光伏系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)--光伏臺(tái)燈的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　光伏臺(tái)燈的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文是在充分分析了目前市場上的各式各樣的光伏臺(tái)燈的現(xiàn)狀之后，針對(duì)目前的光伏臺(tái)燈進(jìn)行了很多改進(jìn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了光伏臺(tái)燈的電能來源多樣化和光伏臺(tái)燈多功能化。光伏臺(tái)燈不僅能提供照明，而且還有USB充電功能，對(duì)目前家用小型用電器都能適用，在

2、考慮了太陽能的能量密度低的特點(diǎn)之后，增加了市電充電功能，使光伏臺(tái)燈在太陽能充電不充足的情況下，也可以利用市電對(duì)光伏臺(tái)燈進(jìn)行充電，以保證光伏臺(tái)燈的正常工作。本文重點(diǎn)為系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，而非單個(gè)電路的設(shè)計(jì)，只想為光伏臺(tái)燈的設(shè)計(jì)探出一條新的設(shè)計(jì)之路，希望有更多專業(yè)的公司對(duì)光伏臺(tái)燈進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì)，能夠制造出更多的優(yōu)秀作品來。</p><p>　　關(guān)鍵詞：光伏，仿真，模塊化，穩(wěn)壓電路</p><p>　

3、　Solar Lamp Design</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This paper is consider the shortcomings of the current photovoltaic lamp on the market for photovoltaic table lamp a lot to impro

4、ve the design,Achieve photovoltaic lamp power source diversification and PV table lamp multifunctional PV table lamp is not only able to provide lighting, but also USB charging, small household appliances can be applicab

5、le, taking into account the low energy density of solar energy features, increase the electric charge, so that the PV table lamp in the solar charging </p><p>　　KEY WORDS: PV,desk lamp, system, design</p&

6、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　1太陽能發(fā)電概述1</p><p>　　1.1 太陽能介紹1</p><p>　　1.1.1 太陽能的

7、基本情況1</p><p>　　1.1.2 太陽能利用的基本三種方式2</p><p>　　1.1.3 太陽能發(fā)電應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)2</p><p>　　1.1.4 太陽能發(fā)電應(yīng)用的缺點(diǎn)3</p><p>　　1.2目前太陽能發(fā)展現(xiàn)狀介紹4</p><p>　　1.2.1 全球光伏行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀4</p>

8、;<p>　　1.2.2 國內(nèi)光伏行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀10</p><p>　　1.2.3 太陽能發(fā)電的未來走向15</p><p>　　1.3 太陽能系統(tǒng)與各個(gè)模塊介紹16</p><p>　　1.3.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)中各模塊介紹16</p><p>　　1.3.2 太陽能各種發(fā)電系統(tǒng)的比較17</p>&l

9、t;p>　　1.4 目前市場上的太陽能臺(tái)燈發(fā)展現(xiàn)狀20</p><p>　　1.5 研究本課題的意義與目的22</p><p>　　1.6 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)22</p><p>　　1.7 本章小結(jié)23</p><p>　　2 本課題的設(shè)計(jì)部分24</p><p>　　2.1本設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì)24<

10、/p><p>　　2.1.1太陽能臺(tái)燈系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖，24</p><p>　　2.1.2本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算過程24</p><p>　　2.2 分模塊設(shè)計(jì)及仿真模擬27</p><p>　　2.2.1 濾波穩(wěn)壓電路A27</p><p>　　2.2.2 濾波穩(wěn)壓電路B30</p><p&

11、gt;　　2.2.3 過充過放保護(hù)電路32</p><p>　　2.2.4 USB充電電路34</p><p>　　2.2.5 LED驅(qū)動(dòng)電路35</p><p>　　2.2.3 本設(shè)計(jì)的制作過程37</p><p>　　2.3本章小結(jié)38</p><p>　　3測試結(jié)果與分析39</p>&

12、lt;p>　　3.1測試項(xiàng)目及其分析39</p><p>　　3.1.1測試3W太陽能電池在一天時(shí)間內(nèi)的開路電壓的變化39</p><p>　　3.1.2測試USB電路輸出電壓及分析40</p><p>　　3.1.3測試穩(wěn)壓電路B的輸出電壓及分析40</p><p>　　3.1.4測試LED驅(qū)動(dòng)電路的控制結(jié)果41</p

13、><p>　　3.1.5測試穩(wěn)壓電路A的輸出電壓及分析42</p><p>　　3.2實(shí)驗(yàn)中的探索過程與個(gè)人體會(huì)43</p><p><b>　　致 謝44</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)45</p><p><b>　　1太陽能發(fā)電概述</b></p&

14、gt;<p><b>　　1.1 太陽能介紹</b></p><p>　　1.1.1 太陽能的基本情況</p><p>　　人類當(dāng)前使用的能源主要來自煤炭、石油等多年儲(chǔ)藏在地下的化石資源，按照目前的開發(fā)力度，石油可開采39年，天然氣可開采57年，煤可開采223年，鈾可開采67年[1]，也許幾十年后我們就再也沒有什么能源可以用了，正是這個(gè)原因，在1973年

15、爆發(fā)了中東戰(zhàn)爭，近些年來的阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭、利比亞戰(zhàn)爭，而現(xiàn)在美國也正在醞釀著對(duì)伊朗的戰(zhàn)爭，無不是在于國家未來發(fā)展對(duì)于能源依賴的考慮，而現(xiàn)在我國南海，由于離我國比較遠(yuǎn)，再加上我國沒有航空母艦，也就沒長時(shí)間遠(yuǎn)洋巡航能力之時(shí)，南海各國都在吞噬著我國的油氣資源，那些小小的島礁根本沒有辦法住人，而他們看上的是200海里經(jīng)濟(jì)專屬區(qū)這個(gè)大便宜，為此，一些根本沒有實(shí)力與中國相抗衡的國家，甚至他們的海軍在中國海軍面前根本不值得一提，但是他們還是不

16、惜鋌而走險(xiǎn)與中國為敵，正是由于這些能源的誘惑，越來越多的國家參與到南海問題當(dāng)中，使中國南海問題由雙邊問題變成多邊問題，慢慢也在向國際問題發(fā)展，由此我們可以看出能源現(xiàn)在已經(jīng)成為全世界所關(guān)注的問題了。</p><p>　　正是由于大量石化燃料的使用，使得以地球溫暖化和酸性雨為代表的環(huán)境問題日漸突出，由于二氧化碳的大量排放與臭氧層的破壞，使得地球吸收的太陽熱很難排放到大氣層外去，以至于地球每100年就會(huì)升高1℃[1]，

17、也就導(dǎo)致了最近些年我們地球上的海嘯、洪水、冬天不是雪多了就是根本就沒有等不正常現(xiàn)象的出現(xiàn)，而酸雨導(dǎo)致很多建筑與文物的損壞，還有對(duì)于人類飲用水造成了污染，所以我們可以看出石化燃料的使用會(huì)造成很多環(huán)境問題。</p><p>　　圖 1-1 太陽光入射地面時(shí)的示意圖</p><p>　　太陽是距離地球最近的恒星，直徑約為1.39㎞，是地球的109倍，而它的體積和質(zhì)量分別是地球的130萬倍和33

18、萬倍，它是由熾熱氣體構(gòu)成的一個(gè)巨大球體，中心溫度約為K，表面溫度為5800K，主要由氫和氦組成，其中氫為80﹪，氦占19﹪，太陽內(nèi)部不停的進(jìn)行著熱核反應(yīng)，由愛因斯坦的質(zhì)能方程可以得出太陽每秒鐘可以把3.6*MW能量射向太空，其中有22億分之一輻射到地球上，經(jīng)過大所層的反射、散射、吸收、約有70﹪的能量輻射到地面，盡管太陽能只有很少的一部分輻射到地面，但是數(shù)量也是相當(dāng)?shù)拇螅磕贻椛涞降厍虮砻娴哪芰考s為1.8*KW.h,這是地球年耗能量的幾

19、萬倍，所以太陽能對(duì)于人類來說是永遠(yuǎn)也用不完的。[2]</p><p>　　1.1.2 太陽能利用的基本三種方式</p><p><b>　　（1）光電利用</b></p><p>　　光-電轉(zhuǎn)換，其原理是利用光生伏打效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置就是太陽能電池，再經(jīng)過逆變器將太陽能轉(zhuǎn)換成我們所使用的市電，或者直接驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載，但是

20、光伏組件的電壓是隨光強(qiáng)和溫度等變化的，所以即使是直流利用也得進(jìn)行穩(wěn)壓，以保證直流負(fù)載的安全。[3]</p><p><b>　?。?）光熱利用</b></p><p>　　它的基本原理是將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用，目前使用最多的太陽能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器、聚集集熱器，通常根據(jù)所能達(dá)到的溫度和用途的不同，而把太陽能

21、光熱利用分為低、中、高溫利用，目前低溫利用主要有太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能蒸餾器、太陽房、太陽能溫室、太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)等，中溫利用主要有太陽灶、太陽能熱發(fā)電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽爐等。[3]</p><p><b>　?。?）光化利用</b></p><p>　　這是一種利用太陽能輻射直接分解水制氫的光-化轉(zhuǎn)換方式。</p>&

22、lt;p>　　1.1.3 太陽能發(fā)電應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　（a）太陽能資源取之不盡、用之不竭。太陽能大概能用50億年（相當(dāng)于無窮無盡），照射到地球上的太陽能要比人類目前消耗的能量大600倍。</p><p>　?。╞）太陽能在地球上分布廣泛，不受地域和海拔的，只要有光照的地方就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng) ，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路所造成的電能損失。<

23、/p><p>　?。╟）光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程簡單，是直接從光子到電子的轉(zhuǎn)換，沒有中間過程(如熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電磁能等)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不存在機(jī)械磨損，根據(jù)熱力學(xué)分析，光伏發(fā)電具有很高的理論發(fā)電效率，可達(dá)80%以上,技術(shù)開發(fā)潛力巨大。</p><p>　?。╠）光伏發(fā)電本身不使用燃料，不排放包括溫室氣體和其他廢氣在內(nèi)的任何物質(zhì)，不污染空氣，不產(chǎn)生噪聲，對(duì)環(huán)境友好，是真正綠色環(huán)保的新型

24、可再生能源。</p><p>　?。╡）光伏發(fā)電過程不需要冷卻水，可以安裝在沒有水的荒漠戈壁上，并且那里太陽能比較豐富，可以建成大規(guī)模光伏電站。</p><p>　?。╢）光伏發(fā)電還可以很方便地與建筑物結(jié)合，構(gòu)成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng),那樣可以節(jié)約建材與寶貴的土地資源。</p><p>　?。╣）光伏發(fā)電系統(tǒng)免維護(hù)能力強(qiáng)，因?yàn)樗鼰o機(jī)械傳動(dòng)部件，操作、維護(hù)簡單，運(yùn)行穩(wěn)

25、定可靠，一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽能電池組件就能發(fā)電，加之自動(dòng)控制技術(shù)的廣泛采用,基本上可實(shí)現(xiàn)無人值守，維護(hù)成本低。</p><p>　?。╤）光伏發(fā)電系統(tǒng)使用壽命可達(dá)20～25年，工作性能穩(wěn)定可靠,晶體硅太陽能電池壽命可長達(dá)20-35年.在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，只要設(shè)計(jì)合理、選型適當(dāng)，蓄電池的壽命也可長達(dá)10-15年。</p><p>　?。╨）太陽能電池組件結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，便于運(yùn)輸

26、和安裝。</p><p>　　（m）光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，安裝成本低，能量回收周期短（0.8～3年），能量增值效應(yīng)明顯（8～30倍）。</p><p>　?。╪）規(guī)模大小皆宜，根據(jù)用電負(fù)荷容量可大可小，方便靈活，極易組合、擴(kuò)容。</p><p>　　（p）生產(chǎn)資料豐富，硅材料儲(chǔ)量豐富，在地殼上除了氧之外的豐度列第二位，含量達(dá)到26％。[4]</p>

27、<p>　　1.1.4 太陽能發(fā)電應(yīng)用的缺點(diǎn)</p><p><b>　　（1）能量密度低</b></p><p>　　盡管太陽投向地球的能量總和極其巨大，但由于地球表面積也很大，真正能夠到達(dá)陸地表面的太陽能只有到達(dá)地球范圍輻射能量的10%左右，致使在陸地單位面積上能夠直接獲得的太陽能量較少，通常以太陽輻照度來表示。</p><p>

28、<b>　?。?）轉(zhuǎn)換效率低</b></p><p>　　光伏發(fā)電的最基本單元是太陽能電池組件，光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率指的是光能轉(zhuǎn)換為電能的比率，目前晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率為13%-17%,非晶硅光伏電池只有6%-8%，由于光電轉(zhuǎn)換效率太低，從而使光伏發(fā)電功率密度低，難以形成高功率發(fā)電系統(tǒng)，因此，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低是阻礙光伏發(fā)電大面積推廣的瓶頸。</p><p>&l

29、t;b>　?。?）間歇性工作</b></p><p>　　在地球表面，光伏發(fā)電系統(tǒng)只能在白天發(fā)電，晚上不能發(fā)電，除非在太空中沒有晝夜之分的情況下，太陽能電池才可以連續(xù)發(fā)電，這和人們的用電需求不符。</p><p>　?。?）受氣候環(huán)境因素影響大</p><p>　　氣溫、光強(qiáng)、季節(jié)、天氣、灰塵等都會(huì)大大影響太陽能電池的發(fā)電效率，所以它的穩(wěn)定性不高，

30、導(dǎo)致我們目前還不能單單依靠太陽能單一能源供電。</p><p><b>　?。?）地域依賴性強(qiáng)</b></p><p>　　也就是說我們的光伏系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之時(shí)要看它在哪個(gè)地區(qū)使用，才能根據(jù)該地區(qū)的光照和氣候等點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，光伏發(fā)電系統(tǒng)只有應(yīng)用在太陽能資源豐富的地區(qū)其效果才會(huì)好。</p><p><b>　?。?）系統(tǒng)成本高</b&g

31、t;</p><p>　　由于太陽能光伏發(fā)電效率較低，我們往往為了達(dá)到某一設(shè)計(jì)功率而需要更多太陽能電池板，到目前為止，太陽能電池板的價(jià)格依舊居高不下，一般一個(gè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電成本為其他常規(guī)發(fā)電方式的幾倍，這是制約其廣泛應(yīng)用的最主要因素。 </p><p>　　（7）光伏組件生產(chǎn)過程中高耗能、高污染</p><p>　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)雖然在使用的過程中不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，

32、但是晶體硅電池在制造過程中會(huì)產(chǎn)生高污染、高能耗。把硅原料一步步提煉成純度達(dá)到6N的硅棒，不僅要消耗大量能源,還會(huì)造成一定的環(huán)境污染。[4]</p><p>　　盡管太陽能光伏發(fā)電存在上述不足，但是隨著能源問題越來越重要，大力開發(fā)可再生能源將是解決能源危機(jī)的主要途徑，太陽能光伏發(fā)電是一種最具可持續(xù)發(fā)展理想特征的可再生能源發(fā)電技術(shù)，近年來我國政府也相繼出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)支持太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的政策法規(guī)，這將極大促進(jìn)太陽能光

33、伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)和應(yīng)用水平也將會(huì)不斷提高，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的前景十分廣闊。</p><p>　　1.2目前太陽能發(fā)展現(xiàn)狀介紹</p><p>　　1.2.1 全球光伏行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　?。?）光伏行業(yè)發(fā)展的歷史</p><p>　　能源是發(fā)展之本，每個(gè)國家的各行各業(yè)都在無時(shí)無刻的利用著能源，然而能源緊缺已經(jīng)成為國國際問

34、題，而不是一個(gè)國家的問題，特別是像日本和澳大利亞這樣的島國，他們沒有太多的化石資源，所以很早就很重視太陽能的研究與發(fā)展。太陽能的發(fā)展和研究可以追溯到1839年，A.E.Becquerel用光輻照電解池中的銀電極時(shí)，發(fā)現(xiàn)有電壓出現(xiàn)，這是人類第一次發(fā)現(xiàn)光生伏特效應(yīng)，到了1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功光電轉(zhuǎn)換效率6％的實(shí)用型單晶硅太陽電池，這是人類每一次真正意義上實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電技術(shù)，隨后的研究進(jìn)展迅速，太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率很快達(dá)到10％，

35、太陽電池首先應(yīng)用于空間領(lǐng)域，為人造衛(wèi)星提供電力能源[1]。</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)，太陽能產(chǎn)業(yè)更是發(fā)展速度相當(dāng)驚人，研究和技術(shù)發(fā)展更是取得了巨大進(jìn)展，例如，與單晶硅材料相比，價(jià)格低廉的利用鑄造方法制備的鑄造多晶硅材料的應(yīng)用、帶狀多晶硅材料的生產(chǎn)、低成本的絲網(wǎng)印刷技術(shù)的發(fā)明都大大推動(dòng)了太陽能光電技術(shù)的研究和進(jìn)步，在2009年，澳大利亞新南威爾士大學(xué)光伏中心的馬丁格林教授領(lǐng)導(dǎo)的小組研究的單晶硅太陽能電池最高

36、轉(zhuǎn)換效率已達(dá)24.7％，多晶硅太陽能電池最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)19.8％，目前，商品化的單晶硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到14％～17％，多晶硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到14％～15％[5]，這些對(duì)于太陽能的發(fā)展起到了很大推動(dòng)作用，現(xiàn)在人們所研究太陽能電池的重點(diǎn)就是如何才能在提高太陽能電池的效率的同時(shí)又不增加電池的成本，這個(gè)問題最終還是回歸到了材料的問題上，所以人們在得到單晶硅和多晶硅太陽能電池之后，還找到了非晶硅和薄膜太陽能電池材料，盡管目前這些新的材料在

37、光電轉(zhuǎn)換效率上不能與晶體硅材料相比，但是它們有自己的特點(diǎn)，比如說很輕，不會(huì)對(duì)所承受物產(chǎn)生很大的壓力，這些新材料有很大發(fā)展?jié)摿?，比如說它們可以做成多結(jié),使其光電轉(zhuǎn)換效率成倍提高。在2011年11月4日日本新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開</p><p>　?。?）全球光伏行業(yè)裝機(jī)容量</p><p>　　盡管光生伏打效應(yīng)發(fā)現(xiàn)比較早，但是光伏行業(yè)的真正發(fā)展快速發(fā)展才是近十年所發(fā)生的事情，全球光伏市場在2

38、003年的不足1GW發(fā)展到超過7.2GW，期間2007年至2008年的CAGR（復(fù)合年均增長率）高達(dá)160%，雖然受金融危機(jī)影響，但光伏市場在2009年又有了15%的增長。2010年，歐洲各國對(duì)于光伏補(bǔ)貼將要削減的消息使得歐洲光伏產(chǎn)業(yè)“搶先裝機(jī)”的現(xiàn)象成為風(fēng)潮，直接導(dǎo)致2010年光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量和裝機(jī)比2009年上升了140%之多。到了2011年3月，光伏產(chǎn)量的增速開始下降，而此時(shí)的歐債危機(jī)的陰云籠罩使得這種下降很快演變成為一場價(jià)格雪崩。

39、由于光伏末端裝機(jī)市場發(fā)展速度急降，加上2011年產(chǎn)能擴(kuò)充過快，導(dǎo)致產(chǎn)能過剩的情況十分嚴(yán)峻，光伏行業(yè)多個(gè)環(huán)節(jié)的價(jià)格降低50%以上，2012年4月4日消息，研究公司IMS Research發(fā)布報(bào)告稱，2012年全球光伏系統(tǒng)安裝量有望增長至27.8GW到32.6GW之間，高于2011年的26.9GW。</p><p>　　圖1-2 至2009年全球光伏產(chǎn)能</p><p>　　圖1-3 20

40、11年全球光伏行業(yè)產(chǎn)能和裝機(jī)總量以及以后幾年的預(yù)測結(jié)果</p><p>　　（3）太陽有電池組件的生產(chǎn)流程</p><p>　　從硅材料到太陽能組件有13道生產(chǎn)環(huán)節(jié),在生產(chǎn)太陽能電池組件的過程中對(duì)于生產(chǎn)條件都是有相當(dāng)高的要求的，因?yàn)樘柲茈姵仄募兌纫笠_(dá)到6N～7N，還有在組件密封的過程中，要保證組件內(nèi)部為真空，不能有空氣進(jìn)去，那樣才能保證太陽能電池組件的使用壽命達(dá)到20～25年。當(dāng)生

41、產(chǎn)出太陽能組件之后，再配上蓄電池、逆變器、控制器、及其它一些輔助設(shè)備才能形成光伏系統(tǒng)。</p><p>　　圖1-4 太陽能電池組件生產(chǎn)流程</p><p>　?。?）光伏行業(yè)的發(fā)展模式與政府政策</p><p>　　太陽能的發(fā)電成本很高，目前情況下，完全商業(yè)化運(yùn)作的并網(wǎng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)成本約為火力發(fā)電價(jià)格的十幾倍，價(jià)格上無法與火電競爭。因此，光伏發(fā)電市場現(xiàn)階段仍

42、然是一個(gè)政策性很強(qiáng)的市場。對(duì)太陽能扶持的政策主要集中在：立法指引、購電補(bǔ)償、稅收抵扣或投資補(bǔ)貼等方面?？梢詫⑵洚a(chǎn)業(yè)發(fā)展的模式歸結(jié)如下：</p><p>　　圖1-5 光伏行業(yè)發(fā)展模式</p><p>　　發(fā)展可再生能源的契機(jī)來自《京都協(xié)議書》。聯(lián)合國141 個(gè)成員國家共同簽署的《京都協(xié)議書》于2005 年2 月16 日生效，將再生能源的開發(fā)與規(guī)劃推向一個(gè)新的階段。世界各國近期也都出臺(tái)了多

43、項(xiàng)鼓勵(lì)國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。在1973年美國制訂了“陽光發(fā)電計(jì)劃”，之后將太陽能光伏發(fā)電列為公共電力計(jì)劃，1992年美國啟動(dòng)了新的“陽光發(fā)電計(jì)劃”，1997年美國又宣布了“太陽能百萬屋頂計(jì)劃”，即在2010年以前，在100萬座建筑物上安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)；日本在20世紀(jì)70年代也制定了“陽光計(jì)劃”，1993年將“陽光計(jì)劃”、“月光計(jì)劃”和“環(huán)境計(jì)劃”組合成“新陽光計(jì)劃”；瑞士在20世紀(jì)90年代就提出了“能源2000計(jì)劃”；荷蘭也在199

44、4年制定了NOZ-PV計(jì)劃，希望在2010年實(shí)現(xiàn)300MW；德國也在1991年-1995年實(shí)施了第一個(gè)全國性光伏計(jì)劃“一千屋頂”計(jì)劃，1999年起開始實(shí)施“十萬屋頂”計(jì)劃；2002年我國政府啟動(dòng)“光明工程”，投入20億人民幣，重點(diǎn)發(fā)展太陽能光伏發(fā)電，我國也制定了一系列光伏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 19064—2003《國家太陽能光伏電源系統(tǒng)技術(shù)條件和試驗(yàn)方法》、國家電網(wǎng)公司企</p><p>　?。?）全球光伏行業(yè)發(fā)

45、展的不利因素與造成的后果</p><p>　　正是由于政府對(duì)于光伏行業(yè)的大力支持才使得光伏行業(yè)最近十年有了很大發(fā)展，但同時(shí)也形成了幾個(gè)不利因素：</p><p>　?。╝）光伏行業(yè)技術(shù)還不夠成熟，還沒有在提高太陽能轉(zhuǎn)換效率上有突破性發(fā)展，在生產(chǎn)光伏組件的專業(yè)設(shè)備儀器上還有很大缺陷，導(dǎo)致設(shè)備非常昂貴，企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)比較難，所以生產(chǎn)出來的產(chǎn)品在成本上不能有效降低，與其它電力沒有辦法相競爭。&l

46、t;/p><p>　?。╞）在長期發(fā)展過程中形成了在很大程度對(duì)政府的依賴，沒有形成市場調(diào)節(jié)機(jī)制，光伏行業(yè)是一個(gè)新興行業(yè)，企業(yè)沒有太多經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，都是在摸著石頭過河；政府在政策上也是一個(gè)活躍期，處于嘗試階段，也沒有經(jīng)驗(yàn)，但是很多其它行業(yè)的公司看到光伏行業(yè)有利可圖，也都把手伸進(jìn)了光伏行業(yè)，也沒有太多的謹(jǐn)慎。</p><p>　?。╟）由圖1-2和圖1-3中可以看出光伏行業(yè)的產(chǎn)生剩余量每年都在增加

47、，在2011年產(chǎn)生剩余量已經(jīng)達(dá)到所需產(chǎn)量的兩倍，雖然已經(jīng)形成這樣的局勢了，但是很多公司還是盲目擴(kuò)建廠房，還在不斷的增加規(guī)模，也沒有進(jìn)行戰(zhàn)略調(diào)整與產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展。 </p><p>　　正是由于以上三個(gè)原因，在2008年金融危機(jī)的沖擊下,世界范圍的太陽能企業(yè)都不同程度上受到市場萎縮、訂單減少、融資困難等因素的影響，出現(xiàn)銷售額和增長率下降，企業(yè)運(yùn)營困難等狀況。另一方面，由于市場機(jī)制淘汰體質(zhì)較弱的太陽能廠商，加上太陽能

48、產(chǎn)品平均價(jià)格下滑的壓力縮小，市場需求狀況將回溫，因此，2010年上半年全球光伏行業(yè)基本上還處在恢復(fù)性增長期，而下半年則進(jìn)入了常規(guī)增長軌道,但接下來,在2011年下半年,由于歐洲債務(wù)危機(jī)和歐洲光伏補(bǔ)貼持續(xù)下調(diào)和美國對(duì)于中國“雙反”調(diào)查，使得中國和世界光伏行業(yè)面臨史無前例的壓力。</p><p>　　圖1-6 最近幾年我國光伏發(fā)電各環(huán)節(jié)的價(jià)格曲線變動(dòng)趨勢(單位為人民幣元/瓦)</p><p>

49、;　　以下為自2008年以來,全球宣布破產(chǎn)的幾個(gè)重要光伏企業(yè):</p><p>　　美國: 太陽能創(chuàng)業(yè)公司Solyndra 、薄膜太陽能企業(yè)ECD</p><p>　　意大利：光伏組件制造商SolardaySpA</p><p>　　日本：NSSolarMaterial</p><p>　　德國：RalosNeWenergiesag、Sche

50、utenSolar（在2004年時(shí)全球產(chǎn)量第八）、 光伏企業(yè)SunConcept、光伏企業(yè)Odersun、光伏企業(yè)Solarhybrid、太陽能電池巨頭Q-Cells（在2008年時(shí)全球產(chǎn)量第一）</p><p>　　（6）光伏行業(yè)未來的發(fā)展趨勢</p><p>　　由于全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化、常規(guī)能源短缺等問題，所以無論如何發(fā)展，各國政府都一定會(huì)重視和支持發(fā)展可再生能源。在技術(shù)進(jìn)步的

51、推動(dòng)和各國政府的激勵(lì)政策驅(qū)動(dòng)下，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)和市場將會(huì)迅速發(fā)展，在不久的將來太陽能最終還是會(huì)形成市場體制，光伏技術(shù)瓶頸也會(huì)被突破，走上正軌道路。據(jù)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì)EPIA 預(yù)測，太陽能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30％以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10％以上；到2040年，可再生能源將占

52、總能耗的50％以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上。到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80％以上，太陽能發(fā)電將占到60％以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。</p><p>　　圖1-7 世界能源結(jié)構(gòu)未來發(fā)展趨勢預(yù)測圖（資料來源：歐盟聯(lián)合研究中心，2004年）</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)光伏行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀</p>

53、;<p>　?。?）我國目前能源儲(chǔ)量與能源消耗現(xiàn)狀</p><p>　　我國自古以來就是地大物博的國家,各種資源比較豐富，據(jù)2006年中國統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)，全國主要能源的基礎(chǔ)儲(chǔ)量為：石油248972.1萬t、天然氣28185.4億、煤炭3326.4億t，但是中國擁有世界上最多的人口，如果用人均來算的話,中國卻是資源貧瘠的國家，2006年人均石油總量是1.9t、人均天然氣儲(chǔ)量為2168、人均煤炭儲(chǔ)量為2

54、56t、分別是世界的11.1％、4.3％、55.4％，中國的人均資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界水平。[6]</p><p>　　我國還是一個(gè)制造業(yè)大國,所以能源需求更是龐大，從表1-9中可以看出到2012年我國一次能源需求總量為全球總量的五分之一，然而世界環(huán)境問題不能忽視，擁有美好的環(huán)境是人類共同的夢想，在2009年的哥本哈根會(huì)議上,我國承諾至2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40～50％,非化石能源占

55、一次能源消費(fèi)的比重提高至15％左右,所以從國際局勢來看,世界不容許中國過量使用化石能源,從長遠(yuǎn)發(fā)展來看,這也是一個(gè)國家的長期能源戰(zhàn)略方向,必須能源多元化發(fā)展，因?yàn)槲覈哪茉聪M(fèi)主要靠國內(nèi)供應(yīng)，能源自給率為94%，煤炭是我國的一個(gè)主要能源供應(yīng)，其次是石油，更多的石油還是要從外國進(jìn)口，雖然我國的水利資源豐富，但水電也只占到6%，煤炭、石油是不可再生資源，一旦能源枯竭，勢必影響我國的國民經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，所從長期發(fā)展來看，我們必須能源多元化，才能在

56、戰(zhàn)爭或是未來能源枯竭之時(shí)，不太過重依賴外國，而對(duì)我國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生較大影響。</p><p>　　圖1-8 我國能源儲(chǔ)量與世界儲(chǔ)量對(duì)比圖</p><p>　　圖1-9 我國一次能源需求總量與全球總量對(duì)比圖</p><p>　　（2）我國太陽能分布狀況與光伏行業(yè)發(fā)展的過去與未來</p><p>　　在重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展之時(shí)，我們不能不考慮環(huán)境問題，所以

57、可再生能源或清潔能源成為首選對(duì)象，像水能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等能源，而太陽能成為這幾年發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)方面，由于無污染和普遍性等特點(diǎn)，無論哪個(gè)國家都可以發(fā)展。在我國太陽能資源相當(dāng)豐富，總輻射量大致在930--2330千瓦小時(shí)/平方米/年之間。絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kWh/㎡以上，西藏最高達(dá)7kWh/㎡。大體上說，我國約有三分之二以上的地區(qū)太陽能資源較好，特別是青藏高原和新疆、甘肅、內(nèi)蒙古一帶，利用太陽能的條件尤其有利。所以在我

58、國發(fā)展太陽能有著得天獨(dú)到的優(yōu)勢。</p><p>　　圖1-10 我國太陽能資源分布示意圖</p><p>　　我國早在1958年開始研制太陽能電池，1959年第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的太陽能電池誕生，1971年太陽能電池首次應(yīng)用于我國第二顆人造衛(wèi)星實(shí)踐1號(hào)上，20世紀(jì)80年代后期，引進(jìn)國外關(guān)鍵設(shè)備或盛大生產(chǎn)線及太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)，太陽能電池生產(chǎn)能力達(dá)到45MW，我國太陽能產(chǎn)業(yè)初步形成，近年來，

59、中國光伏企業(yè)的綜合競爭力在不斷提高，整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。中國已經(jīng)形成了包括多晶硅生產(chǎn)、太陽能電池及組件制造、光伏系統(tǒng)安裝及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的較完整的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈。在2009年全球太陽電池產(chǎn)量10.7GWp中，我國為5.2GWp，占世界產(chǎn)量的48.7％；2010年全球太陽電池產(chǎn)量15.8GWp，中國光伏太陽能電池產(chǎn)量更是達(dá)到8GWp，占世界生產(chǎn)總量的50%；2011年全球太陽電池產(chǎn)量23GW，而我國光伏組件產(chǎn)量達(dá)到11GW

60、，在全球光伏市場低迷、歐債危機(jī)和美國“雙反”的不利國際環(huán)境下，依然占據(jù)了近50%的份額，且取得了37%的年增幅。在市場沒有啟動(dòng)的情況下，這不能不說是我國光伏產(chǎn)業(yè)的驕傲。</p><p>　　圖1-11 我國近幾年光伏安裝量與累積安裝量</p><p>　?。?）我國光伏行業(yè)發(fā)展的不足</p><p>　　盡管我國太陽能電池技術(shù)取得了較大進(jìn)展，然而與國際先進(jìn)技術(shù)相比

61、，我國光伏行業(yè)發(fā)展還存在以下幾點(diǎn)不足:</p><p>　?。╝）沒有掌握核心技術(shù)，受制于人</p><p>　　多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長期以來掌握在美、日、德等國家中，形成了對(duì)我國的技術(shù)封鎖、市場壟斷的局面。目前國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。其中改良西門子工藝生產(chǎn)的多晶硅的產(chǎn)能約占世界總產(chǎn)能的80%，短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷封鎖的局面不會(huì)改變。與國際先進(jìn)水平

62、的差距主要體現(xiàn)為能耗高、純度低、原材料利用率低。</p><p>　?。╞）新興太陽能電池研發(fā)不足，沒有技術(shù)跟進(jìn)</p><p>　　與國外先進(jìn)技術(shù)相比，我們目前存在的主要問題是：對(duì)薄膜電池技術(shù)研發(fā)投入不足，對(duì)其發(fā)展前景認(rèn)識(shí)不足，缺乏自主技術(shù)創(chuàng)新，特別是規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)。目前，國外多家公司已經(jīng)開始規(guī)模生產(chǎn)薄膜太陽能電池，而國內(nèi)只有尚德、保定天威等少數(shù)企業(yè)開始產(chǎn)業(yè)布局。</p>&

63、lt;p>　　（c）生產(chǎn)設(shè)備幾乎靠進(jìn)口，導(dǎo)致生產(chǎn)成本降不下來</p><p>　　美國、歐洲、日本等國先進(jìn)設(shè)備的特征為產(chǎn)能高、自動(dòng)化程度高。同這些設(shè)備相比，國內(nèi)設(shè)備的自動(dòng)化程度不高。高端設(shè)備如晶硅電池全自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)和自動(dòng)測試分撿機(jī)等依賴進(jìn)口，薄膜太陽能電池設(shè)備還沒有起步。</p><p>　?。╠）中國企業(yè)跟風(fēng)跟進(jìn)，大量企業(yè)涌入光伏行業(yè)</p><p>　　

64、當(dāng)看到光伏行業(yè)在2004～2007年，中國太陽能電池產(chǎn)量始終保持100%～300%的高速增長率，到了2009年，雖然受到金融危機(jī)，但是中國太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到4011MW，繼續(xù)保持了超過世界太陽能電池生產(chǎn)平均增長率的速度，增長率達(dá)60%。所以很多企業(yè)都認(rèn)為光伏行業(yè)有利可圖，原先從事紡織、房地產(chǎn)、家具、電子以及傳統(tǒng)能源的投資者看到光伏產(chǎn)業(yè)的一個(gè)又一個(gè)神話，紛紛涌入，大干快上，其中大部分投資者所追求的都是短期效益，鮮有長遠(yuǎn)考慮。</p&

65、gt;<p>　?。╡）市場嚴(yán)重失衡，剩余產(chǎn)能不斷增加</p><p>　　由于大量企業(yè)涌入光伏行業(yè)，再加上原先的企業(yè)也在不斷擴(kuò)大規(guī)模，提高產(chǎn)能，從而讓中國的產(chǎn)量占到了全球的50％以上，在2011年全球剩余產(chǎn)量相當(dāng)于全球總裝機(jī)量的兩倍，還有政府對(duì)于太陽能行業(yè)的發(fā)展在大力鼓勵(lì)和支持，國家也在不斷探索和借鑒中前進(jìn)，對(duì)于企業(yè)沒有在認(rèn)識(shí)上給出一個(gè)很好的引導(dǎo)，政府干預(yù)太多，沒有形成市場體制，光伏企業(yè)難以經(jīng)受大

66、風(fēng)大浪。（f）光伏并網(wǎng)難</p><p>　　在我國，關(guān)于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究還處于研究示范階段，已建成的都是低壓用戶端并網(wǎng)模式，不參與電網(wǎng)高度，對(duì)國家電網(wǎng)不會(huì)造成影響，而如果用高壓端并網(wǎng)發(fā)電將給光伏系統(tǒng)本身帶來安全問題；再加上光伏電力昂貴，完全不具備替換電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)條件；還有我國電源結(jié)構(gòu)不合理、電網(wǎng)配套設(shè)備落后等原因，所以光伏并網(wǎng)到目前還沒有真正在我國實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　（g）

67、光伏組件幾乎全部出口，對(duì)國外市場依賴太大</p><p>　　我國光伏行業(yè)的發(fā)展主要依賴國際市場，由圖表1-11可以看出，我國每年生產(chǎn)的光伏組件90％都會(huì)出口，而我國卻沒有大量使用光伏發(fā)電系統(tǒng)，這們就造成對(duì)外國市場的嚴(yán)重依賴，2008年金融危機(jī)沖擊和2011年10月19號(hào)，以德國SolarWorld為首的7家企業(yè)聯(lián)合向美國政府遞交了對(duì)中國出口到美國的太陽能電池（板）進(jìn)行反傾銷和反補(bǔ)貼（簡稱“雙反”）調(diào)查申請(qǐng)等等一

68、系列發(fā)達(dá)國家光伏補(bǔ)貼政策的調(diào)整與對(duì)本國光伏企業(yè)實(shí)施貿(mào)易保護(hù)，對(duì)我國光伏產(chǎn)品的市場格局帶來嚴(yán)重沖擊， 造成了大量的企業(yè)倒閉。</p><p>　　(4)我國政府對(duì)光伏行業(yè)的支持</p><p>　　盡管說我國光伏行業(yè)有很多不足，但是我國政府一直支持我國光伏行業(yè)的發(fā)展，并出臺(tái)了一系列政策：2009 年3 月23 日，中央財(cái)政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快推進(jìn)太陽能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意

69、見》與《太陽能光電建設(shè)應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理辦法暫行辦法》。2009 年7 月16 日，財(cái)政部、科技部及國家能源局共同發(fā)出了《關(guān)于實(shí)施金太陽示范工程的通知》，其政策配套政策也陸續(xù)出臺(tái)，指導(dǎo)相關(guān)工作進(jìn)行。包括光伏行業(yè)在內(nèi)的新能源產(chǎn)業(yè)被作為國家新興戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)，受到中央的重視和支持。2011年是“十二五”的開局之年，也是我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中極不平凡的一年，在經(jīng)歷了“十一五”末期的高速發(fā)展之后，產(chǎn)業(yè)發(fā)展開始步入調(diào)整期。大起大落的發(fā)展景象也引起了

70、各級(jí)政府高度關(guān)注，諸如國家1.15元/度的上網(wǎng)電價(jià)政策出臺(tái)，《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》、《太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《太陽能發(fā)電“十二五”規(guī)劃》等即將頒布實(shí)施，為產(chǎn)業(yè)后續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。展望2012年，光伏產(chǎn)業(yè)將面臨復(fù)雜多變的國內(nèi)外形勢，既有光伏發(fā)電成本快速下降，新興光伏市場快速崛起等有利發(fā)展趨勢，又有供需嚴(yán)重失衡，歐美國家“反傾銷、反補(bǔ)貼</p><p>　　1.2.3太陽能發(fā)電的未來走向

71、</p><p>　　目前，太陽能電池主流產(chǎn)品仍然是晶硅太陽能電池，其研究開發(fā)的重點(diǎn)圍繞降低能耗、降低每瓦生產(chǎn)成本、提高轉(zhuǎn)換效率等方面，以進(jìn)一步推進(jìn)太陽能發(fā)電大規(guī)模商用的進(jìn)程。技術(shù)進(jìn)步是降低光伏發(fā)電成本、促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展的重要因素。幾十年來圍繞著降低成本的各種研究開發(fā)工作取得了顯著成就，表現(xiàn)在電池效率不斷提高、硅片厚度持續(xù)降低、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不斷改進(jìn)等方面，對(duì)降低光伏發(fā)電成本起到了決定性的作用。</p&

72、gt;<p>　　(1)太陽能電池成本下降,最終實(shí)現(xiàn)大面積并網(wǎng)發(fā)電</p><p>　　經(jīng)過幾十年的發(fā)展，光伏組件成本降低了2 個(gè)多數(shù)量級(jí)。光伏產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了光伏組件成本的下降，從而導(dǎo)致了光伏發(fā)電成本的下降。2003 年世界重要廠商的成本為2～2.3 美元/Wp，售價(jià)2.5～3 美元/Wp，2004 年以后因材料緊缺價(jià)格有所回升。但之后由于產(chǎn)生過剩影響，價(jià)格繼續(xù)下降，隨著組件成本的下降，在未

73、來，入網(wǎng)電價(jià)平均價(jià)格將接近目前民用電力價(jià)格，自上世紀(jì)80年代初，美國、日本、德國、意大利等國政府率先開展了光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)研究工作，并相繼投資建造光伏并網(wǎng)試驗(yàn)性電站，規(guī)模從100KW到1MW不等。試驗(yàn)結(jié)果在技術(shù)方面較為成功，但在經(jīng)濟(jì)性方面不盡如人意。高額的發(fā)電成本使電力公司望而卻步。我國也在 2009 年進(jìn)行了首次光伏并網(wǎng)電站招標(biāo)，由于業(yè)內(nèi)企業(yè)的積極參與，該項(xiàng)目裝機(jī)容量由計(jì)劃的10MW 增加為20MW。</p><p

74、>　　(2)薄膜電池將成為未來太陽能電池行業(yè)的主力軍</p><p>　　近年來硅材料的短缺促進(jìn)了薄膜電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。非晶硅太陽電池因其材料消耗少、制造能耗第、結(jié)構(gòu)重量輕等特點(diǎn)得到重視，具有很大發(fā)展?jié)摿?，其產(chǎn)品穩(wěn)定效率達(dá)到5％-7%。2006 年全球薄膜電池總產(chǎn)量達(dá)到191MWp，其中硅基薄膜（非晶硅和微晶硅）電池約147MWp，CdTe 電池40MWp，CIGS 電池4MWp。薄膜電池占世界電池總產(chǎn)量的

75、7.46％，2007 年薄膜電池產(chǎn)量約達(dá)到350MWp，其中硅基薄膜約270MWp，CdTe 電池約74MWp，CIGS 電池約6MWp）。薄膜電池占世界電池總產(chǎn)量的8.75％，高于2006 年的市場份額。</p><p>　　(3)建立太空超級(jí)太陽能電站</p><p>　　因?yàn)橥馓諞]有空氣，也就沒有被灰塵所折射而減少的太陽能損失，所以成為建立超大型太陽能電站的最佳選擇，人們可以通過微

76、波向地球傳輸電能，早在1967年美國就做過實(shí)驗(yàn)，成功進(jìn)行了通過微波向模擬直升機(jī)提供電力的實(shí)驗(yàn)，日本、歐洲、加拿大等國相繼也對(duì)此做了研究，但是此項(xiàng)目技術(shù)復(fù)雜，投資巨大，所以他們尋求合作解決此問題，有望在在久將來能實(shí)現(xiàn)有實(shí)用價(jià)值的超級(jí)太空電站。</p><p>　　(4)發(fā)展建材型太陽能電池</p><p>　　目前已經(jīng)開發(fā)出來幾種產(chǎn)品，它們共同特點(diǎn)就是可作為建筑材料直接使用，如窗戶、玻璃幕墻

77、和屋頂材料等，既可以采光，又可以發(fā)電，另外這種材料還可以設(shè)計(jì)成真空的，可以隔音，這樣的話既可以省出建材，又可以帶來用不完的電力，是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。</p><p>　　1.3 太陽能系統(tǒng)與各個(gè)模塊介紹</p><p>　　1.3.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)中各模塊介紹</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）、交流逆變器及其一些附

78、屬設(shè)施組成。</p><p>　　(1)太陽能電池組件</p><p>　　太陽能電池組件（也叫太陽能電池板）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。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。</p><p>　　圖1-12 太陽能電池組件外觀圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

79、</p><p>　　(2) 太陽能控制器</p><p>　　太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)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)。[4] </p><p>　　圖1-13 小功率光伏控制器</p><p>

80、<b>　　(3) 蓄電池</b></p><p>　　一般為鉛酸電池，一般有12V和24V這兩種，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(chǔ)存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。 </p><p><b>　　(4)逆變器</b></p><p>　　在很多場合，都需要提供A

81、C220V、AC110V的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。為能向AC220V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。[4]</p><p>　　1.3.2 太陽能各種發(fā)電系統(tǒng)的比較</p><

82、;p>　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)按大類分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)又可以分為直流光伏發(fā)電系統(tǒng)、交流光伏發(fā)電系統(tǒng)、交直流混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)，而在直流光伏發(fā)電系統(tǒng)中又可以分為有蓄電池的系統(tǒng)和沒有蓄電池的系統(tǒng)，在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中可以分為有逆流光伏發(fā)電系統(tǒng)和無逆流光伏發(fā)電系統(tǒng)。[4]</p><p>　　(1) 無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)的特

83、點(diǎn)是用電負(fù)載是直流負(fù)載，對(duì)負(fù)載使用時(shí)間沒有要求，負(fù)載主要在白天使用，太陽能電池與用電負(fù)載直接連接，有陽光時(shí)就發(fā)電供負(fù)載工作，無陽光時(shí)就停止工作，系統(tǒng)不需要使用控制器，也沒有蓄電池儲(chǔ)能裝置，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是省去了能量通過控制器及在蓄電池地存儲(chǔ)和釋放過程中造成的損失，提高了太陽能的利用效率，這種系統(tǒng)最典型的應(yīng)用就是太陽能光伏消耗，這種系統(tǒng)主要用在移動(dòng)式光伏充電器。</p><p>　　圖1-14 太陽能無蓄電池直流光

84、伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　(2) 有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池板、充放電控制器、蓄電池以及直流負(fù)載組成，有陽光時(shí)，太陽能電池工作，在提供負(fù)載工作所需電能時(shí)不向蓄電池充電，夜間或是陰天時(shí)，則由蓄電池向負(fù)載供電，這種系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，應(yīng)用在太陽能手電、太陽能電池手機(jī)充電器上、太陽能草坪燈、路燈、交通燈等地方，本課題就是采用此種系統(tǒng)。

85、</p><p>　　圖1-15 有蓄電池直流發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　(3) 交直流混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　與直流有蓄電池系統(tǒng)相比，它多了一個(gè)交流逆變器，用它可以把直流電轉(zhuǎn)換成交流電，為交流負(fù)載提供電能，交直流混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)可以為直流負(fù)荷供電，也可以為交流負(fù)載供電，這種系統(tǒng)用在家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)上、無是導(dǎo)區(qū)小型發(fā)電站、氣象臺(tái)、移動(dòng)通信站等

86、。</p><p>　　圖1-16 交直流混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　?。?）有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　當(dāng)太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時(shí)，可將剩余電能送入公共電網(wǎng)，向電網(wǎng)供電（賣電），當(dāng)太陽能光伏系統(tǒng)提供的電力不足時(shí)，由電網(wǎng)向負(fù)載供電（買電），由于向電網(wǎng)供電與電網(wǎng)供電的方向相反，所以稱為有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)用在光伏建筑一體化的

87、建筑特上。</p><p>　　圖117 有逆流并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　?。?）無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)即使發(fā)電充裕也不向公共電網(wǎng)供電，但當(dāng)太陽能光伏系統(tǒng)供電不足時(shí)，則由公共電網(wǎng)向負(fù)載供電，該系統(tǒng)用在光伏建筑一體化的建筑特上。</p><p>　　圖118 無逆流并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)</p&

88、gt;<p>　　1.4 目前市場上的太陽能臺(tái)燈發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前市場上光伏充電臺(tái)燈琳瑯滿目，深受消費(fèi)者喜愛，但是沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)于太陽能臺(tái)燈多功能化，只是初步設(shè)計(jì)；還有在太陽能電池板的設(shè)計(jì)上只是簡單的進(jìn)行連接，沒有進(jìn)行更加合理的設(shè)計(jì)；在外形上沒有進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)，以便和普通的臺(tái)燈加以區(qū)別；在臺(tái)燈的發(fā)光上沒有進(jìn)行無級(jí)變亮度的設(shè)計(jì)，只是開與關(guān)，還要考慮接收更多的太陽光，以便使用更多時(shí)間。到目前

89、為止我只看到了西藏大學(xué)工學(xué)院的幾位學(xué)生設(shè)計(jì)出了具有豐富民族特色的多功能藏式太陽能光伏充電臺(tái)燈，并且獲得了自治區(qū)第二屆“成才杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽科技發(fā)明制作類一等獎(jiǎng)。其設(shè)計(jì)主要是以家庭用臺(tái)燈為主體, 可以調(diào)節(jié)光線的強(qiáng)弱程度,以及光線的覆蓋面積, 同時(shí)還添加了USB 充電接口,以及酥油燈的燈碗, 在LED 照明的同時(shí), 藏族家庭也可以使用酥油燈, 這樣使設(shè)計(jì)更加人性化更加方便藏族家庭使用, 同時(shí)也傳承了西藏的文化。我的設(shè)計(jì)思路是在

90、大三的時(shí)候形成的，但是由于其它方面的原因?qū)τ诒菊n題的設(shè)計(jì)一直停留在紙上。我把目前市面上的太陽能臺(tái)燈分成了兩類：[7]</p><p>　?。?）外置式太陽能臺(tái)燈</p><p>　　這種太陽能臺(tái)燈比較流行，就是直接把臺(tái)燈與太陽能電池板與臺(tái)燈主體相連，也就是太陽能電池板與臺(tái)燈主體分開，而它們之間的連線也就一米左右，光源采用LED燈，它具有高亮度且省電等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用，光源功率為0.5～5W

91、，電壓為1.2～6V，可充電電池為一個(gè)1300～2600mAh的鉛酸蓄電池（視太陽能電池板的功率大小而定），日照時(shí)間5～8小時(shí)即可充滿，充滿之后工作時(shí)間為2～4小時(shí)，亮度只有一開一關(guān)，沒有亮度調(diào)節(jié)功能，主要適用范圍為室內(nèi)照明、看書、上網(wǎng)、學(xué)習(xí)、室外等多用途照明，平均使用壽命為100000小時(shí)。</p><p>　　圖1-19 外置式光伏臺(tái)燈實(shí)物</p><p>　　我總結(jié)了外置式光伏臺(tái)燈

92、的特點(diǎn),它的特點(diǎn)如下：</p><p>　　（a）可以適當(dāng)增加太陽能電池板的功率，使其充電時(shí)間縮短；</p><p>　　（b） 因?yàn)椴槐匕央姵匕骞潭ㄔ谂_(tái)燈主體上，可以有更多空間安裝大容量的蓄電池；</p><p>　?。╟）因?yàn)楦鱾€(gè)模塊之間都是用導(dǎo)線連接，所以可以任意拆裝與搭配使用；</p><p>　?。╠）綠色環(huán)保：本產(chǎn)品由于用太陽光作

93、為能源，不產(chǎn)生廢物，不污染環(huán)境；</p><p>　?。╡）使用成本低：由于太陽能取之不盡，用之不竭，使用成本低廉；</p><p>　?。╢）超高LED亮度燈，節(jié)能、亮度高，不傷眼；</p><p>　?。╣）使用方便，無需換電池，太陽能充電即可；</p><p>　?。╤）因?yàn)樘柲茈姵匕鍐为?dú)放置，故可做成自動(dòng)追蹤式太陽能系統(tǒng)，那樣能提高

94、太陽能的利用率。</p><p>　　(2) 內(nèi)置式太陽能臺(tái)燈</p><p>　　這種太陽能臺(tái)燈在學(xué)生中特別流行，它沒有把太陽能電池板外置，而是把電池板放到了臺(tái)燈的底座上，這樣的話就不用專用連線去連接太陽能電池板與臺(tái)燈主體，更加方便攜帶， 它的主要結(jié)構(gòu)組成為：上殼體、下殼體及按鈕開關(guān)、太陽能極板、鎳氫電池、控制線路、充電電路、鎳氫電池1000mah/1.2V、開關(guān)、LED燈組成，該產(chǎn)品無

95、需更換電池。把太陽能儲(chǔ)存到內(nèi)部蓄電池中，利用LED發(fā)光管，有非常好的照明效果。充電使用時(shí)間：在陽光充足時(shí)充12個(gè)小時(shí)，能連續(xù)放電4-5小時(shí)。</p><p>　　圖1-20 外置式光伏臺(tái)燈實(shí)物</p><p>　　我總結(jié)了內(nèi)置式光伏臺(tái)燈的特點(diǎn),它的特點(diǎn)如下：</p><p>　　（a）綠色環(huán)保：本產(chǎn)品由于用太陽光作為能源，太陽能是綠色能源,對(duì)環(huán)境無害；</p

96、><p>　?。╞）使用成本低：由于太陽能取之不盡，用之不竭，使用成本低廉； （c）超高LED亮度照明：最高亮度可達(dá)150000mcd； （d）使用方便，無需換電池，太陽能循環(huán)充電； （e）小巧精致，便于攜帶； （f）太陽能電池板功率太小，導(dǎo)致充電時(shí)間過長；</p><p>　　（g）蓄電池不能使用大容量的，導(dǎo)致工作時(shí)間太短；</p><p>　

97、?。╤）產(chǎn)品沒有市電充電接口，只能使用太陽能，電源利用單一；</p><p>　?。╨）產(chǎn)品沒有USB充電接口，沒有實(shí)現(xiàn)多功能化；</p><p>　?。╩）當(dāng)每次充電時(shí)，還得把太陽能臺(tái)燈拿到室外去，用的時(shí)候再拿回來，這樣比較麻煩。</p><p>　　1.5研究本課題的意義與目的</p><p>　　當(dāng)世界范圍內(nèi)的能源在慢慢的枯竭和大量使用

98、化石能源對(duì)全球環(huán)境造成污染之時(shí)，人們開始考慮尋找所能替代化石能源的新興能源，人們注意到了風(fēng)能、太陽能、水能、核能、生特質(zhì)能、朝夕能等[8]，但是最為人們看好的還是太陽能，但是目前太陽能的利用還只是在太陽能熱利用方面有了很大發(fā)展，像太陽能灶、太陽能熱水器、太陽能冰箱、太陽能溫室等都被人們應(yīng)用到生活的方方面面。而太陽能的光電利用到目前還只是處于獨(dú)立系統(tǒng)、沒有大面積并網(wǎng)發(fā)電，而如何在提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)又不增加成本是人們研究的重要課題

99、，光伏發(fā)電已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并被人們看好是有發(fā)展前途的能源，盡管暫時(shí)在發(fā)展上遇到了困難，但那只是光伏行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，再經(jīng)歷這次市場整合之后，我相信在21世紀(jì)光伏發(fā)電會(huì)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代，技術(shù)會(huì)更加成熟，市場會(huì)更加的完善。</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義:</p><p>　?。╝）實(shí)現(xiàn)能源的多元化利用，不會(huì)過重依賴于某一種能源；</p><p>

100、　?。╞）太陽能發(fā)電沒有其它發(fā)電方式的安全隱患；</p><p>　　（c）光伏發(fā)電能夠減少環(huán)境污染，改善人類居住環(huán)境；</p><p>　?。╠）光伏發(fā)電可以創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，從而解決大量人員的就業(yè)問題；</p><p>　?。╡）光伏發(fā)電可以有效緩解能源危機(jī)。</p><p>　　1.6 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)</p><p>

101、;　　（a）可以把本設(shè)計(jì)中各個(gè)部件做成模塊化，可以隨意的拆開與組合，只要型號(hào)相配即可，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，這是一種相當(dāng)大的思想創(chuàng)新，靈感來自于美國對(duì)于輕武器的模塊化設(shè)計(jì)，在作戰(zhàn)時(shí)，可以根據(jù)需要，隨意進(jìn)行組裝，以達(dá)到不同的戰(zhàn)術(shù)要求，達(dá)到最佳作戰(zhàn)效果。</p><p>　?。╞）可以把太陽能電池板與臺(tái)燈主體之間的連線適當(dāng)放長，把太陽電池板放到室外，而不需要每天充電時(shí)來回的搬動(dòng)，形成了光伏系統(tǒng)使用的方便性。</p

102、><p>　?。╟）在蓄電池的外部設(shè)計(jì)USB充電電路，可以對(duì)手機(jī)、MP3、MP4、MP5等電子產(chǎn)品進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)了光伏系統(tǒng)的多功能化。</p><p>　　（d）本設(shè)計(jì)中沒有用到逆變器，因?yàn)樵诠夥到y(tǒng)設(shè)計(jì)中，逆變器所占成本比較大，而且在使用逆變器之后造成太陽能使用效率的下降，加上我們所選的負(fù)載為直流負(fù)載，也就很好的解決了這個(gè)問題。 </p><p>　　（e）實(shí)現(xiàn)了燈光

103、亮度的有級(jí)調(diào)節(jié)，可以有兩個(gè)亮度，需要高亮度時(shí)可以閉合兩個(gè)開關(guān)，18個(gè)LDE燈同時(shí)工作，不需要時(shí)只要閉合其中的一個(gè)開關(guān)即可滿足正常工作需要。</p><p><b>　　1.7 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章以太陽能介紹為開端，向大家太陽能的方方面面,因?yàn)楣夥袠I(yè)目前發(fā)展很快,也是一個(gè)熱門行業(yè),盡管說現(xiàn)在光伏行業(yè)有了一些波動(dòng),但是從長遠(yuǎn)來看這并不影響光伏行業(yè)

104、未來的發(fā)展,我認(rèn)為它是一個(gè)很好的機(jī)會(huì),對(duì)市場進(jìn)行必要的整合,形成更加合理的市場結(jié)構(gòu),并且讓人們意識(shí)到?jīng)]有掌握核心科技在未來就沒有立足之地,沒有創(chuàng)新就沒有未來,以至于推動(dòng)光伏行業(yè)更好、更快的發(fā)展，希望大范圍的并網(wǎng)發(fā)電早是實(shí)現(xiàn)，開戶人類能源之門的新時(shí)代。本章重點(diǎn)介紹：</p><p>　?。╝）發(fā)展太陽能的必要性及其重要現(xiàn)實(shí)意義；</p><p>　?。╞）太陽能的應(yīng)用方式與優(yōu)缺點(diǎn)；</

105、p><p>　?。╟）太陽能的過去、現(xiàn)在和未來；</p><p>　?。╠）重點(diǎn)總結(jié)了一下目前我國光伏市場的發(fā)展的不利因素；</p><p>　?。╡）光伏行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈以及目前的發(fā)展模式；</p><p>　?。╢）光伏發(fā)電各種系統(tǒng)的介紹；</p><p>　?。╣）組成光伏發(fā)電系統(tǒng)的各個(gè)模塊的介紹；</p>

106、<p>　　（h）目前市場上光伏臺(tái)燈的現(xiàn)狀。</p><p>　　2 本課題的設(shè)計(jì)部分</p><p>　　2.1本設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1太陽能臺(tái)燈系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖，</p><p>　　圖21 光伏臺(tái)燈系統(tǒng)框圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)的硬件組成框圖如圖2-1所示，它的主要組

107、成部分為：太陽能電池板、控制電路、過充過放保護(hù)電路、蓄電池組、USB充電電路、LED照明系統(tǒng)、濾波穩(wěn)壓電路組成。太陽能電池模塊負(fù)責(zé)把太陽能轉(zhuǎn)換成電能，濾波穩(wěn)壓電路A負(fù)責(zé)把市電濾波、降壓成蓄電池充電所要求的電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電工作；濾波穩(wěn)壓電路B負(fù)責(zé)把太陽能電池板轉(zhuǎn)換過來的有雜波的電流過濾和降低電壓，以達(dá)到蓄電池充電壓要求，給蓄電池進(jìn)行充電；過充過放保護(hù)電路模塊主要負(fù)責(zé)保護(hù)蓄電池能夠順利的充電、放電，并處理異常情況（如：過充或是過放）,從