42 30 17.5 1.7 541 x 424 x 25 4.2 APM36P40W61x54 40 17.5 2.25 610 x 541 x 25 4.2 APM36P40W80x54 40 17.5 2.25 800 x 541 x 35 5.6 APM36P50W80x54 50 17.5 2.9 800 x 541 x 35 5.6 APM36P55W80x54 55 17.5 2.9 800 x 541 x 35 5.6 APM36P60W117x54 60 17.5 3.4 1172 x 541 x 35 7.7 APM36P65W117x54 65 17.5 3.7 1172 x 541 x 35 7.7 APM36P70W117x54 70 17.5 4 1172 x 541 x 35 7.7 APM36P75W117x54 75 17.5 4.3 1172 x 541 x 35 7.7 APM36P80W117x54 80 17.5 4.6 1172 x 541 x 35 7.7 APM36P85W117x54 85 17.5 4.9 1172 x 541 x 35 7.7 5-2 其它型号之太阳能电池板（太阳能电池组件） 5-3太阳能道路照明灯 型号 光源 光通量 太阳能电池组件 SL-R005 太阳能路灯 5W 节能灯 250 lm 20W太阳能电池板, 1片 SL-R018 太阳能路灯 18W 低压钠灯 1770 lm 50W太阳能电池板, 2片 SL-R026 太阳能路灯 26W 低压钠灯 3770 lm 80W太阳能电池板, 2片 SL-R036 太阳能路灯 36W 低压钠灯 5800 lm 100W太阳能电池板, 2片 SL-R055 太阳能路灯 55W 低压钠灯 7800 lm 150W太阳能电池板, 2片 5-4 太阳能路灯设计要求及标准 高度灯杆 6米，SL-R005为2.8米或3.6米 蓄电池 免维护铅酸蓄电池 电力控制器 过充电保护，过放电保护，反极性保护 认证 CE 保质期 两年 环境要求 光照条件为5260MJ/sq.m.y（全国主要城市平均水平） 设计要求 每天照明12小时以上。如遇阴雨天气，连续照明5天（SL-R005例外） 5-5太阳能草坪灯 FDS-101 系列 FDS-102 系列 型号 FDS-101A FDS-101R FDS-101B FDS-101G FDS-101W FDS-101RGB FDS-102A FDS-102R FDS-102B FDS-102G FDS-102W FDS-102RGB 产品名称 太阳能草坪灯 产品尺寸 FDS-101系列产品尺寸 | FDS-102系列产品尺寸 光源 超高亮度发光二极管（LED），光强度超过5000MCD 外壳颜色 黑 / 白 / 绿 任选 LED颜色 黄 红 蓝 绿 白 RGB三色 照明时间 在白天晴天阳光充分照射下晚上照明的时间不少于8小时
白天自动关闭，晚上自动打开 认证 CE RE—TC01 RE—TC02 RE—TC03 RE—TC04 RE—TB01 RE—TB02 RE—TB03 RE—TB04 5-6 太阳能景观灯(FDS-103系列) 型号 FDS-103A6 FDS-103R6 FDS-103W4 FDS-103B4 FDS-103G4 FDS-103RGB4 产品名称 太阳能景观灯 外壳 不锈钢 高度 55厘米 光源 超高亮度LED LED 颜色 黄 红 白 蓝 绿 RGB三色 LED 数量 6 6 4 4 4 4 太阳能电池功率 1.5W 电池 两个Ni-Ca 可充电电池(每个1.2V1800mAh) 照明时间 在晴天光照下晚上照明时间超过8小时
白天自动打开，晚上自动关闭 认证 CE ＲＥ—ＴＪ０１景观灯 ＲＥ—ＴＪ０２景观灯 ＲＥ—ＴＪ０３景观灯 ＲＥ—ＴＪ０４景观灯 ＲＥ—ＴＪ０５景观灯 ＲＥ—ＴＪ０６景观灯 ＲＥ—ＴＨ０１护栏灯 ＲＥ—ＴＬ０１路沿灯 5-6广告灯 RE—TX01 RE—TX02 RE—TP01 RE—TP02 5-7地埋灯 RE—TD01 RE—TD02 5-8楼层灯 RE—TL01 5-9 迎接太阳能光电产品时代——推广应用 由于目前国内生产的太阳能光伏灯多出口，因此多经过了UL或CE认证。寿命大多在10-20年，可以放心的使用。 5-9-1太阳能光电产品可以充分使用在房地产小区的草坪、景观设施、小径、停车场、过道、游泳池周围、楼道、露台、各种交通信号等公共照明范围； 5-9-2太阳能光电产品可以充分使用在市政工程的街道、高架桥、公园、绿化带、广场、码头等公共照明区域； 5-9-3太阳能光电产品可以为学校、医院、厂区等公共场所提供照明用电； 5-9-4太阳能光电产品可以为边远山区、岛屿、游牧民族、边防哨所、野外科考、流动勘探等范围提供生活照明用电；
5-9-5太阳能光电产品可以为通信基站、高速公路、野外广告提供稳定电源。 经过数十年的发展，我国太阳能产业应用已初具规模。 一是建成了40多座县、乡级小型光伏电站，光伏电池总装机容量约600ｋｗ，其中西藏最多，达450多ｋｗ；1998年10月建成我国最大的西藏那曲安多县光伏电站的光伏电池装机容量高达100ｋｗ。 二是家用光伏电源在青海、内蒙古、新疆、甘肃、宁夏、西藏，以及辽宁、吉林、河北、海南、四川、上海等地广泛应用。如北京天安门广场交通信号灯，奥林匹克体育中心光伏电站，答允村的太阳能庭院；上海奉贤海滨度假村10千瓦的太阳能发电站。高速公路及高山微波站电源等应用，据不完全统计，至今全国已累计推广家用光伏电源约15万台。 三是在22所农村学校建立了光伏电站，光伏电池组件的总装机容量为57ｋｗ。 四是1998年我国通信史上建成最大的兰－西－拉光揽干线工程，有26个光揽通信站采用光伏电池做电源，其海拔高度多在4500米以上，光伏电池组件的总功率达100ｋｗ。 五是1996年建成了塔中输气管道以及保护光伏电源系统，总功率达300ｋｍ。 六是1995年，63个国家重点援藏项目－西藏广播电视发射接受工程采用光伏电池，共建成216套卫视接收站和调频发射站光伏电池供电系统，总功率为300ｋｗ。2005年光伏电池总功率约达50兆瓦。西藏就有50多万人受益。这次纪念西藏民族自治区成立40周年，中央慰问团赠送太阳灶5万台。据报道，深圳市政公交通道已装56套18瓦太阳能灯，效果很好，深受群众好评。我市已出现交通信号灯、公共厕所照明太阳能灯。 太阳能光电产品随着行业的技术升级、科技日新月异的发展，将使用到人们更广阔的日常生活中。 六、迎接爆炸性的发展前途 按目前太阳能每年20％至30％的增长速度发展，20年内我国新增太阳能热水系统节省的总电量就将达到相当于三峡水电站23年的发电量总和。 2005年2月我国颁布《可再生能源法》，2006年1月1日施行。太阳能、风能、水能等绿色能源将成为人们关注的焦点。这部法律的出台表明，国家力求通过行政和市场激励措施，为可再生能源同常规能源竞争创造公平的市场环境；引导和激励各类经济主体积极参与可再生能源的开发利用；鼓励和支持可再生能源并网发电；国家还将设立专项基金，扶持可再生能源开发项目。 一旦价格降下来，推广应用将是爆炸性的突飞增长。据估计2050年全世界利用太阳能将占全部能源的50%。 文献：太阳能在城市照明的应用前景 吴春海 吴贵才 照明工程学报2005第2期

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