led光伏戶外照明系統(tǒng)可行性分析報告

下載后可任意編輯，修改下載后可任意編輯，修改PAGE1-目錄第一章總論 -4-1.1項目背景 -4-1.2項目目標(biāo)產(chǎn)品及主要優(yōu)勢 -5-1.2.1目標(biāo)產(chǎn)品 -5-1.2.2主要優(yōu)勢 -5-1.3項目可行性研究依據(jù) -7-第二章項目國內(nèi)外現(xiàn)狀、項目意義 -7-2.1本項目目標(biāo)產(chǎn)品國外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 -8-2.1.1國外光伏發(fā)電研究歷程 -8-2.1.2國外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況 -9-2.1.3國外LED光源研究歷程 -12-2.1.4國外LED光源照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r -13-2.2本項目目標(biāo)產(chǎn)品國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 -15-2.2.1我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)惠政策 -15-2.2.2我國LED光源應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢 -17-第三章我省行業(yè)技術(shù)背景、項目對我省經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的重要意義 -20-3.1我省太陽能資源情況及發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢 -20-3.1.1青海省太陽能資源情況 -20-3.1.2我省光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃 -21-3.2我省LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及趨勢分析 -25-第四章市場分析 -25-4.1產(chǎn)品主要應(yīng)用的市場領(lǐng)域 -25-4.2產(chǎn)品市場供應(yīng)現(xiàn)狀 -27-4.3產(chǎn)品市場需求現(xiàn)狀及預(yù)測 -29-4.3.1LED路燈市場分析與預(yù)測 -30-4.3.2LED景觀燈市場分析與預(yù)測 -33-第五章項目技術(shù)可行性分析 -34-5.1項目基本原理及關(guān)鍵技術(shù) -34-5.1.1太陽能LED戶外照明系統(tǒng) -34-5.1.2太陽能電池組件 -36-5.1.3蓄電池 -38-5.1.4LED的應(yīng)用研究 -39-5.1.5太陽能充放電控制器 -42-5.1.6太陽能LED戶外照明系統(tǒng)的優(yōu)化配置 -43-5.2生產(chǎn)流程 -46-5.2.1LED生產(chǎn)流程 -46-5.3主要技術(shù)參數(shù) -51-第六章項目建設(shè)方案 -53-6.1建設(shè)規(guī)模 -53-6.2擬解決的關(guān)鍵技術(shù) -53-6.3主要設(shè)備選型 -56-6.4項目產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)壽命期 59第七章廠址選擇 607.1廠址選擇 607.1.1地點與地理位置 607.1.2土地利用現(xiàn)狀 607.2場址建設(shè)條件 607.2.1自然條件 607.2.2外部建設(shè)條件 637.3產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)條件 65第八章主要原輔材料、燃料動力供應(yīng) 68第九章總圖運輸與公用輔助工程 699.1總圖布置 699.1.1總平面布置原則 699.1.2總平面布置 699.1.3豎向布置 699.1.4道路設(shè)計 699.1.5廠區(qū)綠化 709.1.6總圖工程費用 709.2公用輔助工程 719.2.1給排水工程 719.3供電工程 749.4通訊設(shè)施 759.5采暖通風(fēng) 759.6維修設(shè)施 779.7倉儲設(shè)施 779.8自控系統(tǒng) 78第十章節(jié)能節(jié)水 7810.1節(jié)能措施 7810.1.1設(shè)計依據(jù) 7810.2節(jié)能措施 7910.3能源管理 7910.4節(jié)水措施 8010.4.1節(jié)水措施 8010.4.2管理措施 80第十一章環(huán)境影響評價 8011.1場址環(huán)境條件 8111.2項目建設(shè)和生產(chǎn)對環(huán)境的影響 8111.2.1項目建設(shè)對環(huán)境的影響 8111.2.2項目生產(chǎn)對環(huán)境的影響 8411.3環(huán)境保護(hù)措施方案 8511.3.1施工期環(huán)境保護(hù)措施 8511.3.2生產(chǎn)期環(huán)境保護(hù)措施 8611.4環(huán)境影響評價 8711.5生態(tài)環(huán)境影響評價 87第十二章勞動安全衛(wèi)生與消防 8812.1危害因素分析 8812.1.1有毒有害物品的危害 8812.1.2危險性作業(yè)的危害 8812.2安全措施 8812.2.1生產(chǎn)廢氣安全措施 8812.2.2危險性作業(yè)防范措施 8912.3工業(yè)衛(wèi)生 9012.3.1防塵措施 9112.3.2防噪聲 9112.3.3給水衛(wèi)生 9212.3.4職業(yè)病防護(hù)和衛(wèi)生保健措施 9212.3.5消防設(shè)施 92第十三章組織機(jī)構(gòu)與人力資源配置 94第十四章項目實施進(jìn)度 94第十五章投資估算及資金籌措 95第十六章財務(wù)評價 95第十七章效益分析 95第十八章風(fēng)險分析 95第十九章可行性研究結(jié)論與建議 95第一章總論1.1項目背景隨著生產(chǎn)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，電力行業(yè)在人類的生產(chǎn)、生活、科研等領(lǐng)域起到越來越重要的作用?，F(xiàn)有的電力資源不能完全滿足人類日益增長的生產(chǎn)、生活需要；而且地球留給人類的資源也是有限的。所以，節(jié)能、環(huán)保、防恐、防災(zāi)是擺在電力行業(yè)面前最主要的、永恒的話題。而照明耗電在各個國家的總發(fā)電量中占有很大比例。我國照明消耗約占整個電力消耗的20％。據(jù)統(tǒng)計，我國每年僅照明用電就有2000億至3000億度，如果全部用LED光源代替，每年至少可節(jié)電1600億度。為此，照明節(jié)電具有重要意義。1998年1月1日我國頒布了節(jié)能法，其中包括照明節(jié)電。因此，“綠色照明工程”應(yīng)運而生。利用太陽能發(fā)電是集開發(fā)利用綠色可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境、改善人民生活條件于一體而面向21世紀(jì)人類發(fā)展的重大課題;同時又是集光電子半導(dǎo)體、電力電子、現(xiàn)代電力系統(tǒng)、電機(jī)學(xué)、電化學(xué)和現(xiàn)代控制理論等高新技術(shù)于一體的交叉科研課題。它具有巨大的經(jīng)濟(jì)、政治和社會效益，同時又含有豐富的學(xué)術(shù)研究價值和基礎(chǔ)理論問題。充分開發(fā)太陽能是世界各國政府可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略決策。在照明領(lǐng)域，LED發(fā)光產(chǎn)品的應(yīng)用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢。正是基于光伏照明和LED光源的各自優(yōu)勢，本項目將兩者結(jié)合取代傳統(tǒng)光源應(yīng)用于光伏照明系統(tǒng)，徹底地解決了傳統(tǒng)的光伏照明系統(tǒng)存在的交流逆變不可靠、燈管壽命短、耗電量大、效率低等缺點。應(yīng)用太陽能與LED結(jié)合是人類照明的發(fā)展方向，它為人類“綠色照明工程”開辟了廣闊的道路。所以，LED光伏照明系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義?？梢灶A(yù)見LED光伏照明產(chǎn)業(yè)將是一個大有發(fā)展前途的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，不僅是經(jīng)濟(jì)的一個新的增長點，同時將會給社會環(huán)境和人類的生活帶來巨大的變革。1.2項目目標(biāo)產(chǎn)品及主要優(yōu)勢1.2.1目標(biāo)產(chǎn)品高效LED光伏戶外照明系統(tǒng)。1.2.2主要優(yōu)勢LED的工作電流是直流，且工作電壓較低。當(dāng)利用常規(guī)供電系統(tǒng)(交流電，110v，220v，380v等)作為LED的電源時，必須將電源轉(zhuǎn)變成低壓、直流電才能使用。這不僅增加了照明系統(tǒng)成本，同時又降低了能源的利用率。太陽電池是直接將光能轉(zhuǎn)化為直流電能的，且太陽電池組件可以通過串、并聯(lián)的方式任意組合，得到實際需要的電壓。這些特點恰恰是與LED相匹配而傳統(tǒng)供電系統(tǒng)所無法達(dá)到的。如果將太陽電池與LED相結(jié)合，將無須任何的逆變器進(jìn)行交、直流或高、低壓電的轉(zhuǎn)換。這種系統(tǒng)將獲得很高的能源利用率、較高的安全性能和可靠性。所以，利用清潔的、取之不盡、用之不竭的太陽能為能源，與功耗低、壽命長(10萬小時)、光效高(2005年達(dá)50——80、2010年可達(dá)100——120、反應(yīng)速度快、環(huán)保的LED相結(jié)合，將在直流低壓條件下實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、安全、高效的照明系統(tǒng)。太陽電池與LED可實現(xiàn)十分完美的結(jié)合。LED光源用于光伏照明的獨特優(yōu)勢：（1）太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件PN結(jié)，而LED是一種將電能轉(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體器件PN結(jié)，因此作為集成了太陽能光伏發(fā)電和LED光源的照明系統(tǒng)，從PN結(jié)發(fā)電，再到PN結(jié)發(fā)光是新一代能源和新一代光源的完美結(jié)合。兩者同為直流工作狀態(tài)，具有電壓低并能互相匹配的特點。使得兩者結(jié)合不需要變頻器和逆變器等將直流變交流的過程，因此大大提高了整個照明系統(tǒng)的效率，降低了功耗和系統(tǒng)成本。（2）LED光源同蓄電池的匹配還可以做到功率的自適應(yīng)。在太陽輻射不足的幾個月，由于蓄電池的充電不足，使蓄電池放電時端電壓也較低，使負(fù)載工作電流較小，功率也小，這樣系統(tǒng)能夠工作較長的時間。反之在太陽輻射比較充足的時候，負(fù)載工作電流較大，功率也大，照度會更高。（3）LED特別適合使用在太陽能路燈照明。因為LED具有較強(qiáng)的發(fā)光方向性，而路燈照明無需光源全立體角(4)發(fā)光。只要將燈桿下相應(yīng)面積的地面照亮即可。全立體角發(fā)光的光源用在路燈實質(zhì)是一種能量的浪費。因此LED燈的效率要更高。（4）通過模擬實際使用條件下的照度對兩種燈進(jìn)行對比，2.7W的LED直流燈具與5W直流熒光燈在單一方向上照度相當(dāng)，實際照明效果相差不大。但LED燈具的耗電功率要比直流熒光燈低的多，節(jié)能效果顯著。（5）LED燈具的使用壽命是直流熒光燈的20倍以上，開關(guān)次數(shù)是直流熒光燈的3倍以上。可見，本項目的目標(biāo)產(chǎn)品高效LED光伏戶外照明系統(tǒng)的開發(fā)如果完成了太陽電池與LED電學(xué)性能的最佳匹配，同時，保證太陽電池發(fā)電系統(tǒng)中的蓄電池的合理利用，便可真正實現(xiàn)最大限度的綠色環(huán)保理念。另外，太陽能LED照明產(chǎn)業(yè)化技術(shù)可結(jié)合城市科技、經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)、特別是能源與環(huán)境方面的發(fā)展規(guī)劃，將LED照明與發(fā)展節(jié)能技術(shù)、可再生潔凈能源利用和新型綠色照明燈具推廣等統(tǒng)籌考慮，開發(fā)出更多高效的戶外照明系統(tǒng)。1.3項目可行性研究依據(jù)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)能與LED照明完美結(jié)合的關(guān)鍵在于兩者同為直流電、電壓低且能互相匹配。因此兩者的結(jié)合不需要將太陽能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，因此大大提高了整個照明系統(tǒng)的效率。同時，借助于并網(wǎng)技術(shù)或利用蓄電池充放能量，使其優(yōu)勢更加明顯。隨著相關(guān)技術(shù)的深入研究，LED的發(fā)光效率正在不斷提高，超高亮度的LED將要問世，勢必會取代普通照明電光源，并大量節(jié)約能源且無污染。由于LED的工作電流是直流，且電壓較低。太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為直流電能，且太陽能電池組件可以通過串并聯(lián)方式組合得到實際需要的電壓。這些特點恰好與LED相匹配，兩者結(jié)合將獲得很高的能源利用率、較高的安全性能和可靠性，實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、安全、高效的照明系統(tǒng)，實現(xiàn)十分完美的結(jié)合。基于上述LED光伏照明系統(tǒng)的巨大特點，以及國內(nèi)外研究者對于太陽能發(fā)電原理和半導(dǎo)體LED照明技術(shù)的深入研究和所取得的成果，本項目的開發(fā)和實施符合當(dāng)今科技的發(fā)展要求，且具有極為重大的現(xiàn)實意義。第二章項目國內(nèi)外現(xiàn)狀、項目意義2.1本項目目標(biāo)產(chǎn)品國外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢2.1.1國外光伏發(fā)電研究歷程太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的歷史要追溯到1839年，當(dāng)時法國人EdmundBecquerel發(fā)現(xiàn)了光伏現(xiàn)象。38年后，世界上第一片太陽電池——硒太陽電池才誕生，當(dāng)時其光電轉(zhuǎn)換效率很低，僅有1%，所以硒太陽電池作為發(fā)電器件沒有得到推廣應(yīng)用。1954年，美國貝爾實驗室的成功制備了具有實用價值的單晶硅太陽電池，該硅太陽電池的轉(zhuǎn)換效率為4.5%，幾年后提高到10%左右。1955年，Hoffman電子推出效率為2%的商業(yè)光伏產(chǎn)品，電池為14毫瓦/片，25美元/片，相當(dāng)于1785美元/瓦(1955年美元)。由于價格昂貴，硅太陽電池開始僅用于地球衛(wèi)星、空間站等太空飛行器的供電。1958年，Hoffman電子的硅電池效率達(dá)到9%，第一個光伏電池供電的衛(wèi)星先鋒1號發(fā)射，光伏電池100平方厘米，0.1瓦，為一備用的5毫瓦的話筒供電。1960年，Hoffman電子實現(xiàn)硅電池效率達(dá)到14%，1963年，Sharp公司成功生產(chǎn)光伏電池組件，日本在一個燈塔安裝242瓦光伏電池列陣，在當(dāng)時是世界最大的光伏電池列陣。1973年，美國特拉華大學(xué)建成世界第一個光伏住宅，由于世界石油危機(jī)，太陽能作為潔凈、可再生能源得到世界各國高度重視，太陽電池材料與生產(chǎn)工藝得到很大發(fā)展。除了單晶硅池電池外，多晶澆鑄硅電池得到迅速發(fā)展。此外，以非晶硅、蹄化鎘和銅錮硒為代表的薄膜太陽電也相繼進(jìn)入市場。1974年，日本推出光伏發(fā)電的“陽光計劃”;1975年1月，美國政府啟動地面PV研究與開發(fā)工程，項目委托給JetPropulsionLaboratory（JPL)。1977年，世界太陽能電池產(chǎn)量超過500KW。1979年，世界光伏電池安裝總量1Mw。1980年，ARCO太陽能成為世界上第一個年產(chǎn)1Mw太陽能電池生產(chǎn)廠家;BritishPetroleum(BP)進(jìn)入光伏市場，投資進(jìn)行示范性工程。1985年單晶硅太陽電池售價10美元/瓦;澳大利亞新南威爾士大學(xué)MartinGreen研制成20%效率太陽電池;1990年，世界光伏電池年產(chǎn)超過55.3MW;2月28日，ARCOSolar賣給Siemens，形成SiemensSolarIndustries。1995年，第一個國際資助加速光伏商業(yè)化的國家培訓(xùn)項目在印度萬始。世界銀行和印度可再生能源發(fā)展署共同資助一個為期3年專題訓(xùn)練班，由西門子太陽能工業(yè)公司(SiemensSolarIndustries)具體實施;1996年，BPSolar購買加州APS技術(shù)，宣布實施“太陽神工程，，即開始磅化福電池商業(yè)生產(chǎn);圖森電子和ITN能源系統(tǒng)組建全球太陽能公司(GlobalSolarEnergy)，作為圖森電子的分公司，以擴(kuò)展銅錮硒電池生產(chǎn)能力，1999年，世界光伏電池年產(chǎn)超過287.7MW，安裝總量超過1000MW，標(biāo)志太陽能時代開始。從總的發(fā)展趨勢來看，太陽電池從1996年以后，以30%的年增長幅度高速發(fā)展。至2002年底，世界太陽能電池年總產(chǎn)量超過500MW。2003年世界太陽電池總產(chǎn)量為750.31MW，而2004年則突破了1200MW大關(guān)，增長率高達(dá)67.4%，2005年，世界太陽能電池總產(chǎn)量1656MW，其中日本仍居首位。最近三年全球太陽能電池總產(chǎn)量平均年增長率高達(dá)49.8%以上。與此同時，太陽能電池售價也大幅度下降，己從上世紀(jì)五十年代1785美元/瓦，降低到現(xiàn)在2——3美元/瓦，并還有持續(xù)下降的趨勢。2.1.2國外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況目前世界太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著如下幾個特點:發(fā)展迅猛，市場容量迅速擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍不斷拓展，太陽能光伏產(chǎn)品成本大幅降低;光伏產(chǎn)業(yè)在不同國家地區(qū)之間發(fā)展不平衡，無論是在技術(shù)、產(chǎn)量還是在市場運作方面，發(fā)達(dá)國家和不發(fā)達(dá)國家之間的發(fā)展差距很大，發(fā)展中國家已經(jīng)大大落后于發(fā)達(dá)國家，而且在主要光伏應(yīng)用形式和技術(shù)特點上發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家也有所區(qū)別;太陽能光伏技術(shù)和市場集中掌握在數(shù)個世界級的大公司手中;太陽能光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)存在一定的生產(chǎn)能力過剩。近年來，全球光伏發(fā)電發(fā)展迅速，美國、歐洲及日本均制定了龐大的光伏發(fā)電發(fā)展計劃，美國和歐盟在1997年相繼宣布了“百萬屋頂光伏計劃”，日本也在1997年制定了“普及住宅光伏系統(tǒng)計劃”。到2010年，美國計劃累計安裝4.6GW(含百萬屋頂計劃);歐盟計劃累計安裝6.7GW(可再生能源白皮書);日本計劃累計安裝5GW(日本新陽光計劃);預(yù)計其它發(fā)展中國家累計安裝1.8Gw，預(yù)計全球總累計安裝18GW。2005年全年世界各國共安裝太陽能光伏組件達(dá)1.46GW，年增長率高達(dá)34，其中德國以全年837MW的總安裝容量居首，直到2007年底光伏產(chǎn)業(yè)以連續(xù)五年超過40%的速度向前發(fā)展，從市場需求的角度看，一個非常重要的原因在于光伏系統(tǒng)價格的持續(xù)大幅下降。影響光伏系統(tǒng)成本的關(guān)鍵因素是太陽能光伏組件的價格，過去三十年以來太陽能光伏組件價格大大幅下降從US$50/Wp下降到現(xiàn)在的約為US$2.5/Wp，由于太陽能光伏組件價格的下跌，使得在某些條件下，太陽能光伏系統(tǒng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)成本已經(jīng)達(dá)到了一個經(jīng)濟(jì)成本的平衡。光伏發(fā)電的快速增長，使太陽能光伏發(fā)電不再局限于邊遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)供電及特殊應(yīng)用，開始向并網(wǎng)發(fā)電及與建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，逐漸由補(bǔ)充能源向替代能源過渡。專家預(yù)計，到本世紀(jì)中葉，太陽能光伏發(fā)電將占全球發(fā)電量的15%一20%，成為人類的基礎(chǔ)能源之一。圖2-1為2002年至2009年間光伏安裝總量統(tǒng)計情況；圖2-2為2002年至2009年全球每年新增光伏安裝量及份額。圖2-12002年至2009年間光伏安裝總量統(tǒng)計情況圖2-22002年至2009年全球每年新增光伏安裝量及份額。2.1.3國外LED光源研究歷程1907年HenryJosephRound第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。由于其發(fā)出的黃光太暗，不適合實際應(yīng)用；更難處在于碳化硅與電致發(fā)光不能很好的適應(yīng)，研究被摒棄了。二十年代晚期BernhardGudden和RobertWichard在德國使用從鋅硫化物與銅中提煉的黃磷發(fā)光。再一次因發(fā)光暗淡而停止。1936年GeorgeDestiau出版了一個關(guān)于硫化鋅粉末發(fā)射光的報告。隨著電流的應(yīng)用和廣泛的認(rèn)識，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個術(shù)語。二十世紀(jì)50年代，英國科學(xué)家在電致發(fā)光的實驗中使用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)明了第一個具有現(xiàn)代意義的LED,并于60年代面世。據(jù)說在早期的試驗中，LED需要放置在液化氮里，更需要進(jìn)一步的操作與突破以便能高效率的在室溫下工作。第一個商用LED僅僅只能發(fā)出不可視的紅外光，但迅速應(yīng)用于感應(yīng)與光電領(lǐng)域。60年代末，在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了第一個可見的紅光LED。磷化鎵的改變使得LED更高效、發(fā)出的紅光更亮，甚至產(chǎn)生出橙色的光。70年代中期，磷化鎵被使用作為發(fā)光光源，隨后就發(fā)出灰白綠光。用雙層磷化鎵蕊片（一個紅色另一個是綠色）能夠發(fā)出黃色光。就在此時俄國科學(xué)家利用金剛砂制造出發(fā)出黃光的LED。盡管它不如歐洲的LED高效。但在70年代末，它能發(fā)出純綠色的光。80年代早期到中期對砷化鎵磷化鋁的使用使得第一代高亮度的LED的誕生，先是紅色，接著就是黃色，最后為綠色。到20世紀(jì)90年代早期，采用銦鋁磷化鎵生產(chǎn)出了桔紅、橙、黃和綠光的LED。第一個有歷史意義的藍(lán)光LED也出現(xiàn)在90年代早期，再一次利用金鋼砂—早期的半導(dǎo)體光源的障礙物。依當(dāng)今的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)去衡量，它與俄國以前的黃光LED一樣光源暗淡。

90年代中期，出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵LED，隨即又制造出能產(chǎn)生高強(qiáng)度的綠光和藍(lán)光銦氮鎵Led。超亮度藍(lán)光蕊片是白光LED的核心，在這個發(fā)光蕊片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過吸收來自蕊片上的藍(lán)色光源再轉(zhuǎn)化為白光。就是利用這種技術(shù)制造出任何可見顏色的光。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著材料技術(shù)、封裝技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，紅、橙色LED光效己經(jīng)可以達(dá)到100，綠色LED也可達(dá)到50。單只LED的光通量也達(dá)到幾十流明。LED的高效化、超高亮度和全色化使其應(yīng)用領(lǐng)域也日趨廣泛，逐步走向戶外照明領(lǐng)域。色度方面已實現(xiàn)了可見光波段的所有顏色，其中重要的是，超高亮度白光LED的出現(xiàn)，使LED應(yīng)用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場成為可能。通常，人們把光強(qiáng)為LED作為一般LED和高亮度LED的分界點。制作高亮度LED的材料主要為AIGaAs、AlInGaP和GaInAs。其中AIGaAs適用于高亮度紅光和紅外LED，用LPE制造，AlInGaP適用于高亮度紅、橙、黃及黃綠LED，用MOVPE制造，GalnN適用于高亮度深綠、藍(lán)、紫及紫外LED，用高溫MOVPE制造。2.1.4國外LED光源照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r日本于1998年率先實施“21世紀(jì)照明”計劃，并在2006年完成用白光發(fā)光二極管照明替代50%的傳統(tǒng)照明。目前，日本正計劃到2010年實現(xiàn)LED的發(fā)光效率達(dá)到120。2008年4月日本政府呼吁力爭到2012年為止，全面實現(xiàn)由白熾燈向熒光燈的轉(zhuǎn)換。美國“半導(dǎo)體照明國家研究項目”由美國能源部制定，計劃用10年時間，投資5億美元開發(fā)半導(dǎo)體照明，目的是為了使美國在未來照明光源市場競爭中，領(lǐng)先于日本、歐洲及韓國等競爭者。計劃的時間節(jié)點是2002年達(dá)20，2007年達(dá)75，2012年達(dá)150。預(yù)計到2010年，55%的白熾燈和熒光燈被半導(dǎo)體燈取代；到2025年，固態(tài)照明光源的使用將使照明用電減少一半，每年節(jié)電額達(dá)350億美元。2008年歐盟春季首腦會議上達(dá)成協(xié)議，決定歐盟各國將逐步用節(jié)能燈取代白熾燈；歐盟各國也擬通過立法從2009年開始禁止生產(chǎn)白熾燈泡。歐盟成員國能源部長要求歐盟委員會在08年底前制訂計劃，從2010年起禁止在歐盟銷售包括白熾燈在內(nèi)的高耗能家用照明設(shè)備。另外，阿根廷今年12日簽署法案，決定從2011年起徹底禁止普通燈泡的使用。同時新西蘭能源部07年表示，將從2009年開始，禁止使用白熱燈泡。全球LED主要供應(yīng)國和地區(qū)是日本、臺灣、美國和歐洲,其中臺灣、大陸和韓國等非日本亞洲地區(qū)是全球LED產(chǎn)業(yè)增長最快的地區(qū)。目前已形成了以美國、亞洲、歐洲為主導(dǎo)的三足鼎立的產(chǎn)業(yè)格局，并呈現(xiàn)出以日、美、德為產(chǎn)業(yè)龍頭，中國臺灣、韓國緊隨其后，中國大陸、馬來西亞等國家和地區(qū)積極跟進(jìn)的梯隊分布。美國和日本企業(yè)在技術(shù)、設(shè)備中具有壟斷優(yōu)勢，歐洲企業(yè)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域優(yōu)勢強(qiáng)，所以主要從事高附加價值產(chǎn)品的生產(chǎn),造成全球LED高端產(chǎn)品市場集中度較高。我國大陸和臺灣地區(qū)LED產(chǎn)業(yè)近年來迅速崛起，其封裝產(chǎn)量占據(jù)世界第一，產(chǎn)值位居全球第二。全球排名前五的廠商包括日本的日亞化學(xué)(Nichia)和豐田合成(ToyodaGosei)、美國的Cree、PhilipsLumileds和歐洲的歐司朗(Osram)。這五大廠商之間通過交互授權(quán)避免專利糾紛，并都專注于各自領(lǐng)域的高端市場；其它企業(yè)則通過獲得這些企業(yè)的單邊授權(quán)避免專利糾紛，角逐中高端、中低端乃至低端市場；構(gòu)成整個產(chǎn)業(yè)的“中心—外圍”格局。當(dāng)然，作為高科技產(chǎn)業(yè)，LED的技術(shù)仍在處于不斷進(jìn)步過程中，不排除未來由于新技術(shù)的涌現(xiàn)、新應(yīng)用領(lǐng)域的拓展而打破這一競爭格局可能。上述五大廠商在技術(shù)和產(chǎn)品上各具特色，其中日亞化學(xué)和豐田合成都形成了LED完整的產(chǎn)業(yè)鏈，且日亞化學(xué)在藍(lán)光芯片方面具有專利技術(shù)壟斷優(yōu)勢；Cree具有自己成熟的技術(shù)體系，并只集中于外延和芯片的制造；Lumileds則更關(guān)注大功率LED的研發(fā)，在白光照明領(lǐng)域?qū)嵙π酆?。臺灣地區(qū)近幾年也成長了多家較有實力的外延片廠商，其中最大的是晶元(Epistar)。2.2本項目目標(biāo)產(chǎn)品國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢2.2.1我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)惠政策1958年，我國開始研究太陽電池。1971年，首次將光伏電池成功應(yīng)用于東方紅2號衛(wèi)星。1973年，開始太陽電池地面應(yīng)用。從上世紀(jì)70年代初到80年代末，由于成本高，太陽電池在地面的應(yīng)用非常有限。90年代以后，隨著成本的降低，太陽電池向工業(yè)領(lǐng)域和農(nóng)村電氣化應(yīng)用方向發(fā)展。市場穩(wěn)步擴(kuò)大，國家和地方政府開始制訂光伏計劃。2002年，國家發(fā)改委啟動了“送電到鄉(xiāng)”項目，使得中國的光伏市場迅速發(fā)展起來，總裝機(jī)容量從2001年的23500kw迅速增長到2002年的45000kw，至2003年達(dá)到55000kw。2003~2005年，受德國巨大的市場需求影響，國內(nèi)光伏企業(yè)產(chǎn)能迅速擴(kuò)展，產(chǎn)量迅速增長。如下表2-1列出了由國家發(fā)改委提供的未來幾十年預(yù)計我國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況：產(chǎn)業(yè)規(guī)劃2010E2020E2030E2040E裝機(jī)容量30萬KWp180萬KWp1000萬KWp10000萬KWp年發(fā)電量4.2億KWH21.6億KWH140億KWH1500億KWH發(fā)電比例4.2%8%14.6%22.5%表2-1全國太陽能裝機(jī)容量及發(fā)電量規(guī)劃由于環(huán)保和能源持續(xù)供應(yīng)的需要，太陽能光伏發(fā)電(即光伏電池)近年來始終保持30%——40%的年增長量，因而被譽(yù)為全世界增長最快的能源。在我國，隨著國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展、綜合國力的不斷提高和科技的進(jìn)步，特別是“西部開發(fā)”戰(zhàn)略的實施，利用西部地區(qū)豐富的太陽能、風(fēng)能資源解決幾千萬人口的用電問題這一偉大構(gòu)想己經(jīng)逐步成為現(xiàn)實。我國西部日照時間長，日射強(qiáng)度大，為光伏發(fā)電提供了得天獨厚的優(yōu)勢。通過在人口相對集中的地區(qū)建立設(shè)備容量100KVA以下的獨立光伏電站，解決鄉(xiāng)村的基本生產(chǎn)、辦公、生活用電需要。同時獨立光伏電站還可為小型農(nóng)場、畜牧養(yǎng)殖中心提供電源。1996年，我國由國家計委牽頭制定了實施“中國光明工程”的計劃。計劃到2010年利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)解決2300萬邊遠(yuǎn)地區(qū)人口的用電問題。2001年11月，由國家計委組織實施的“西部省份無電鄉(xiāng)通電工程光伏發(fā)電站(含風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站)建設(shè)項目”正式啟動，該項目是“中國光明工程”計劃的重要組成部分，涉及青海省、新疆維吾爾自治區(qū)、西藏自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、四川省、陜西省等七省區(qū)。旨在解決西部地區(qū)無電鄉(xiāng)的基本生活用電問題。另外，中科院電工所先后建成了西藏雙湖25KW、安多100KW、班戈70KW，和尼瑪40KW光伏電站的建設(shè)。北京申辦2008年奧運成功，提出了“綠色奧運、人文奧運、科技奧運”的指導(dǎo)思想。要把2008奧運會辦成最成功的一屆奧運會，光伏發(fā)電的應(yīng)用必然擔(dān)當(dāng)重要的角色，在所有場館，光伏發(fā)電、LED照明在奧運場館建設(shè)中必然會占重要地位。2.2.2我國LED光源應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢我國LED產(chǎn)業(yè)起步于上世紀(jì)80年代。從下游封裝做起，逐步進(jìn)入上游外延片生產(chǎn)，2000開始加大了對高亮度四元芯片和GaN芯片的投資。2002年前，國內(nèi)藍(lán)光芯片全部依賴進(jìn)口，2003年我國才開始自主生產(chǎn)，2005年，國產(chǎn)芯片封裝白光后光效僅為30lm/W@350mA。除發(fā)光效率外，我國LED技術(shù)環(huán)節(jié)還存在產(chǎn)品的可靠性、一致性相對較差，量產(chǎn)能力也和國際水平有一定差距。產(chǎn)業(yè)鏈的一頭（即裝備、原材料與外延芯片）一尾（即高端應(yīng)用產(chǎn)品）成為制約我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2006年8月，科技部啟動了“十一五”863計劃新材料領(lǐng)域“半導(dǎo)體照明工程”重大項目，安排經(jīng)費3.5億元，對半導(dǎo)體照明全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)的突破和支撐產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了全面部署。此后，我國在LED外延材料、芯片制造、器件封裝、熒光粉等方面均出現(xiàn)了具有自主技術(shù)產(chǎn)權(quán)的單元技術(shù)，部分核心技術(shù)具有原創(chuàng)性，初步形成了從上游材料、中游芯片制備、下游器件封裝及集成應(yīng)用的比較完整的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)體系。2009年，我國芯片企業(yè)產(chǎn)業(yè)化線上完成的功率型芯片封裝后光效超過90lm/W@350mA，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的功率型硅襯底led芯片封裝后光效達(dá)到78lm/W。2009年，我國LED產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達(dá)到827億元。其中，芯片產(chǎn)值較2008年增長25%，達(dá)到23億元；LED封裝產(chǎn)值為204億元，比2008年增長10.27%；應(yīng)用產(chǎn)品增長30%以上，達(dá)到600億元，景觀裝飾、顯示屏、背光源、照明是國內(nèi)最大的應(yīng)用市場，占據(jù)了約77%的份額。芯片國產(chǎn)化率達(dá)到52%，其中普通亮度芯片國產(chǎn)化率為65%；四元LED國產(chǎn)化率51%；GaNLED產(chǎn)能增增長最快，較2008年增長60%，達(dá)到22.4億只/月，而實際年產(chǎn)量增加40%，達(dá)到182億只，國產(chǎn)化率也從2008年的41%提高到46%。與國際同行相比，我國LED產(chǎn)業(yè)中上游（外延片與芯片）的發(fā)展相對落后，而優(yōu)勢主要在下游的封裝環(huán)節(jié)。國內(nèi)的封裝技術(shù)上已經(jīng)基本和國外同步，且行業(yè)材料和配件的配套能力強(qiáng)，除個別材料外，絕大部分材料均為國內(nèi)提供，包括金絲、硅鋁絲、環(huán)氧樹脂、硅膠、銀膠、導(dǎo)電膠、支架、條帶、塑料件、封裝模具和工夾具等。封裝白光LED用的熒光粉，國內(nèi)也有十幾家企業(yè)在研究和生產(chǎn)，已大量用于白光LED封裝，大連路明開發(fā)出了有自主知識產(chǎn)權(quán)的硅酸鹽熒光粉，另外，還開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的藍(lán)光激發(fā)紅光和綠光的氮化物熒光粉，可由RGB三基色組成白光LED，效果很好。2008年我國封裝產(chǎn)值就已超越日本、臺灣成為全球最大的封裝地區(qū)。目前小功率的LED總量所占比重依然較大，但大功率LED封裝增長較快，技術(shù)水平提高明顯。在“國家半導(dǎo)體照明工程”的推動下，我國LED產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步形成珠江三角洲、長江三角洲、東南地區(qū)、北京與大連等北方地區(qū)四大區(qū)域，每一區(qū)域基本形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，大連、深圳、廈門、南昌四個地區(qū)已經(jīng)具有LED成熟的生產(chǎn)基地。總體而言，我國的LED產(chǎn)業(yè)格局南方產(chǎn)業(yè)化程度較高，珠三角和長三角是國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)最為集中的地區(qū)，上中下游產(chǎn)業(yè)鏈比較完整，集中了全國80%以上的相關(guān)企業(yè)。而北方則依托眾多高校和科研機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品研發(fā)實力相對較強(qiáng)。根據(jù)LEDinside的報告，截止2009年8月，中國大陸共有LED芯片生產(chǎn)企業(yè)62個，其中，中資29個占46%，外資14個占23%，中外合資19個占31%。外資和中外合資企業(yè)合計34個占一半以上達(dá)54%。在全球能源短缺、環(huán)保要求不斷提高的情況下，舉世矚目的2008年北京奧運會和2010年上海世博會都不約而同地以圍繞綠色節(jié)能為主題，這給中國LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的歷史機(jī)遇。在奧運、世博的強(qiáng)力帶動下，中國LED照明市場規(guī)模將從2007年的48.5億元快速增長至2010年的98.1億元。然而，我國目前LED產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域依然存在許多不足。我國自主的LED芯片、外延片產(chǎn)量仍有限，產(chǎn)品以中、低檔為主，與國外差距很大。產(chǎn)業(yè)化規(guī)模偏小,只能滿足國內(nèi)封裝企業(yè)需求量的20%-30%,大部分高性能的LED和大功率LED產(chǎn)品均要依賴進(jìn)口。此外，在LED的應(yīng)用市場方面，也存在著由于產(chǎn)品種類、品種參差不齊問題而引起的制約，尤其是在通用照明領(lǐng)域，由于存在的技術(shù)不足，使其無法進(jìn)行規(guī)模化普及應(yīng)用。因此，推廣對LED封裝技術(shù)的發(fā)展力度,提升自身核心技術(shù)并實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)是LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最關(guān)鍵一步。我國LED產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)實力不強(qiáng),任處于起步階段,企業(yè)規(guī)模普通偏小。但LED產(chǎn)業(yè)已經(jīng)引起了國家的高度重視,《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》將半導(dǎo)體照明產(chǎn)品明確列為“重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題”,提出“重點研究高效節(jié)能、長壽命的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品”。國家發(fā)展改革委員會啟動了十大重點節(jié)能工程,提出“十一五”期間將實現(xiàn)節(jié)約2.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的節(jié)能目標(biāo),其中綠色照明是重要一個方面。在整個照明領(lǐng)域,我國是世界照明電器第一大生產(chǎn)國、第二大出口國,半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)有很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),因此未來我國LED將面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇。第三章我省行業(yè)技術(shù)背景、項目對我省經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的重要意義3.1我省太陽能資源情況及發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢 3.1.1青海省太陽能資源情況青海省地處中緯度地帶，平均海拔4000米左右，高原大氣層相對稀薄，日光透過率高，加之氣候干燥、降雨量少，云層遮蔽率低，太陽能資源十分豐富，僅次于西藏，屬第二高值區(qū)。青海省的太陽能資源我國年日照時數(shù)分布在2500-3650小時，年均日照率達(dá)60-80%，年輻照總量5860-7540兆焦耳/平方米。柴達(dá)木地區(qū)我國年日照時數(shù)為3600小時，是著名的“陽光地帶”，具有很高的開發(fā)利用潛力。我國西部地區(qū)，青海省的太陽能資源雖然不是最好的、荒漠土地面積不是最大的，但是結(jié)合太陽能資源、土地資源、氣象、地理、交通及光伏產(chǎn)業(yè)鏈等因素，青海的光伏發(fā)展綜合條件是全國最優(yōu)的。1）豐富的太陽能資源青海省地處青藏高原，全省均屬于太陽能資源豐富地區(qū)，太陽能資源全國第二，僅次于西藏。全年日照時數(shù)在2500～3650小時，年輻照總量5860～7540兆焦耳/平方米，折合約1623億噸標(biāo)煤，合360萬億千瓦時。太陽能資源分布均勻，海西州和玉樹州西部年輻照總量在7000兆焦耳/平方米以上，相當(dāng)于2000KWh/M2.光伏發(fā)電一年滿發(fā)小時數(shù)可達(dá)到1800小時（系統(tǒng)效率0.9）以上。其他地區(qū)輻照量略低，但絕大部分區(qū)域也在6000兆焦耳/平方米以上。在青海省建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電成本將遠(yuǎn)低于歐洲國家，同時也低于國內(nèi)大多數(shù)區(qū)域，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。青海省豐富的太陽能資源，是除西藏外其他省份無法比擬的資源優(yōu)勢。2）土地等自然資源青海省具有建設(shè)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)非常理想的土地資源。全省土地面積72萬平方公里，未利用土地面積為24.6萬平方公里，僅海西州就有未利用土地20萬平方公里，主要為荒草地、鹽堿地、沙地、裸土地、裸巖石礫地等，僅柴達(dá)木盆地就有荒漠化土地約3.5萬平方公里。3）硅礦石資源青海省有豐富的硅礦石資源，儲量在10億噸以上，礦石質(zhì)量好，主要分布在西寧和海東地區(qū)，素有“硅石走廊”之稱。我國制造太陽電池所需的高純多晶硅材料絕大部分依靠進(jìn)口，利用青海省豐富的硅礦石資源，發(fā)展硅材料提純生產(chǎn)具有一定的優(yōu)勢。4）交通設(shè)施便利青海省交通運輸條件較好，由公路、鐵路構(gòu)成的交通運輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋全省，是工業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的堅實基礎(chǔ)，同時也為光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和電站的建設(shè)提供了便利條件。通往海西州內(nèi)貫穿荒漠地區(qū)的公路均為二級以上，去各工業(yè)區(qū)或變電站的道路也全部為油路。青藏鐵路的建成通車也為全省的交通運輸?shù)於藦?qiáng)有力的支撐。5）完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈青海省具有較為完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈。從硅材料、硅錠/切片、太陽電池生產(chǎn)、組件封裝、平衡部件研發(fā)及生產(chǎn)、系統(tǒng)集成、銷售網(wǎng)絡(luò)及售后服務(wù)體系等光伏產(chǎn)業(yè)中各個環(huán)節(jié)都有專業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)。同時，青海省擁有多年的光伏系統(tǒng)設(shè)計、安裝等工作基礎(chǔ)和豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗。青海省逐漸成為了西部光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心。3.1.2我省光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃1）我省光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀近年來，我省積極實施優(yōu)勢資源轉(zhuǎn)換戰(zhàn)略，在一批龍頭企業(yè)的帶動下，光伏產(chǎn)業(yè)不斷壯大。通過引進(jìn)資金和技術(shù)，使全省多昌硅、單晶硅這一產(chǎn)業(yè)鏈中關(guān)鍵環(huán)節(jié)走在了全國前列；同時一批多晶硅、單晶硅錠片項目的啟動和實施，為全省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，技術(shù)、人才集聚創(chuàng)造了良好的條件。一、產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模目前，青海省光伏產(chǎn)業(yè)正在政府宏觀調(diào)控下穩(wěn)步發(fā)展。多晶硅提純制造業(yè)發(fā)展迅速，預(yù)計2009年亞洲硅業(yè)（青海）公司、黃河水電集團(tuán)形成年產(chǎn)3250t多晶桂生產(chǎn)能力，青海華硅能源有限公司已形成單1000r晶硅產(chǎn)能的目標(biāo)；以青海尚德尼瑪太陽能電力有限公司為主的太陽能電池組件封裝產(chǎn)業(yè)形成了50MW生產(chǎn)能力；太陽能產(chǎn)品制造業(yè)方面，已形成青海新能源（集團(tuán)）有限公司為代表的20多家生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品不僅滿足青海省為中心的西部光伏電源區(qū)域市場，一些產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷尼泊爾、蒙古、烏茲別克斯坦等國。二、產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成目前，省內(nèi)光伏新材料產(chǎn)業(yè)的范圍覆蓋了多晶硅、單晶硅、硅切片、電池組件、系統(tǒng)集成等各個環(huán)節(jié)。以東川工業(yè)園區(qū)為主體，集聚了一批光伏產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，如甘河、民和工業(yè)園可用于多晶硅生產(chǎn)原料的金屬硅高純工業(yè)硅企業(yè)和項目，亞洲硅業(yè)（青海）有限公司、青海華硅能源有限公司的多晶硅、單晶硅生產(chǎn)，青海尚德尼瑪?shù)忍柲茈姵亟M件封裝的生產(chǎn)，企業(yè)間形成了相互依存，配套協(xié)作的密切關(guān)系。通過積極引進(jìn)新一代西門子生產(chǎn)工藝技術(shù)，突破了多晶硅產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，從材料生產(chǎn)、工藝技術(shù)、重大裝備、循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，形成了“金屬硅—多晶硅—單晶硅—硅片—太陽能組件—太陽能照明燈具”的產(chǎn)業(yè)鏈，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的上下游環(huán)節(jié)已初步貫通，標(biāo)志全省以硅材料為主的光伏新材料產(chǎn)業(yè)鏈初步形成。三、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平不斷提高結(jié)合國內(nèi)外硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，在省、市相關(guān)部門的推動下，光伏新材料生產(chǎn)企業(yè)注重與高校和科研院所的產(chǎn)學(xué)研合作，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平。四、市場應(yīng)用取得初步成效從市場構(gòu)成分析，省內(nèi)光伏市場以解決農(nóng)村、牧區(qū)用電的離網(wǎng)發(fā)電為主，占累計裝機(jī)容量的70.65%，居光伏發(fā)電市場的首位；其次為戶用電源，占累計裝機(jī)容量的28.62%。上述市場構(gòu)成反映了國家加快農(nóng)村及邊遠(yuǎn)地區(qū)電氣化的政策扶持機(jī)遇。省內(nèi)離網(wǎng)光伏電站主要應(yīng)用于鄉(xiāng)村級光伏電站、移動通訊機(jī)站、公路道班、氣象臺站等領(lǐng)域。2003年以來，國家發(fā)改委正式啟動了“送電到鄉(xiāng)”工程，總投資37312萬元，總裝機(jī)容量3943千瓦，在全省6州1地23縣112個無電鄉(xiāng)，已建設(shè)完成太陽能光伏電站112座（含風(fēng)光互補(bǔ)電站），解決了我國省112個無電鄉(xiāng)1.5萬戶、5.5萬人的基本生活用電問題，青海省也徹底告別了存在無電鄉(xiāng)的歷史。另外，中德財政使用的“西部光伏村落電站”項目自2002年起實施，將建成180個光伏電站，解決約1萬戶農(nóng)牧民及學(xué)校、衛(wèi)生所等公益設(shè)施的基本用電需求，受益人口約4萬多人，一定程度上解決了省內(nèi)偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電問題。2004年建成青海省第一座運行發(fā)電的并網(wǎng)光伏示范電站，年發(fā)電量約5000多KWh，2006年計劃55KWp的電站建設(shè)，目前已完成40KWp，2007年建設(shè)的300KWp光伏并網(wǎng)電站年發(fā)電量為42萬KWh。2009年計劃開建的柴達(dá)木太陽能電站規(guī)劃裝機(jī)容量為1GW，建成后將成為目前中國最大的并網(wǎng)光伏電站。由于省內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)具有相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈，在下游特別是照明應(yīng)用領(lǐng)域已開始對接融合，全省已經(jīng)在西寧多個路段和小區(qū)采用了太陽能路燈、庭院燈、草坪燈，隨著新農(nóng)村、新牧區(qū)的建設(shè)，將在格爾木市、同德縣、花土溝鎮(zhèn)、西海鎮(zhèn)等地建設(shè)太陽能路燈示范工程，市場應(yīng)用取得了階段性的成效。2）發(fā)展規(guī)劃及重點近年來，全省通過引進(jìn)資金和技術(shù)，形成了一定規(guī)模的多晶硅、單晶硅生產(chǎn)能力，奠定了高純硅材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，具備了發(fā)展國內(nèi)大規(guī)模的光伏產(chǎn)業(yè)條件。如何繼續(xù)加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，積極貫徹落實國家產(chǎn)業(yè)政策，以資源高效利用為突破口，延長產(chǎn)業(yè)鏈，培育新的經(jīng)濟(jì)增長點，積極發(fā)展流光伏產(chǎn)業(yè)，全力推進(jìn)工業(yè)項目建設(shè)，努力擴(kuò)大工業(yè)經(jīng)濟(jì)總量，在這一領(lǐng)域跟上全球的步伐，以及能夠走在全國前列，是我省重要的課題之一。青海省光伏發(fā)電應(yīng)用的發(fā)展整體定位為：全國最大的光伏發(fā)電基地，為本省、鄰省、華北乃至全國提供電力。發(fā)展階段如下：2020年以前，青海省光伏發(fā)電的應(yīng)用重點是滿足省內(nèi)自身用電需求，利用青海省現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)，補(bǔ)充青海電網(wǎng)電力供應(yīng)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，解決偏遠(yuǎn)地區(qū)用電問題，為快速發(fā)展的青海省工業(yè)和經(jīng)濟(jì)提供電力供應(yīng)保障。目標(biāo)是，到2020年，光伏發(fā)電總裝機(jī)占青海省電力裝機(jī)的8%，達(dá)到200萬千瓦（即2GWp），年發(fā)電量達(dá)到34億千瓦時左右，約占全省電力規(guī)劃消耗總量的3.4%。2021～2030年，青海省光伏發(fā)電的應(yīng)用重點是為電力緊缺的鄰省提供電力。發(fā)展目標(biāo)為：到2030年，光伏發(fā)電總裝機(jī)達(dá)到2千萬千瓦（即20GWp），年發(fā)電量達(dá)到340億千瓦時左右。2031～2040年，青海省光伏發(fā)電的應(yīng)用重點是為華北地區(qū)提供電力。發(fā)展目標(biāo)為：到2040年，光伏發(fā)電總裝機(jī)達(dá)到2億千瓦（即200GWp），年發(fā)電量達(dá)到3400億千瓦時左右。2041年～2050年，光伏發(fā)電為全國供電。發(fā)展目標(biāo)為：到2050年，青海省光伏發(fā)電總裝機(jī)達(dá)到10億千瓦（即1000GWp），年發(fā)電量達(dá)到1.7萬億千瓦時左右，成為全國能源基地，可以為全國提供電力。青海省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位為：青海省第5大支柱產(chǎn)業(yè)。光伏產(chǎn)業(yè)是青海省特色經(jīng)濟(jì)的首選產(chǎn)業(yè)之一，是拉動青海省工業(yè)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的新增長點。大力發(fā)展青海省太陽光伏產(chǎn)業(yè)，積極引進(jìn)省外優(yōu)質(zhì)資本和國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)并完善具有產(chǎn)業(yè)競爭力的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，積極進(jìn)行光伏發(fā)電產(chǎn)品測試、綜合示范應(yīng)用等能力建設(shè)，將青海省建設(shè)成為我國西部光伏產(chǎn)業(yè)基地、綜合示范基地、規(guī)模推廣應(yīng)用基地，這也將成為青海省經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的強(qiáng)大動力。3.2我省LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及趨勢分析作為第三代綠色照明光源的高效LED光源的生產(chǎn)，在國內(nèi)已初具規(guī)模，但在青海省尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。本項目目標(biāo)為基于光伏照明系統(tǒng)的高效LED光源的生產(chǎn)，一旦項目實施，將構(gòu)建完整的LED芯片研發(fā)、外延、封裝、測試等完整的產(chǎn)業(yè)鏈，組建研發(fā)團(tuán)隊，爭取在LED產(chǎn)業(yè)鏈中，上游襯底材料和外延的制作上擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，在未來的競爭中贏得主動。同時為我省LED產(chǎn)業(yè)做出貢獻(xiàn)。第四章市場分析4.1產(chǎn)品主要應(yīng)用的市場領(lǐng)域目前LED照明市場大致可分為：商業(yè)照明/室內(nèi)照明兩大系列，商業(yè)照明與室內(nèi)照明又可以各自細(xì)分出不同種類的產(chǎn)品系列，常見如下：LED室內(nèi)照明：1.LED日光燈2.LED射燈3.臺燈4.LED壁燈5.LED吊燈6.LED吸頂燈7.LED天花燈8.筒燈9.LED燈泡等。LED商業(yè)照明：1.LED路燈2.LED庭院燈3.LED隧道燈4.LED交通燈5.LED水池?zé)?.LED草坪燈7.LED洗墻燈8.景觀燈等。景觀照明和通用照明的LED市場增長速度最快，iSuppli預(yù)計景觀照明LED市場年增長率將達(dá)到50%，市場份額將從2003年的2%增加到2008年的8%。2004年通用照明LED的銷售額是9400萬美元，到2010年將增長到8.75億美元，年均增長率將達(dá)到52.3%，屆時LED將在全球120億美元（2004年）至140億美元的照明市場占據(jù)重要的位置。目前,我國外延及芯片主要依賴進(jìn)口,主要來源于我國臺灣地區(qū)、日本、美國及韓國等，進(jìn)口比例約占75%，這為國內(nèi)外延與芯片企業(yè)創(chuàng)造了巨大的發(fā)展空間。隨著我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展和LED產(chǎn)品應(yīng)用推廣，國內(nèi)對LED芯片（特別是高品質(zhì)、高亮度芯片）需求增長強(qiáng)勁。近期景觀裝飾仍是國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的重要應(yīng)用市場，LED顯示屏需求量也會逐步增加，采用國內(nèi)LED封裝產(chǎn)品的比例將會逐步提高。照明市場對大功率LED產(chǎn)生巨大的需求，大功率封裝的前景被業(yè)界普遍看好。國內(nèi)白光功率型LED封裝與國外基本同時起步，有望借助國內(nèi)制造業(yè)的優(yōu)勢在國際市場上營造競爭優(yōu)勢。本項目戶外光伏照明系統(tǒng)正是將LED光源應(yīng)用于路燈照明、交通燈指示、燈飾、景觀燈等方面。如圖4-1所示，2004年至2008年中這些應(yīng)用方面的比重有顯著的增加，可見市場需求非常大。圖4-12004年至2008年LED光源應(yīng)用領(lǐng)域增長率統(tǒng)計4.2產(chǎn)品市場供應(yīng)現(xiàn)狀LED光源照明產(chǎn)業(yè)形成美國，亞洲，歐洲三大區(qū)域為主導(dǎo)的三組鼎力的產(chǎn)業(yè)分布與競爭格局，美國Cree，lumileds日本日亞，豐田合成，德國歐司朗等壟斷高端產(chǎn)品市場。主要的LED光源照明廠家介紹：（1）日亞化工技術(shù)：目前處于絕對領(lǐng)先地位。用自己特制的MOCVD設(shè)備，生長出世界領(lǐng)先的GaN－LED產(chǎn)品。所用襯底主要是藍(lán)寶石?？梢陨a(chǎn)小功率(<20mW)、中功率(20-50mW)、以及大功率(>50mW)的LED產(chǎn)品。它只出售LED以及后續(xù)產(chǎn)品，不出售芯片和外延片。它可以生產(chǎn)藍(lán)光、綠光、紫光、紫外光、白光等多種顏色和規(guī)格的產(chǎn)品。其中白光可以是藍(lán)光＋黃色熒光粉、紫外光＋三基色熒光粉、以及紅＋綠＋藍(lán)三色LED合成等多種方式。日亞公司在熒光粉方面也非常成熟。市場：目前日亞公司的產(chǎn)品市場中應(yīng)用廣泛，特別是戶外全彩色大屏幕（這是對LED要求最嚴(yán)格的領(lǐng)域）方面，幾乎被日亞公司壟斷。（2）豐田合成技術(shù)：目前處于世界先進(jìn)水平。主要用自己特制的MOCVD設(shè)備（～6片水平三層氣流），在藍(lán)寶石襯底上生產(chǎn)。可以生產(chǎn)小功率(<20mW)、中功率(20-50mW)、以及大功率(>50mW)的LED產(chǎn)品（功率數(shù)值是自定義）。它也只出售LED以及后續(xù)產(chǎn)品，不出售芯片和外延片。它可以生產(chǎn)藍(lán)光、綠光、紫光、紫外光、白光等多種顏色和規(guī)格的產(chǎn)品。但產(chǎn)品質(zhì)量比日亞公司的產(chǎn)品略差些。市場：目前豐田合成的產(chǎn)品市場中應(yīng)用廣泛，幾乎所有與GaN-LED相關(guān)的領(lǐng)域都有其產(chǎn)品。但在戶外全彩色大屏幕無法與日亞公司相比。（3）CreeCree公司建于1987年，位于美國加利福尼亞洲。技術(shù)：目前處于世界領(lǐng)先水平。它既有市場上購買的MOCVD設(shè)備，也有自己研制的MOCVD設(shè)備，還有先購買現(xiàn)有設(shè)備后再經(jīng)過特殊改進(jìn)的MOCVD設(shè)備。所用襯底以SiC為主。需要指出的是，CREE公司有非常成熟的SiC單晶生產(chǎn)技術(shù)，非常容易獲得SiC襯底材料。它可以生產(chǎn)小功率、中功率、以及大功率的LED產(chǎn)品。它可以生產(chǎn)藍(lán)光、綠光、紫光、紫外光多種顏色的LED外延片。市場：目前CREE公司的產(chǎn)品市場中應(yīng)用廣泛，幾乎所有與GaN-LED相關(guān)的領(lǐng)域都有其產(chǎn)品。國內(nèi)LED生產(chǎn)廠家：（1）廈門三安光電股份公司技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢：公司是國內(nèi)最早從事LED外延片及芯片生產(chǎn)的企業(yè)之一，擁有由臺灣、日本、美國和國內(nèi)光電技術(shù)頂尖人才組成的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊，研發(fā)能力已達(dá)到臺灣同類大型企業(yè)的水平，部分產(chǎn)品已達(dá)到國際先進(jìn)水平；也是國內(nèi)目前唯一實現(xiàn)全色系高亮度LED量產(chǎn)的廠商，掌握的外延片生長及芯片核心技術(shù)，已達(dá)到國際同類產(chǎn)品的技術(shù)水平，在國內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。規(guī)模領(lǐng)先優(yōu)勢：具有豐富的量產(chǎn)經(jīng)驗，至2009年底，公司擁有MOCVD22臺，外延片產(chǎn)能85萬片/年。全年公司實現(xiàn)芯片銷售收入4.55億元，占國內(nèi)芯片市場19.78%的份額。09年公司募投的天津LED項目計劃2010年4月陸續(xù)投產(chǎn)，屆時公司投運的全部MOCVD將達(dá)到42臺左右，總產(chǎn)能達(dá)到外延片170萬片/年、芯片約400億粒/年。公司預(yù)計天津項目投產(chǎn)后，正常生產(chǎn)年可實現(xiàn)銷售收入109,260萬元、實現(xiàn)凈利潤21,832萬元。（2）聯(lián)創(chuàng)光電公司是國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)，國家“銦鎵氮LED外延片、芯片產(chǎn)業(yè)化”示范工程企業(yè)。目前主要業(yè)務(wù)包括線纜、LED器件及應(yīng)用產(chǎn)品、專用通訊產(chǎn)品及電腦等，其中線纜和LED業(yè)務(wù)09年上半年實現(xiàn)收入4.63億，占總營業(yè)收入的87.36%。（3）世紀(jì)晶源科技有限公司；（4）深圳方大；（5）大連路美芯片；（6）士蘭微。4.3產(chǎn)品市場需求現(xiàn)狀及預(yù)測據(jù)臺灣TEK市場分析，全球照明市場到2011年將成長至1320億美元，其中北美地區(qū)仍是全球用電量最多的區(qū)域，但歐美國家對于照明需求的成長將趨緩，包括中國及亞洲、非洲等新興國家需求則將在新建設(shè)需求、電力普及推動、以及戶外照明使用增加等動力帶動下，快速成長；其中，照明燈市場規(guī)模254億美元，照明設(shè)備/裝置的市場規(guī)模1066億美元。商業(yè)照明占全球總照明市場用電量43%，比例最高，其中零售業(yè)、辦公大樓、倉儲用途、教育大樓、保健照護(hù)等應(yīng)用領(lǐng)域用電量合計占總商業(yè)照明用市場70%。目前LED照明在全球照明市場比例較低，2007年全球LED照明市場規(guī)模約3.3億美元，若與2006年相較，年成長率達(dá)60%，LED照明市場發(fā)展最快的年度；2008年由于受到全球金融危機(jī)的影響，全球LED照明市場規(guī)模約為4億美元，也比2007年增長21%左右。加上市場需求型態(tài)為少量多樣,因此仍屬基礎(chǔ)型市場；隨著LED平均成本逐漸下降，加上產(chǎn)品校能不斷提升，LED照明商品化的速度也將加快進(jìn)行。預(yù)計，2012年固態(tài)照明全球銷售額將由2007年的3.2億美元攀升至13.7億美元。其中，現(xiàn)階段占LED照明最大的應(yīng)用領(lǐng)域為建筑景觀照明，占全球LED照明市場比重達(dá)45%。由于白光LED光通量和發(fā)光效率提升，包括路燈、交通燈、庭園燈、探照燈、階梯燈、陽臺燈等采用比率正快速成長，尤其以中國為最大應(yīng)用市場，比重達(dá)36%。商業(yè)照明目前主要集中在LED路燈景觀燈護(hù)欄管隧道燈礦燈后備照明汽車燈等，以下將重點講LED路燈。4.3.1LED路燈市場分析與預(yù)測道路照明與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，綠色、高效、長壽命的LED路燈逐漸走入人們的視野。目前，LED照明技術(shù)日趨成熟，大功率LED光源功效已經(jīng)達(dá)到120－150lm/W，城市路燈照明節(jié)能改造成為可能。

LED路燈為主的大功率LED產(chǎn)品市場而言，已經(jīng)有部分LED企業(yè)在2005年下半年研發(fā)成功LED路燈產(chǎn)品，并逐步推向市場，替代原有傳統(tǒng)的路燈產(chǎn)品，中國是目前全球城市化進(jìn)程最快的國家之一，可以預(yù)料在未來的數(shù)十年內(nèi)，全國各地對于大功率、高亮度、節(jié)能的LED路燈產(chǎn)品的市場需求是極其龐大的。據(jù)2006年國家路燈行業(yè)統(tǒng)計，我國城市道路照明共有1500萬只以上的路燈，近幾年的增長率在20%以上。照此估算，全國每年照明路燈的市場規(guī)模不低于50億元，如使用LED路燈，每年可節(jié)電20億度以上。圖4-1表征全球LED路燈市場規(guī)模及滲透率；圖4-2表征中國LED路燈市場規(guī)模及滲透率。當(dāng)然，這里節(jié)電數(shù)字只是針對使用LED光源取代傳統(tǒng)光源的路燈照明系統(tǒng)，并沒有將光伏發(fā)電系統(tǒng)考慮進(jìn)來?？梢酝茰y，如果使用本項目提出的高效LED光源光伏照明系統(tǒng)取代傳統(tǒng)路燈模式，將可以為我國每年節(jié)電至少40億度以上。圖4-1全球LED路燈市場規(guī)模及滲透率中國國內(nèi)LED路燈標(biāo)案也從2007年開始萌芽，從上海、北京、蘇州、杭州、寧波、廈門、珠海、中山、廣州、深圳、東莞等主要城市，再到烏魯木齊、成都、重慶、江西等各地方政府都爭相打造示范道路。2007年中國政府也開始推動使用LED路燈，從上海、北京、蘇州、杭州、寧波、廈門、珠海、中山、廣州、深圳、東莞等主要城市，再到烏魯木齊、成都、重慶、江西等各地方政府都爭相打造示范道路。2009年廣東省將在廣州、東莞等市建設(shè)總里程1500公里、規(guī)模約10萬盞的LED路燈示范推廣工程，東莞市將從2008年12月起至2009年12月，將22100盞路燈改造成LED路燈。業(yè)內(nèi)人士分析，10萬盞LED路燈背后是6億元的市場、1億元的利稅。在金融海嘯已發(fā)生的背景下，6億元的“蛋糕”對LED路燈生產(chǎn)企業(yè)以及其上下游企業(yè)來說，是一個極大的利好消息。正如廣東省LED產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席李旭亮所說的那樣：LED路燈未來的市場更大，今年國務(wù)院常務(wù)會議明確提出加大高效照明產(chǎn)品推廣力度，要求今明兩年大中城市政府機(jī)關(guān)、城市道路照明等全部淘汰低效照明產(chǎn)品，LED路燈將迎來市場井噴。臺灣地區(qū)已經(jīng)在2008年12月初公布了新的LED路燈標(biāo)準(zhǔn)草案，各縣市政府的LED路燈標(biāo)案、示范工程也在近期陸續(xù)起跑，業(yè)界相信，隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的制訂完成，未來市場規(guī)模的擴(kuò)大可望加速。臺灣LED廠商中，在LED路燈市場布局和接單最積極的首推佰鴻，兩岸都有工程進(jìn)行中，2008年已取得基隆、臺中縣豐原市、嘉義縣等地標(biāo)案，估計營收貢獻(xiàn)金額約2億元新臺幣。除了佰鴻外，包括鴻海集團(tuán)旗下的沛鑫、億光、光寶及上游的晶電、新世紀(jì)等都積極搶進(jìn)商機(jī)。專家表示，以臺灣地區(qū)來說，由于臺灣現(xiàn)在總路燈使用量超過150萬盞，目前換裝比例還不高，隨著規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)制定確認(rèn)，廠商的技術(shù)發(fā)展也更趨成熟，將為LED廠商帶來可觀商機(jī)。臺灣工研院統(tǒng)計，2007年全球LED照明市場規(guī)模在亞洲地區(qū)新興應(yīng)用和需求增長帶動下，達(dá)3.3億美元，到2012年全球LED照明市場規(guī)模將可成長到14億美元，其中以建筑照明和商業(yè)照明的成長動能將最強(qiáng)勁。圖4-2表征中國LED路燈市場規(guī)模及滲透率4.3.2LED景觀燈市場分析與預(yù)測目前，景觀照明市場作為LED照明的最大應(yīng)用市場，所占的份額大約在43%。它的新一輪快速增長必將帶動整體LED照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，雖然目前中國LED照明產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，但它在各個應(yīng)用領(lǐng)域的出色表現(xiàn)，使得大眾不斷加強(qiáng)對這個新興產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識和使用信心，中國的LED照明產(chǎn)業(yè)將在3～5年內(nèi)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，顛覆原有的中國照明產(chǎn)業(yè)格局。上海、廈門、北京、大連、南昌等一些大中型城市的景觀照明已經(jīng)頗具規(guī)模，完成了相當(dāng)部分的LED照明示范工程，這些在大中城市示范工程的順利完成;加上在奧運場館的成功運用，預(yù)示著LED照明在景觀照明方面的技術(shù)已漸趨成熟。目前LED景觀照明的地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)已有制定，行業(yè)正在規(guī)范之中，它的節(jié)能、環(huán)保和美化生活的優(yōu)點正在充分發(fā)揮，運用LED照明代替?zhèn)鹘y(tǒng)的霓虹燈能夠節(jié)約60％～70％的電能。隨著城市化進(jìn)程的加快，各地方政府均加大了城市景觀亮化照明的實施力度。我國各大中小城市，旅游區(qū)的亮燈工程和美化燈光正陸續(xù)布置LED景觀燈，許多社區(qū)和重大建筑工程都在采用LED取代傳統(tǒng)、耗電的霓虹燈，中國LED景觀照明正迎來新的發(fā)展高峰。第五章項目技術(shù)可行性分析5.1項目基本原理及關(guān)鍵技術(shù)5.1.1太陽能LED戶外照明系統(tǒng)太陽能照明系統(tǒng)是通過太陽能電池將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能，向LED燈源供電。照射在地球上的太陽能非常巨大。大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對干凈，不產(chǎn)生公害。太陽能發(fā)電也因此被譽(yù)為是理想的能源。但是，由于太陽能電池的輸出受溫度和太陽輻射強(qiáng)度影響很大，輸出功率不穩(wěn)定，因而在太陽輻射強(qiáng)度足夠大的時需要利用蓄電池將轉(zhuǎn)化的電能儲存起來，以便在需要照明時向LED燈源供電。在太陽能LED照明系統(tǒng)中，控制器是其核心部分。系統(tǒng)工作時通過控制器實現(xiàn)對系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制和對蓄電池充放電過程的管理，保證系統(tǒng)在不同的工作狀態(tài)下，均能穩(wěn)定可靠地工作。完整的太陽能照明系統(tǒng)主要有以下五個部分組成：1、太陽能電池板太陽能電池板是在有陽光時用來產(chǎn)生電能的，發(fā)電功率要根據(jù)照明用電的功率和照明時間來計算。如照明燈具的功率是2瓦，要求沒有陽光時持續(xù)照明時間10小時，再考慮變換電路的變換損失，太陽能電池板的發(fā)電功率必須是3瓦左右。2、蓄電池蓄電池的作用是在光照條件下，把太陽能電池發(fā)出的電存儲起來，以便再無光照或光照較弱時對LED燈源供電。蓄電池相當(dāng)于一座橋梁，將太陽能電池和LED燈源聯(lián)系起來。因此，蓄電池的選擇和設(shè)置是一個重要環(huán)節(jié)。蓄電池的容量要根據(jù)太陽能電池板的功率，LED燈源的功率以及照明時間來決定。舉一個例子，如果我們選擇2瓦的LED燈源，3瓦的太陽能電池板。沒有光照時，要求連續(xù)照明10小時，可選用12V/20AH的蓄電池。3、太陽能充電控制電路這部分電路的功能是在陽光充足，光照時間長的情況下，控制充電程度，電池充滿即停止充電，防止蓄電池過充損壞，以保護(hù)蓄電池，延長其使用壽命。4、LED燈源LED路燈即半導(dǎo)體照明燈，以發(fā)光二極管作為光源，因其是一種固態(tài)冷光源，具有定向發(fā)光、功率消耗低、驅(qū)動特性好、響應(yīng)速度快、抗震能力高、使用壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)勢逐漸走入人們的視野、成為目前世界上最具有替代傳統(tǒng)光源優(yōu)勢的新一代節(jié)能光源。5、LED驅(qū)動電路LED驅(qū)動電路是系統(tǒng)的核心控制電路。它的功能有三個：①完成發(fā)光二極管的恒流驅(qū)動控制，使流過發(fā)光二極管的電流不隨蓄電池的電壓變化而變化，從而保護(hù)發(fā)光二極管。②具有光控功能，天亮?xí)r自動關(guān)燈，天黑時自動開燈。③低電壓保護(hù)。當(dāng)電池電壓下降到10.8伏時輸出關(guān)閉，以免造成過放電，而損壞蓄電池。5.1.2太陽能電池組件1839年,法國科學(xué)家貝克雷爾發(fā)現(xiàn),光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏打效應(yīng)”,簡稱“光伏效應(yīng)”。光伏效應(yīng)就是當(dāng)光照射到pn結(jié)上時，產(chǎn)生電子一空穴對，在半導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)附近生成的載流子沒有被復(fù)合而到達(dá)空間電荷區(qū)，受內(nèi)建電場的吸引，電子流入n區(qū)，空穴流入p區(qū)，結(jié)果使n區(qū)儲存了過剩的電子，p區(qū)有過剩的空穴。它們在pn結(jié)附近形成與勢壘方向相反的光生電場。光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外，還使p區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生電動勢，這就是光生伏特效應(yīng)。此時，如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過，這個電流稱作短路電流，另一方面，若將PN結(jié)兩端開路，則由于電子和空穴分別流入N區(qū)和P區(qū)，使N區(qū)的費米能級比P區(qū)的費米能級高，在這兩個費米能級之間就產(chǎn)生了電位差VOC。可以測得這個值，并稱為開路電壓。由于此時結(jié)處于正向偏置，因此，上述短路光電流和二極管的正向電流相等，并由此可以決定VOC的值。太陽能電池是一種利用光伏效應(yīng)將太陽輻射能轉(zhuǎn)化成為電能的半導(dǎo)體光電器件。太陽能電池是一種非常有潛力的新型能源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.首先，太陽能電池壽命長，只要存在光照，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；其次，與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；再次，太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這體現(xiàn)了太陽能電池的靈活性，這是其它能源無法比擬的。目前市場上的太陽能電池主要有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池等。太陽能單晶硅電池有較高的光伏轉(zhuǎn)換效率和轉(zhuǎn)換穩(wěn)定性，衰減小，壽命長。大多數(shù)太陽能LED燈具均使用單晶硅電池。太陽能電池開路或者短路都不會造成電池?fù)p壞。單晶硅太陽能電池,是以高純的單晶硅棒為原料的太陽能電池，是當(dāng)前開發(fā)得最快的一種太陽能電池。它的構(gòu)造和生產(chǎn)工藝已定型，產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面。首先要在硅片上摻雜和擴(kuò)散，一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。擴(kuò)散是在石英管制成的高溫擴(kuò)散爐中進(jìn)行。這樣就硅片上形成P>N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷法，精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過燒結(jié)，同時制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此，單晶硅太陽能電池的單體片就制成了。單體片經(jīng)過抽查檢驗，即可按所需要的規(guī)格組裝成太陽能電池組件（太陽能電池板），用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電流。最后用框架和材料進(jìn)行封裝。用戶根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計，可將太陽能電池組件組成各種大小不同的太陽能電池方陣，亦稱太陽能電池陣列。目前單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15％左右，實驗室成果也有20％以上的?？梢哉f，單晶硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)化已相當(dāng)成熟。太陽能電池組件由多片太陽能電池連接構(gòu)成的。單體電池電壓0.4V-0.6V，具有負(fù)的溫度系數(shù)?？紤]到太陽光照受天氣影響及其環(huán)境變化特點，設(shè)計電路時，工作電壓一般選峰值電壓的80%-90%，工作電流一般選峰值電流的80%-90%，以保證燈具工作可靠。5.1.3蓄電池由于太陽能電池的輸出受溫度和太陽輻射強(qiáng)度影響很大，輸出功率不穩(wěn)定，因而在太陽輻射強(qiáng)度足夠大的時需要利用蓄電池將轉(zhuǎn)化的電能儲存起來，以便在需要照明時向LED燈源供電。太陽能燈具需要配置蓄電池才能工作。在太陽能光伏發(fā)電中，目前采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池,膠體蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池四種。國內(nèi)目前被廣泛使用的太陽能蓄電池主要是：鉛酸免維護(hù)蓄電池和膠體蓄電池,這兩類蓄電池，因為其固有的“免”維護(hù)特性及對環(huán)境較少污染的特點,很適合用于性能可靠的太陽能電源系統(tǒng),特別是無人值守的工作站。太陽能蓄電池的工作原理是白天太陽光照射到太陽能組件上，使太陽能電池組件產(chǎn)生一定幅度的直流電壓，把光能轉(zhuǎn)換為電能，再傳送給智能控制器，經(jīng)過智能控制器的過充保護(hù)，將太陽能組件傳來的電能輸送給蓄電池進(jìn)行儲存；而儲存就需要有蓄電池，所謂蓄電池即是貯存化學(xué)能量，于必要時放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。構(gòu)成鉛蓄電池之主要成份如下：陽極板(過氧化鉛)>活性物質(zhì)陰極板(海綿狀鉛)>活性物質(zhì)電解液(稀硫酸)>硫酸()+水()電池外殼隔離板其它(液口栓、蓋子等)蓄電池的選擇是很重要的。這對整個太陽能照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計非常的有意義。例如，對功率在2W以上的太陽能LED燈具，一般使用容量價格比較高的密封式鉛酸蓄電池。蓄電池主要參數(shù)是電壓和容量。電壓是指蓄電池的額定電壓，即正常工作電壓，一般有3V，6V，12V，24V等。容量是指蓄電池儲存電量的能力，一般常見的有4Ah，6Ah，12Ah，20Ah，40Ah等。以12Ah電瓶為例，表示以1.2A電流給蓄電池充電10小時可以充滿，反之，放電時也是如此。蓄電池作為太陽能電池與LED燈源之間的橋梁，它是非常重要的一個部分。首先，我們需要確定太陽電池和蓄電池容量的組合,既要保證路燈負(fù)載可靠性,而且還要保證使用最少的太陽電池組件和蓄電池容量,以最優(yōu)化設(shè)計達(dá)到可靠性和經(jīng)濟(jì)性的最佳結(jié)合。太陽能蓄電池應(yīng)該具備以下特性：1比較好的深循環(huán)能力，有著很好的過充和過放能力。2長壽命，特殊的工藝設(shè)計和膠體電解質(zhì)保證的長壽命電池。3適用不同的環(huán)境要求，如高海拔，高溫，低溫等不同的條件下都能正常使用的電池。5.1.4LED的應(yīng)用研究LED(LightingEmittingDiode)即發(fā)光二極管，它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫色的光。當(dāng)前全球能源短缺的憂慮再度升高，節(jié)約能源是我們此刻面臨的重要的問題。在照明領(lǐng)域，LED發(fā)光產(chǎn)品的應(yīng)用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢，二十一世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時代。LED作為2l世紀(jì)綠色、節(jié)能的第四代照明光源，具有廣闊的發(fā)展前景。中國LED產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)70年代。經(jīng)過30多年的發(fā)展，中國LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了包括LED外延片的生產(chǎn)、LED芯片的制備、LED芯片的封裝以及LED產(chǎn)品應(yīng)用在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，中國發(fā)展得比較快的LED企業(yè)很多：雷士照明、長方照明。在“國家半導(dǎo)體照明工程”的推動下，形成了上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊七個國家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。長三角、珠三角、閩三角以及北方地區(qū)則成為中國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集地。LED照明的優(yōu)勢是非常明顯的：高節(jié)能：節(jié)能能源無污染即為環(huán)保。直流驅(qū)動，超低功耗（單管0.03-0.06瓦）電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。壽命長：有人稱LED光源為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命可達(dá)6萬到10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。多變幻：LED光源可利用紅、綠、籃三基色原理，在計算機(jī)技術(shù)控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合，即可產(chǎn)生256×256×256＝16777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。利環(huán)保：環(huán)保效益更佳，光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有污染不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。高新尖：與傳統(tǒng)光源單調(diào)的發(fā)光效果相比，LED光源是低壓微電子產(chǎn)品，成功融合了計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等，所以亦是數(shù)字信息化產(chǎn)品，是半導(dǎo)體光電器件“高新尖”技術(shù)，具有在線編程，無限升級，靈活多變的特點。從發(fā)光效率來說，LED的發(fā)光效率遠(yuǎn)高于白織燈，雖然從數(shù)字上比不過高壓鈉燈，但是LED的發(fā)展?jié)摿艽?。表l是各種燈具的發(fā)光效率的比較。隨著LED成本的不斷降低。以及LED路燈節(jié)省能源70％；對光照面的均勻度可控，理論上可以做到在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)完全均勻，可避免傳統(tǒng)光源“燈下亮”現(xiàn)象中的光浪費；維護(hù)成本低，大功率LED光源可以正常使用10年不用更換，而傳統(tǒng)高壓鈉燈平均1年半就要更換一次；顯色性好，LED的顯色指數(shù)高(75—80)，路面更明亮，而高壓鈉燈光譜窄，顯色性差(20—40)，感覺路面昏暗。LED燈具逐步替代傳統(tǒng)燈具已成為可能。LED光源在道路照明中的應(yīng)用已成為近年來半導(dǎo)體照明行業(yè)的熱點。2006年lO月，國家“十一五”863計劃“半導(dǎo)體照明工程”重大項目正式啟動。我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入自主創(chuàng)新、實現(xiàn)跨越式發(fā)展的重大歷史機(jī)遇期。我國出現(xiàn)了好多示范性路燈照明案例，節(jié)能效果很明顯。不僅我國積極研發(fā)LED路燈，并進(jìn)行示范引導(dǎo)使用。世界各國都在極力推廣LED路燈的使用，LED城市照明行動(LEDCity社區(qū))于2007年2月啟動．旨在促使各個城市在部署節(jié)能照明時加強(qiáng)合作和提高效率。每個示范區(qū)都為當(dāng)?shù)貛砭薮蟮哪茉垂?jié)約，并滿足其經(jīng)濟(jì)需求。例如，密歇根大學(xué)所在的密歇根州阿恩阿波爾市有12．5萬人，最近該市安裝1000多個LED路燈。每個耗電56瓦的LED燈可以連續(xù)使用10年，來代替耗電120瓦且使用壽命只有兩年的燈泡，這使阿恩阿波爾市的公共照明能耗減半，每年的溫室效應(yīng)氣體排放減少2425噸，這相當(dāng)于400輛汽車上路一年排放的尾氣數(shù)量。下面我們例舉出LED照明與傳統(tǒng)照明帶來的不同經(jīng)濟(jì)效益。綜合上述考慮，采用LED照明系統(tǒng)是非常好的選擇。5.1.5太陽能充放電控制器太陽能控制器應(yīng)用于太陽能光伏系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)太陽能電池板、蓄電池、負(fù)載的工作，是光伏系統(tǒng)中非常重要的組件。使整個太陽能光伏系統(tǒng)高效，安全的運作。一個合格的太陽能充放電控制器必須具有以下3種充放電保護(hù)模式：1、直充保護(hù)點電壓：直充也叫急充，屬于快速充電，一般都是在蓄電池電壓較低的時候用大電流和相對高電壓對蓄電池充電，但是，有個控制點，也叫保護(hù)點，就是上表中的數(shù)值，當(dāng)充電時蓄電池端電壓高于這些保護(hù)值時，應(yīng)停止直充。直充保護(hù)點電壓一般也是“過充保護(hù)點”電壓，充電時蓄電池端電壓不能高于這個保護(hù)點，否則會造成過充電，對蓄電池是有損害的。

2、浮充控制點電壓：直充完畢后，蓄電池也被靜置一段時間，使其端電壓自然下落，當(dāng)下落至“維護(hù)電壓”點時，就進(jìn)入浮充狀態(tài)，目前均采用PWM（既脈寬調(diào)制）方式，類似于“涓流充電”（即小電流充電），只要電池電壓降低就開始充電，電壓達(dá)到控制點，就停止。這樣一股一股的充電，也避免了電池溫度持續(xù)升高，這對蓄電池來說是很有好處的，因為電池內(nèi)部溫度對充放電的影響很大。其實PWM方式主要是為了穩(wěn)定蓄電池端電壓而設(shè)計的，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度來減小蓄電池充電電流。這是非?？茖W(xué)的充電管理制度。具體來說就是在充電后期、蓄電池的剩余電容量>80%時，就必須減小充電電流，以防止因過充電而過多釋氣（氧氣、氫氣和酸氣）。

3、過放保護(hù)終止電壓：蓄電池放電不能低于這個值，這是國標(biāo)的規(guī)定。需要注意的是，為了安全起見，一般將12V電池過放保護(hù)點電壓人為加