第一篇：光伏路灯控制器（范文模版）
本科生毕业论文（设计）
2014 年 5 月 21日 曲阜师范大学教务处制
题
目
光伏路灯控制器
姓
名
王俊鹏
学号
2010416015
院
系
电气信息与自动化学院
专
业
电气工程及其自动化
指导教师
黄金明
职称
副教授
目 录
摘要.....................................................................1 关键词...................................................................1 Abstract.................................................................1 Key words................................................................1 1 绪论..................................................................1 1.1 光伏路灯控制器的研究背景与意义..................................1 1.2 光伏路灯控制器系统的研究现状....................................2 1.3 本文研究的主要内容和结构........................................2 2 光伏发电系统理论基础..................................................2 2.1 光伏发电系统....................................................2 2.1.1 太阳能电池的物理基础......................................2 2.1.2 光伏电池的基本特性........................................3 2.2 贮能装置........................................................3 2.2.1 铅酸蓄电池的工作原理......................................3 3 光伏发电系统的控制方法................................................4 3.1 蓄电池充电控制方法..............................................4 4 控制系统设计..........................................................4 4.1 光伏发电系统主电路设计..........................................4 4.2 光伏发电LED路灯控制器硬件设计..................................5 4.2.1 STC12C5A60S2最小系统......................................6 4.2.2 信号采集电路设计..........................................6 4.2.3 PWM信号放大电路设计.......................................7 4.2.4 控制部分辅助电源设计......................................8 4.3 LED驱动设计.....................................................8 4.4 系统软件设计....................................................9 4.4.1 主程序设计................................................9 4.4.2 充放电程序设计...........................................10 4.4.3 光伏发电接入口软件设计...................................10 4.4.4 LED照明管理程序设计......................................11 5 总结与展望...........................................................12 致谢....................................................................12 参考文献................................................................12 附录一..................................................................12
光伏路灯控制器
电气工程及其自动化专业学生 王俊鹏
指导老师 黄金明
摘要：本文设计了一种以STC12C5A60S2单片机为主控芯片的光伏路灯控制器。设计中使用了单片机自带的A/D转换器进行电压、电流数据的采集；使用了两路PWM来控制MOSFET的导通，实现了太阳能电池板输出和蓄电池充电的控制；采用对I/O引脚高低电平的控制，来控制光耦器，从而控制蓄电池放电；采用了恒流来驱动LED照明；利用的分段式充电策略，优化了蓄电池充电，延长了蓄电池使用寿命；同时，利用太阳能电池板自身作为光控元件，提高了灵敏度。关键词：单片机
LED路灯 控制器
Solar street lamps controller Student majoring in Electrical Engineering and Automation
Wang Junpeng
Tutor
Huang Jinming Abstract : This passage designs a solar LED street light controller based on STC12C5A60S2.In the design , A/D converters of MCU are used to collect voltage and current;two PWM waves are used to control the conduction of MOSFET , achieving the output of solar panels control and battery charging control;optical coupler is controlled by controlling high and low level of I/O pin so as to control the battery discharge;constant current is used to drive LED lighting;the method of segmented charge is used to control battery charging , optimizing the battery charging , prolonging the service life of the battery;meanwhile , the solar panels are used for light-dependent control element to improve the sensitivity.Key words : MCU;LED street lamp;Controller 1 绪论
1.1 光伏路灯控制器的研究背景与意义
21世纪能源研究的热点问题是新能源技术。太阳能作为一种巨大的可再生能源，每天有着相当于数万亿桶石油燃烧的辐射能量到达地球表面[1]。丰富、广阔的太阳能资源被开发和利用，将会减少对不可再生能源的使用，减少对煤炭、石油等化石能源使用带来的污染，保护了生态环境，有利于生态环境走可持续发展的道路。可以说未来的能源结构基础离不开太阳能。太阳能将会成为主要的能源之一，它的应用前景也必将非常广泛。因此，对太阳能的开发和利用是利国利民的大事，有着重大意义。
路灯是日常生活中必不可少的公共设施，随着经济的发展，居民生活水平和质量的提高，路灯能耗增长的问题也随之而来。研究路灯低能耗问题也将成为一个重要的课题。LED照明技术的日渐成熟推动了照明行业的发展，LED作为照明设备的光源也被越来越多的选用。相比于日光灯，白炽灯等光源，LED具有工作电压低，能耗非常低，光效高，使用寿命长等优点[2]。因此，LED照明也会被广泛得推广和应用。
本文在研究光伏发电技术和LED照明技术的基础上[3]，设计一种光伏路灯控制器。
其中，太阳能发电系统为路灯供电，LED作为照明光源，将二者结合既节约了能源，又降低了能耗。这一设计用于校园、小区生活路灯中，很有现实意义。1.2 光伏路灯控制器系统的研究现状
目前，光伏充电控制器可分为以下几种类型：并联型光伏控制器、串联型光伏控制器、脉宽调制型光伏控制器、智能型光伏控制器、最大功率跟踪控制器[4]。其中，最大功率跟踪控制器，能判断系统在运行时的输出功率是否达到最大值，而且，还能随时调整太阳能电池始终运行在最大功率点处，控制性能高。控制器控制负载采用的方式有光控、光控加时控、PWM调节负载、实时时钟四季变换等。控制器的芯片有DSP、ARM、单片机等。相比而言，单片机芯片成本低，学校和小区路灯环境对光伏系统要求相对低，从经济简单的角度，选用单片机控制，采用光控比较实用。
获取最大功率的控制方法主要有恒定电压法、短路电流比例系数、扰动控制法、电导增量法等。虽然扰动控制法和电导增量法精度相对高，但是，考虑到在小型光伏系统中功率不是太大，恒定电压法简单、易于实现。1.3 本文研究的主要内容和结构
基于光伏发电理论和LED照明技术，本文设计一种光伏路灯控制器系统。硬件方面，[5-7]以单片机STC12C5A60S2作为主控芯片，硬件电路设计包括电压、电流的信号采集电路，PWM信号的放大电路，控制系统的控制电源设计电路，LED恒流驱动电路。在控制方法方面，对太阳能电池采用恒定电压法的最大功率追踪；对蓄电池采用分段式充电的方法；对负载采用太阳能电池输出电压作为控制信号的光控方式；对蓄电池过放电采用I/O引脚控制光耦合器实现继电器动作，切除负载。
论文的结构: 第一章介绍设计研究的背景和意义，对光伏路灯控制器的研究现状作了叙述，对论文的组织结构作介绍。
第二章介绍光伏发电的理论基础，对太阳能光伏发电的工作原理以及铅酸蓄电池的工作的基本原理分别进行了介绍。
第三章介绍研究设计中蓄电池充电的控制方法。第四章是设计的核心，对光伏路灯控制的硬件和软件进行设计，硬件电路包括电压、电流信号的采集，PWM信号放大，控制芯片电源等部分。
第五章对本文设计进行总结和展望。光伏发电系统理论基础
2.1 光伏发电系统
光伏发电系统是用来将吸收的太阳光光能转换成电能。它主要由太阳能电池方阵、充放电控制器、蓄电池、负载等设备组成。光伏发电系统的结构框图用图2-1来描述。
太阳能电池方阵控制器蓄电池LED照明
图2-1 光伏发电系统结构框图
其中，太阳能电池方阵选用156多晶100W一块（开路电压为21V左右），蓄电池选用12V60Ah的铅酸蓄电池两组，LED照明灯具选用12V30W的一盏。2.1.1 太阳能电池的物理基础
光伏电池的物理基础是光伏效应[4]。光伏效应是指光照在不均匀半导体或半导体和
金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转换为电子、光能量转换为电能量的过程；其次，是形成电压的过程。有了电压就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流回路。其原理图可以用图2-2来描述。
图 2-2 光伏效应原理图
2.1.2 光伏电池的基本特性
太阳能电池其实就是一个大面积的平面二极管[4]，其工作的等效电路可以用图2-3中的模型来描述。图中把光照下的PN结看做一个理想二极管和恒流源并联，恒流源的电流即为光生电流IL，RL为外负载，通过PN结电流ID用二极管表示。
图2-3 太阳能电池等效原理图
太阳能电池组件的性能参数主要有：短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功率、填充因子和转换效率。其中，光电转换效率是衡量电池质量和技术水平的重要参数[4]。2.2 贮能装置
由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以，一般需要配置储能装置（蓄电池系统）才能工作。而光伏发电产生的电能最适合的贮能方式是将电能转换为化学能，需要时将化学能转换为电能。
目前，主要的贮能装置有如下几种:铅一酸（Pb-acid）、镍一隔（Ni-Cd)、镍一金属氢化物(Ni-MH)、锂一离子（Li-ion）、锂一聚合物（Li-poly）和锌一空气、超级电容器、高能镍碳超级电容[4]。
当前由于铅酸蓄电池具有技术成熟，价格低廉，性价比较高等优点，因此得到了广泛的应用。本文在设计光伏路灯控制系统时，采用的储能装置就是铅酸蓄电池。设计中采用12V60Ah的铅酸蓄电池两组并联，在保证充足的容量的同时，双路便于某一蓄电池出现故障时线路的正常运行。2.2.1 铅酸蓄电池的工作原理
在蓄电池充、放电时，正极、负极活性物质和电解液同时参与化学反应。铅酸蓄电池充放电化学反应的原理方程式如下：
正极：（2.1）PbO2HSO43H2ePbSO42H2O
负极：PbHSO42ePbSO
（2.2）4H3
总反应：PbO22HSO4Pb2PbSO42H2O（2.3）
以上反应是可逆的，这种可逆反应使蓄电池实现了贮存电能和释放电能的功能。光伏发电系统的控制方法
3.1 蓄电池充电控制方法
恒压、恒流、分段是蓄电池常见的充电控制方式[4]。恒压，即对电池采用恒定的电压充电，它的特点是：在充电刚开始的时候有很大的电流，一段时间之后，电流开始慢慢下降，当电池电压升高后充电电流变得很小，在初始阶段，大电流很可能会损坏蓄电池；恒流，即在充电时一直控制充电电流大小不变；分段，即对整个充电过程采取分段式控制。当蓄电池电压较低时，蓄电池接收电流的能力较强，可以采用较大电流进行充电，电池电压升高时，其接收电流的能力下降，此时应该降低充电电流。
本文在设计时采用光伏发电系统给蓄电池进行分段式充电。充电环节包括:限电流充电、恒电压充电、涓流三部分。
限电流充电：由于产生的光能的不稳定性，实现恒流的控制较难，因此在设计的时设定一个最大充电电流Imax。
恒电压充电：当充电充到一定程度，蓄电池对电流的接收能力逐渐减弱，此时需控制蓄电池充电电压保持在一个恒定值即可。
涓流:经过恒电压充电后，蓄电池已基本充满，可设定最大过冲电压，进行涓流充电，保持电压较恒定。控制系统设计
4.1 光伏发电系统主电路设计
T1F1光伏接口G1C1D2T2C2D3L1G2D4C3C4D5F2D112VR1继电器D6蓄电池R4光耦合R55VI/OR6光耦合+–继电器5VI/OR2R312V
图4-1 光伏发电系统主电路设计
太阳能电池板转化的电能先通过MOSFET管T1，然后通过防反肖特基二极管D2，接着经过DC/DC直流变换电路给蓄电池充电。T1管控制光伏接口，使其输出功率接近最大；为防止蓄电池对太阳能电池板反冲采用了防反肖特基二极管D2，DC/DC电路的核心是buck电路[7]，系统的重点是对buck电路的控制。
蓄电池放电主要是用于控制部分和LED照明部分的供电。为防止蓄电池过度放电而损坏蓄电池，控制LED路灯放电回路上的继电器的通断，设计时使用STC12C5A60S2的一个I/O引脚来控制光耦合器的通断。
整个主电路由单片机芯片STC12C5A60S2来进行控制，系统的工作流程如下: 当蓄电池电压处于正常工作范围内，蓄电池正常对控制器部分和LED路灯供电。当蓄电池的电压处于欠压状态时，用于控制的单片机I/O端口由高电平变为低电平，光耦合器导通，继电器动作切断LED照明部分，当蓄电池电压恢复正常值，继电器再次动作负载回路接通。当蓄电池电压过高处于过压状态时，控制开关管T2断开，光伏电池板停止对蓄电池充电。
下面对buck电路进行详细分析，如图4-2所示：
T1D2T2C2C1D3L1D4C3C4D1G1G2
图4-
2buck电路
上图的buck电路分为两部分。第一部分是用恒电压法实现最大功率的追踪。单片机输出的PWM信号经过放大后，控制着MOSFET管T1的通断，使太阳能电池板的输出电压可调；第二部分是用于蓄电池充电控制。当MOSFET管T2导通时，二极管D4截止，蓄电池开始充电，同时电感储能；当MOXFET管T2断开时，二极管D4导通，此时电感释放储能，给蓄电池充电，此时的电压已变得比较平直，电压的纹波在经过滤波电容C3、C4滤波之后，也将再一次减小，最后的输出的电压就很稳定了。其中，第一部分和第二部分类似，也是通过改变PWM的占空比来调节的。4.2 光伏发电LED路灯控制器硬件设计
本设计的核心部分是光伏路灯控制器，主控芯片选用型号为STC12C5A60S2的单片机。整个控制器主要包括了：单片机的最小系统，电压、电流信号采集电路，PWM信号放大电路，控制部分的电源等。其中，电压、电流信号采集电路分别采集光伏电池电压、蓄电池电压、蓄电池充电的电流。控制部分的电源主要是将蓄电池的电能转换成相应等级的电压，以给控制器内芯片的电提供电压。控制器结构框图如图4-3所示：
太阳能发电G1DC/DC电路G2PWM信号放大电路辅助电源系统STC12C5A60S2LED照明蓄电池充电电流监测蓄电池光伏电池电压监测光伏电池电流监测蓄电池电压监测
图4-3 控制器框图
4.2.1 STC12C5A60S2最小系统
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合，是一款高性价比的单片机。
STC12C5A60S2最小系统由电源、复位、振荡电路和外围扩展组成。最小系统结构图4-4如下：
5VVCCC1C2C3C4GND27μFC5C627μF复位开关R1C711.0592MHZXTAL1XTAL2RSTSTC12C5A60S2
图4-4 STC12C5A60S2最小系统结构图
最小系统中最重要的是电源的设计，在本设计芯片采用5V供电，为确保电源稳定，需要加入一个5V稳压芯片，在4.2.4控制部分辅助电源设计章节会详细介绍。4.2.2 信号采集电路设计
信号采集时采用STC单片机自带的高速10位A/D转换器。采样设计电路分为两部分：电压采集和电流采集。1)电压信号采集原理:
5VD1R1输入电压双二极管-+电压跟随器R2R3D2ADCINx
图4-5 电压采集信号原理图
首先，输入电压信号经过电压跟随器进行缓冲，然后，输出电压通过电阻R2、R3进行分压。由于A/D端口可承受的电压范围为0-5V，本文采用了双二极管来保护A/D端口。如果输入电压高于5V，二极管D1就会导通，输入到A/D端口的电压强制为5V；如果输入的电压低于OV，二极管D2就会导通，输入到A/D端口电压强制为0V。经过保护后的信号，最后送给单片机处理。
2)电流信号采集原理：
被测电流 IR1-+电压跟随器5VD1双二极管R2R3D2ADCINxRm霍尔电流传感器
图4-6 电流信号采集原理图
由于单片机内部读取的采集信号都是电压信号，我们采集的电流也要首先转换成电压信号。因此，图4-6霍尔电流传感器转换的输出电需要流过取样电阻Rm转换成为电压信号。转换成电压信号后，电流采集电路与电压采集电路类似。4.2.3 PWM信号放大电路设计
主电路中用到四个MOSFET管，它们分别控制着光伏电的接入、主电路中的一个DC/DC变换器、两个光耦器的通断。前两个用STC12C5A60S2提供的两路PWM信号，后两个用I/O引脚控制。
由于STC单片机的I/O直接输出的PWM信号只有5V,而驱动MOSFET管的电压需要12V。因此，输出的PWM信号需要经过放大电路，才能实现驱动MOSFET。信号放大电路图4-7如下:
12V5VNCAnodeCathodeNCTLP250VccVoVoGNDR2R1D1
图4-7 PWM信号放大电路图
单片机的PWM引脚发出的高电平的电压信号，去驱动光耦合器TLP250，输出最终电压为12V的PWM信号。TLP250的内部结构图4-8所示。
VccAnodeCathodeTr1Tr2VoVoGND
图4-8 TLP250内部结构图
当阳极为高电平时，Tr1导通Tr2截止，TLP250输出高电平12V；当阳极为低电平时，Tr1截止Tr2导通，TLP250输出低电平0V。从而实现了将STC单片机电压信号转换成为能驱动MOSFET的信号。4.2.4 控制部分辅助电源设计
控制部分的辅助电源是用来为整个控制系统提供电源的。蓄电池提供的电压在12V左右。控制系统中用到的STC单片机需要5V供电，MOSFET通断电压为12V。所以，选择一个可以稳定提供5V和12V电源的装置是关键。
LM7805能够实现5V要求，图4-9是电路设计图。
12V0.33μ1LM7805325V0.33μ
图4-9 LM7805电路设计图
12V电源可由以MC34063芯片为核心的升压模块提供，可以将供给单片机的5V电源升高到12V。图4-10是电路设计图。
R15VVCCCOMPGNDMC34063TCAPIPKIDCISWCISWEC1R2L1D112VR4R3C2C3
图4-10 MC34063升压电路设计图
4.3 LED驱动设计
LED照明通常采用恒流驱动的方式，因为这样可以减少电压波动对驱动电流的影响。本文在设计时，采用了恒流驱动[8-10]芯片PAM2842。该芯片具有较宽的输入电压值可以从5.5V到40V，电压最大输出值可达到40V，功率最大输出可以达到30W;具有三种工作方式，降压方式(Buck)、升压方式(Boost)、升降压方式(Buck/Boost--Sepic)。
设计过程如图4-11，将电阻R1接入RT引脚来设置PAM2842的工作频率，计算方1012式为:Fsw（4.1）
24(RRT12K)由于设计中接入的R1阻值为130K，所以芯片的工作频率为300KHz。
图4-11 LED驱动电路设计图
通过STC单片机的I/O端口控制EN引脚的电压来控制芯片的工作状态。PAM2842能够输出稳定的电流，输入端电压变化基本不会影响到输出电流，使LED工作的状态相对稳定，达到恒流驱动的目的。4.4 系统软件设计
软件系统的功能:检测太阳能电池板电压、蓄电池电压、蓄电池充电电流，控制PWM的输出，控制I/O引脚的高低电平。设计中的编程语言采用C语言，软件编译环境为KEIL V7.07，程序烧写软件STC-ISP.EXE，同时采用protel软件进行仿真调试。4.4.1 主程序设计
首先介绍系统的主程序，然后对主程序的模块进行介绍。光伏路灯控制器系统的主程序主要包括系统的初始化、最大功率跟踪管理、充放电管理以及LED照明自动控制。详细流程如图4-12：
开始系统初始化模块最大功率跟踪管理充放电管理LED照明控制
图4-12 主程序框图
初始化模块，主要对系统I/O引脚功能设置，对后面将要用到的PWM输出、A/D采集端口也需要进行初始化；最大功率跟踪模块，是对光伏输入电压的控制；充放电管理模块，是控制光伏发电系统对蓄电池的充电；LED照明管理系统通过采集的太阳能电池板的电压来控制。
4.4.2 充放电程序设计
充放电程序管理检测蓄电池电压N状态判断V蓄 图4-13 充放电程序框图 如图4-13所示，当蓄电池处于欠压状况时应切断LED照明回路，采用限电流充电的工作方式；当蓄电池电压介于欠压值和恒流充电电压值之间时，直接采用限电流方式充电；当蓄电池电压介于恒流电压值和恒压电压值之间时，采用恒定电压充电的方式；当蓄电池电压介于恒压值和过压值之间时，采用涓流的充电方式；一旦高于过压值则退出充电。 部分程序代码： if(Uget {guangou=0;pwmU(0X65);};//继电器动作，负载切除 if(Uget>Uqy && Uget if(Uget>Ugy){pwmU(0XFF);};//退出充电 if(Uget>Uqy)guangou=1;//负载重新接通 4.4.3 光伏发电接入口软件设计 光伏电接口采用PWM控制是为了采用恒电压控制法实现最大功率输出，当环境温度比较稳定时，最大功率时的电压变化不大，检测环境温度，调整PWM输出。程序框图如图4-14。 光伏发电接口管理程序检测当前温度与设定值进行比较输出对应占空比 图4-14 光伏发电接口程序框图 部分程序代码： if(temp<15&& temp>10)pwmU(0X33);if(temp<20 && temp>15)pwmU(0X55);if(temp<25 && temp>20)pwmU(0X65);4.4.4 LED照明管理程序设计 传统的光控多采用光敏电阻和集成电路的结合进行控制，由于太阳能电池板本身就具有良好的感光性能，且优于光敏电阻本身，所以，本文采用太阳能电池自身的输出信号作为控制信号来实现光控。程序框图如下4-15： LED照明程序管理检测接口电压检测接口状态大于给定基准值N接入负载Y切断负载输出 图4-15 LED照明管理程序 部分程序代码： if(U3 本课题设计了一种基于STC12C5A60S2的光伏路灯控制器。该控制器的功能是实现最大功率的追踪，实现蓄电池分段充电以及LED路灯运行的自动控制。设计中主要解决了以下五方面问题： 一、设计硬件电压、电流采集电路，采集信号送入STC单片机A/D端口； 二、设计信号发大电路，利用单片机自身输出的PWM信号去驱动MOSFET管实现对DC/DC变换器的控制，达到实现最大功率追踪和蓄电池充电控制的目的； 三、以LM7805和MC34063芯片为核心，设计了光伏路灯控制器控制部分的辅助电源； 四、以PAM2842芯片设计LED驱动电路； 五、根据系统功能要求设计了控制器的软件部分。 本设计还处于理论研究层面，对于实践的应用还存在不足。下一步我会在实际应用中，进行一下几方面研究： 一、在光伏发电的最大功率追踪方面寻找更经济实用的方法； 二、除了研究太阳能作为能源，也可以将其和风能结合，形成风光互补的路灯控制器。 三、在光控的基础上加上时钟控制，使控制更加精准。致谢 值此毕业论文设计完成之际，首先要向我的指导老师黄金明副教授表示感谢，感谢黄老师在整个毕业设计的过程中给予的耐心、细致的指导。从一开始论文题目的选定，老师就从整体思路上给予指导，在查阅文献和搜集资料上提供了不少建议，使我对论文设计的思路有了明确的方向，在论文设计中遇到的问题老师给予耐心的解答，在后期论文修改中老师也提了不少可行的建议。同时，感谢实习单位的宋工，谢谢他在硬件设计上给予的指导。最后，感谢其他在论文设计过程帮助我的人。参考文献： [1]郭连贵.太阳能光伏学[M]北京:化学工业出版社,2010:15-105.[2]王晏,甘贵林.太阳能路灯在城市中的应用探讨[J].青海科技,2008(04):10-12.[3]段现星,郑安平.光伏太阳能LED路灯照明系统设计[J].机电一体化,2011,17(7):77-79.[4]黄汉云.太阳能光伏发电应用原理[M].2版.北京:化学工业出版社,2012(13):25-200.[5]蔡振江.单片机原理及应用[M].电子工业出版社,2011:89-105.[6]郭天祥.51单片机C语言教程[M].电子工业出版社,2009:78-96.[7]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].5版.北京:机械工业出版社,2009(13):43-46.[8]王俏俏.新型照明灯具及其驱动电路研究[D].济南:山东大学,2009.8-10.[9]杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].北京:中国电力出版社,2008.68-75.[10]王存旭,迟新利,王刚.白光LED在太阳能照明中的应用田[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2008,4(4): 343-345. 太阳能光伏发电论文太阳能发电论文太阳能路灯论文.txt熬夜，是因为没有勇气结束这一天；赖床，是因为没有勇气开始这一天。朋友，就是将你看透了还能喜欢你的人。本文由lvyanbing01贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 国内电力科技信息 广西电力建设科技 信息 2008 年第 1 期(总 122 期)年底, 我省风电装机容量已达到 50 万 kW。在酒泉市, 年风力发电量已达 8 亿 kW h, 风电装 机容量占全国的五分之一, 成为全国五大风力发电场之一。 转载自 中国电力 网!? 2008-02-19 2010 年苏沪沿海将建成百万千瓦级风电基地 国家发改委网站公布了我国 可再生能源发展# 十一五? 规划!。规划!指出, # 十一五?期 间, 我国将在经济较发达的江苏、上海、福建、山东和广东等沿海地区加快开发利用风能资源, 尤其在苏沪沿海连片建设大型风电场, 形成百万千瓦级风电基地。而根据我国可再生能源发 展# 十一五?规划, 2010 年苏沪沿海地区风电装机容量达到 100 万 kW 以上。根据 规划!, 推动百万千瓦风电基地建设、持风电设备国产化和进行近海风电试验, 是# 十 一五?期间我国发展风电的重点。其中, 将在苏沪沿海、河北张家口坝上、甘肃安西和昌马、内 蒙古辉腾锡勒和吉林白城等风能资源条件好、电网接入设施完备、电力负荷需求大的地区兴建 百万千瓦级风电基地。在风能资源和电力市场优良的地区建成数十个 10 万 kW 级的大型风 电场。规划!强调, 在进行大型风电场、特别是百万千瓦风电基地建设时, 要支持风电设备国产 化。具体做法是, 重点扶持几个技术创新能力强的国内风电设备整机制造企业, 全面提高国产 风电设备零部件的技术水平和制造能力。同时建立国家级试验风电场, 支持风电设备检测和 认证能力建设。根据最新风能资源评价成果, 全国陆地上的技术可开发风能资源约 3 亿 kW。2003 年以 来, 国家组织开展了全国风能资源评价和风电场选址工作, 同时实施了风电特许权项目。政府 承诺落实电网接入系统和全额接受风电发电量, 以上网电价和风电设备的本地化率为条件, 通 过招标选择投资者。# 十五?时期实施了三期招标工作, 确定了总装机容量 160 万 kW 的风电 项目。为了加快风电的规模化发展, 国家采取了特许权招标方式推进大型风电项目建设, 并促进 风电设备本地化生产和风电技术的自主创新。截至 2005 年底, 全国已建成并网风电场 60 多 个, 总装机容量达到 126 万 kW, 为风电的大规模发展奠定了基础。 转载自 中国电力 网!? 2008-03-19 海南太阳能发电潜能抵 51 个三峡电站 日上午, 海南省政协委员孙业生在政协海南省五届一次会议大会发言时呼吁: 大规模 5 广西电力建设科技信息 2008 年第 1 期(总 122 期)国内电力科技信息 推广开发太阳能光伏产业, 把海南建设成为一个独具光伏产业特色的岛屿和人居环境。打造海南光伏岛 孙业生在题为 借太阳之能举全省之力打造海南# 光伏岛?!的发言中说, 据预测, 全世界石 油储量只够开采 30~ 40 年, 天然气约 60 年。能源安全日益上升到国家安全的高度。各国纷 纷开发清洁环保的新能源以解决能源危机。而海南省无论是太阳能、风能、潮汐能等清洁能源的储量都相当丰富, 尤其是太阳能, 是海 南省最适宜大规模开采的清洁能源。据建设部有关资料显示, 我省年均日照天数 225 天, 一年 光照时长可达 2400h 以上, 太阳年总辐照量 4500~ 5800M J/ m 2。如果一年到达海南地表的太 阳能都被利用来发电的话, 则一年可发电 43750 亿 kW h, 比 51 个三峡水电站一年的发电总 量还要高。推广使用清洁能源 孙业生委员在发言中也指出, # 我省发展太阳能经济的基础较好, 在全省推广使用清洁能 源, 可行性很高。? 据调查, 目前, 海南省生产、组装太阳能热水器的厂家有 20 多家, 省内大部分高档酒店、宾 馆, 以及医院等热水需求量大的单位, 普遍安装了太阳能热水器。一些企业积极利用太阳能技 术解决能源需求, 比如中国城拟用屋顶安装太阳能光伏发电系统, 将其改造成为低能耗示范建 筑。太阳能路灯也走上了市政道路和一些公共场所、三亚市政交通站改造安装建设了太阳能 候车亭 % %我省# 十一五?发展规划, 提出大力发展新能源技术;省# 十一五?科技发展规划, 也 将开发利用太阳能资源列入重点发展专项。孙业生委员说, 海南丰富的太阳能资源吸引了不少有远见的企业。比如排名全球第三、中 国第一的无锡尚德太阳能公司, 目前正积极与海南拓成太阳能有限公司开展合作, 计划在我省 建设光伏电站。目前, 省发改厅已同意两家公司联合在三亚建设 15MW、洋浦 10MW、海口 10MW 光伏并网电站。建议发展光伏产业 孙业生提出了发展太阳能光伏发电产业的建议: 全面进行全省太阳能资源的普查评估。尽快制定海南光伏产业发展的总体规划, 争取把太阳能作为海南省未来的支柱能源;加大对太 阳能利用知识的普及, 加强公众环境教育, 在全社会形成利用新能源、保护环境的良好氛围;制 定优惠的产业政策, 扶持太阳能产业发展。研究制定海南省太阳能产业发展规划、措施, 将光 伏发电等大型的利用太阳能的建设项目纳入省级财政预算和计划, 科学制定合理资金比例和 增长速度以保障太阳能产业的可持续发展;选择起点高、技术能力强的太阳能企业, 扶持其发 展成为太阳能光伏发电的龙头产业。在今年内, 积极协助海南省企业争取将其三地 35M W 光 伏并网电站建设列入国家 300M W 的光伏发电总体规划, 以获得国家资金支持;有选择性地建 设太阳能示范小区、示范街道、太阳能示范建筑, 大力推广使用太阳能路灯、太阳能热水器、太 阳能空调等;建立太阳能利用技术研发中心。 转载自 海南日 报!? 2008-01-29 6 1 路灯控制器的设计 一.设计任务和要求 设计要求： 1、自制电路供电的稳压电源； 2、LED采用恒流供电。 3、该控制器具有环境亮度检测和控制功能，当处于暗（亮）环境下能够自动开（关）灯，为了演示方便，在现场演示时，当调光台灯（模拟自然光）较暗（较亮）时相当于暗环境（亮环境），此时另一个白光LED（模拟路灯）将被点亮（熄灭），以此实现光控功能。 二.方案说明 安装在公共场所或道路两旁的路灯，通常是随环境的亮和暗而自动的关断和开启或者自身亮度，同时可以对消耗的电功率进行测量。实验时用1W白光LED（3.3V@300mA）代替路灯，用调光台灯替代环境光线变化。 三.原理电路设计 1.单元电路设计.本光控路灯包括 (1)光敏采样部分,当光敏三极管处于不同光照强度下,它的阻值变化很大.将光敏三极管串联一个适当的电阻,接入电路中,输出量作为开关值.无光照强度或光照强度很小时,采样值接近VCC.当光照强度增加到一定程度时,采样值为一个较小值,并且随着光照继续增强,采样值也随着减小.(2)电位器调节电压部分.当光照达到一定强度时,通过调节电位器改变它的电压,使之与光敏采样部分的采样值相等即可.(3)集成运放器部分.需要用到集成运放器的开环性能和闭环性能.当集成运放处于开环状态时.它是一个电压比较器,对同相输入端和反相输入端的电压进行比较.若同相输入端的电压高于反相输入端的电压,则输出高电平;若同相输入端的电压低于反相输入端的电压,则输出零(单电源)或低电平(双电源).(4)三极管放大部分.使用三极管对集成运放器的微弱输出电流进行放大,从而使led灯能正常发光.2.元件选择 (1).光敏器件选择 光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。光敏三极管又称光电三极管，它是一种光电转换器件，其基本原理是光照到P-N结上时，吸收光能并转变为电能。当光敏三极管加上反向电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变，光照强度越大，反向电流越大，大多数都工作在这种状态。当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。 本次设计选择的是3DU33型号光敏三极管.在1000lx，V=10v条件下，电流典型值为10 mA.故可推测在1000lx,V=5A条件下，电路大约为5mA。且在有光条件下，电流最小值为2 mA.电路图如下 (2)电位器选择 本次设计电位器选择通用型3296系列103A电位器，阻值为10k.图如下 （3）集成运算放大器选择。本次选择LM358运算放大器。 LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用 电路如下 （4）三极管选择。 本次选用S8050 NPN型三极管。三极管8050是非常常见的NPN型晶体三极管，在各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，主要用于功率放大、开关。参数： 耗散功率0.625W（贴片：0.3W） 集电极电流0.5A 集电极--基极电压40V 集电极--发射极击穿电压25V 集电极-发射极饱和电压 0.6V 特征频率fT 最小150MHZ 典型值产家的目录没给出 引脚排列为EBC或ECB 838电子 按三极管后缀号分为 B C D档 贴片为 L H档 放大倍数B85-160 C120-200 D160-300 L100-200 H200-350 3.整体电路 实验原理 光敏采样值输出到前1/2 LM358同相输入端，电位器调节部分电压输出到前1/2 LM358反相输入端。当同相输入端电压值高于反相输入端电压值时，U1A输出高电平，反之输出零。U1B是引入负反馈闭环的运算放大器，可以由理想集成运算放大器虚短，虚端方法来分析电路。当U1A输出为零时，反相输入端电平也为零，U1B输出为0，led灯灭。当U1A输出高电平时，由虚短可判断反相输入端电压也为等值高电平。三极管工作在放大区，放大电流，led灯亮。 四.性能测试与分析 理论数据分析：在有一定光照条件下，光敏三极管的电流为2-5 mA.经计算考量，选取与光敏三极管串联的电阻为800欧。为使调节范围足够大，满足设计要求，选取R3=R6=1k,电位器R4=10k.在同相输入端大于反相输入端的电压值时，集成运算放大器最大输出几mA的电流，理论流过led灯最大电流为300mA。在光照足够强时，同相输入端电压值小于反相输入端，电压比较器输出零，此时三极管be间电压小于开启电压，三极管处于截止状态，流过led灯的电流为零。 仿真数据：无光照条件下，U1A同相输入端输入值即光敏部分采样值为4.993V，反相输入端电压值为2.363V，U1A输出4.023V，输出电流几乎为零。三极管基极电流为0.036A，流过led灯的电流值为0.400A（protues仿真没有S8050三极管和光敏三极管，故分别用TIP41和光敏电阻代替，与理论数据分析有差距）实测数据: 无光时,U1A同相输入端电压为4.91V,反相输入端电压为3.74V,U1A输出端电压为4.01V,电流几乎为零.此时测得led灯两端电压约为3.20V.逐渐增大光照强度,发现某一时刻led灯开始明显变暗,并且随着光强缓慢增加,led灯继续变暗,直至只有微弱灯光.此时测得led灯两端电压为2.43V.整个过程中,U1A同相输入端电压始终小于反相输入端电压值,U1A输出电压为零.U2A同相及反相输入端电压都为零,输出端有0.64V电压.误差分析: 处于临界光照时,运算放大器同相及反相输入端电压差值很小,容易波动.运算放大器均是采用直接耦合的方式，直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。当输入短路时（由于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化 象：温度），输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。产生零漂的原因是：晶体三极管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施是：采用差动电路 六.实验心得 本次课程实验设计是我们三人组齐心协力,默契的团队配合.从初期方案的确定,到实验室共同焊板子,还有后来共同解决遇到的电路问题,每个人都很积极地去解决困难.通过此次设计，能够一步了解了光敏三极管的原理和特性，把我们所学到的知识应用到了实践，结合模拟电路和数字电路知识，经一步巩固和掌握前面所学的知识，收获很大。 七.参考文献 [1] 华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006：74-116.[2] 谢自美 电子线路设计[M];华中科技大学出版社;[3] 百度文库,道客巴巴资料以及电子爱好者论坛等 光伏材料的发展与未来 摘要：根据对近几年光伏材料的发展和重要性作出分析和研究，并对光伏材料的主要发展方向进行进行研究，指导我们将来在研究中应从事的方向。 光键字：光伏材料 太阳能电池 市场分析 今年，几乎省份都出现了柴油荒现象、汽油价格也是一涨再涨。而且，据估计今年我国电力将严重缺口，而这一切已经限制了国民经济的发展，对人们的生活带来了不便，甚至可以说是已经来后造成在严重威胁。据乐观估计石油还可开采40~100年、煤炭可使用200~500年、铀还可开采65年左右、天然气能满足58年的需求。 人们对安全，清洁，高效能源的需求日益增加。且能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。为此，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。 我国也不例外，中国已经超过了日本和欧洲成为了太阳电池能第一生产大国，并且形成了国际化、高水平的光伏产业群。这对我们专业的在校大学生来说是个好消息。并且这个专业的就业率还很高。 我国76%的国土光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存，太阳能＋蓄能 几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。 当然，光伏产业的发展离不开材料。光伏材料又称太阳电池材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶段。目前致力于降低材料成本和提高转换效率，使太阳电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争，从而为更广泛更大规模应用创造条件。但随着技术的发展，有机材料也被应用于光伏发电。光伏电池的发展方向 ㈠硅太阳能电池 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15% 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。㈡多元化合物薄膜太阳能电池 多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。 硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产 砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高效单结电池。 铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。㈢聚合物多层修饰电极型太阳能电池 有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。㈣纳米晶太阳能电池 纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到20年以上。㈤有机太阳能电池 有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府已加强政策引导和政策激励。例如：太阳能屋顶计划、金太阳工程等诸多补贴扶持政策，还有在公共设施、政府办公楼等领域推广使用太阳能。在政策的支持下中国有望像美国一样，会启动一个巨大的市场。 太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。 我国的光伏产业发展情况 目前我国的太阳能光伏电池的发展主要有以下三个流程或终端： 1.原材料供给端:半导体产业景气减缓及原材料产能的释放,甚至太阳能级冶金硅的出现,多晶硅原材料合同价小幅波动,现货价回落,由此判断2009年后长晶切片厂锁定利润的能力增强。而各晶体硅电池片厂在竞相扩产及其它种类太阳能电池片分食市场下,不免减价竞争。面对全球景气趋缓与成熟市场的政府补贴缩水,应谨慎审视自我在光伏产业链垂直整合或垂直分工的定位,以有限资金进行有效的策略性切入来降低进料成本提高竞争力。 2.提高生产效率与效益:目前晶体硅电池片厂产能利用率与设备使用率多不理想,应该回归企业营运基本面,着力于改善实际产量/设计产能、营收额/设备资本额、营利额/设备折旧额等衡量指标。具体降低营运成本的措施可能有:工艺优化以提升光电转换效率与良品率;落实日常点检与周期性预防保养以提高内外围设备妥善率即可生产时间A/T与平均故障时间MTBF指标;完善训练机制以提高人员技术水平的平均复机时间MTTR指标;适度全自动化以提高单位时间产出及缩短生产周期;原物料与能源使用节约合理化;加强后勤管理保障及时备料与应急生产预案等等。 3.创新与研发:现有主流晶体硅电池生产工艺在最佳匹配优化及持续投产下,重复验证了其光电转换效率的局限性。在多晶供料无虞的情况下,晶体硅电池片厂中长期技术发展应以自身特色工艺需求(例如变更电池结构或生产工艺流程;引进或开发新型辅料或设备),向上游供料端要求硅片技术规格(掺杂、少子体寿命、电阻率、厚度等等)以期光电转换效率最大化与成本最优化,并联合下游组件共同开发质量保障的高阶或低阶特色产品以满足不同市场需求,创造自身企业一片蓝海。 我国目前在建的或已建的光伏产业项目主要有： 1.江西赛维多晶硅项目 投资方为江西赛维太阳能有限公司，项目地址在江西的新余市，靠近江西赛维在新余市的现有太阳能晶片工厂。江西赛维太阳能有限公司是太阳能多晶片制造公司，江西赛维太阳能向全球光电产品，包括太阳能电池和太阳能模组生产商提供多晶片。另外该公司还向单晶及多晶太阳能电池和模组生产商提供晶片加工服务。江西赛维太阳能公司计划在2008年底完成多晶硅工厂建设，预计生产能力最高可到6000吨多晶矽，到2009年底再提高到15000吨水准。 江西赛维多晶硅项目由总部位於德克萨斯州的Fluor公司负责设计、采购设备及建造，项目合同达10亿美元。2.4.连云港多晶硅项目 2007年12月5日，总投资10亿美元、年产1万吨高纯度多晶硅项目投资协议在南京江苏议事园正式签约。该项目由TRINA SOLAR LIMITED(天合光能有限公司)在连云港市经济技术开发区投资建设。TRINA SOLAR LIMITED是一家在美国纽交所上市的国际知名光伏企业。美林集团、瑞士好能源、美国威灵顿、德意志银行等多家国际知名公司均为该公司股东。TRINA SOLAR LIMITED拟独资设立的天合光能（连云港）有限公司采用目前国际上较先进的改良西门子法生产工艺。 5..深南玻宜昌多晶硅项目 投资方为南玻与香港华仪有限公司、宜昌力源科技开发有限责任公司共同投资建设，项目名称宜昌南玻硅材料有限公司，它南玻集团下属控股子公司，隶属于南玻集团太阳能事业部，公司成立于2006年8月。公司位于湖北省宜昌市猇亭区，规划占地为1500亩，分一、二、三期工程统一规划布局，总规模为年产5000吨高纯多晶硅、450兆瓦太阳能电池组件，公司总投资约60亿人民币。宜昌南玻公司将主要从事半导体高纯硅材料、高纯超细有机硅单体、白碳黑的生产与销售以及多晶硅、单晶硅、硅片及有机硅材料的高效制取、提纯和分离等工艺技术和设备开发。首期工程年产1500吨高纯多晶硅项目即将开工。 项目一期目标为年产1500吨高纯多晶硅,于2006年10月22日奠基，一期建设计划在两年内完成。公司此前披露,一期工程拟投资7.8亿元,预计投资内部收益率可达49.48%,静态回收期(不含建设期)为2.61年。 该项目是宜昌市迄今引进的投资规模最大的工业项目,已被列入湖北省“十一五”计划的三大重点项目之一,也是广东省、深圳市对口支援三峡库区经济发展合作重点项目之一。 项目由俄罗斯国家稀有金属研究设计院与中国成达工程公司共同设计,同时融入了世界上先进的工艺及装备。它是南玻、俄罗斯国家稀有金属研究设计院、中国成达工程公司在项目技术上精诚合作的结晶。6.洛阳中硅多晶硅项目 这是中国目前最有竞争实力的多晶硅项目之一，中硅高科技有限公司为中国恩菲控股子公司，中硅高科技有限公司是洛阳单晶硅有限责任公司、洛阳金丰电化有限公司和中国有色工程设计研究总院三方在2003年年初共同出资组建的合资公司，其中中国有色工程设计研究总院拥有多项科技成果，处于国际多晶硅工艺技术研究的前列，洛阳单晶硅有限责任公司则是国内最大的半导体材料生产厂家(代号740，与峨眉半导体厂739齐名为中国多晶硅的“黄埔军校”)，而金丰电化有限公司是本地较有实力的企业。2003年6月，年产300吨多晶硅高技术产业化项目奠基，2005年 10月项目如期投产。目前，300吨多晶硅项目已具备达产能力。2005年12月18日，洛阳中硅高科扩建1000吨多晶硅高技术产业化项目奠基，目前已基本完成设备安装，进入单体调试阶段。2007年12月18日，洛阳中硅高科年产2000吨多晶硅扩建工程的奠基。 洛阳中硅高科年产2000吨多晶硅项目是河南省、洛阳市“十一五”期间重点支持项目，其核心装备研究列入国家“863”科技支撑计划项目，总投资14亿元，建设工期20个月，计划于2008年建成投产。 其它的还有孝感大悟县多晶硅项目，牡丹江多晶硅项目，益阳晶鑫多晶硅项目，益阳湘投吨多晶硅项目，南阳迅天宇多晶硅项目，济宁中钢多晶硅项目，曲靖爱信佳多晶硅项目等，基本上各个省份都处天大规模建设时期。光伏产业市场分析 及发展前景 今年下半年起光伏产业从上游多晶硅到下游组件普遍进入大规模扩产周期，这也将带来对各种上游设备、中间材料的需求提升。这包括晶硅生产中需要铸锭炉以及晶硅切割过程中的耗材，刃料和切割液等。 随着太阳能作为一种新能源的逐渐应用，光伏材料的市场规模逐年增加，应用的范围日趋广泛。光伏材料指的是应用在太阳能发电组件上给光伏发电提供支持的化学材料，主要使用在太阳能发电设备的背板、前板、密封部位和防反射表面，包括玻璃、热聚合物和弹性塑料聚合物、密封剂以及防反射涂料。 据Frost&Sullivan的研究，至2009年，光伏材料的全球市场总价值已达到13.4亿美元。2006年到2009年的年复合增长率11.9%。2006年光伏材料的全球市场总价值仅为5.4亿美元。 在2009年整个光伏行业中，包括玻璃和含氟聚合物的光伏前板，其市场占总市场收入的31.6%；光伏背板市场，主要包括光电产品，如聚合物和特种玻璃产品，占整个市场收入的36.6%。普遍用于所有太阳能电池的以层压形式存在的密封剂，占市场总收入的26.3%，防反射涂料以及其他材料占据市场收入的5.5%。 不过，随着消费者需求的不断变化、终端用户市场需求波动以及市场对光伏组件效率的要求不断提高，将使光伏行业发展速度略微减缓，Frost&Sullivan预计在2016年，光伏材料市场的年增长率将下降到22.4%，总价值达107.6亿美元。 在整个光伏材料市场中，Isovolate AG、Coveme和Mitsui Chemical Fabro公司的收入在市场份额中排名前三位。其中Isovolate主要经营太阳能电池背板，其市场份额为10.4%，占总份额的十分之一；Coveme公司和Mitsui Chemical Fabro分别经营背板组件和密封剂，其市场份额均为8.9%。对于生产销售密封剂为主的STR Solar和制造背板组件的Madico公司，也以7.3%和7.0%的市场份额在光伏材料行业占据着重要的地位。 不过，截止目前，光伏材料市场主要由欧洲和美国公司主导，同时一些日本和中国的企业也在不断地扩大其全球业务。印度、中国已成为光伏材料发展的新市场和新的制造国家。2009年，全球范围内存在着超过350家供应光伏材料的公司，其中包括了像AGE Solar、Bridgestone和Isovolate AG等跨国公司，也包括了许多的地区性公司。行业内的强强联合和兼并、收购等现象也层出不穷。 多晶硅是光伏太阳能电池的主要组成组分。根据有关分析数据表明，近5年多晶硅已出现高的增长率，并且将呈现继续增长的重要潜力。 PHOTON咨询公司指出，太阳能市场以十分强劲的态势增长，并将持续保持，2005~2010年的年均增长率超过50%，但是多晶硅供应商的市场机遇受到价格、供应和需求巨大变化的影响。后危机时代太阳能模块设施增长的强劲复苏致使多晶硅市场吃紧。 2010年8月，韩国OCI公司与韩国经济发展集团签约备忘录，将共同投资84亿美元（包括其他事项），将在韩国郡山新增能力，这将使OCI公司总的多晶硅制造能力翻二番以上。Hemlock公司正在美国田纳西州Clarksville建设投资为12亿美元的多晶硅制造厂，而瓦克化学公司正在德国Nünchritz建设投资为8亿欧元（10亿美元）的太阳能级多晶硅制造装置。 按照PHOTON咨询公司的2010年太阳能市场报告，在现行政策和经济环境下，预计多晶硅供应在2010~2014年的年均增长率为16%，将达到2014年29万吨/年。能力增长主要受到主要生产商的扩能所驱动，这些生产商包括美国Hemlock半导体公司、OCI公司和瓦克化学公司。 分析指出，光伏部门受刺激政策的拉动，正在扩能之中，预计多晶硅供应的年均增长率可望达43%，将使其能力达到2014年近50万吨。目前正在研究的或已经应该到工业中的光伏材料的制备： 1.有机光伏材料的制备： 1.1原料与试剂 所用溶剂采用通常的方法纯化和干燥．２－溴噻吩，３，４－二溴噻吩和金属镁片为 Alfa Aesar公司产品． 镍催化剂，Ｎ－氯磺酰异氰酸酯和苝四甲酸二酐(Ｐ ＴＣＤＡ)均为 Aldrich公司产品，直接使用．２，２′：５′，２″ －三噻吩（３ Ｔ），２，２ ′：５′，２″：５″，２″′ －四噻吩（４ Ｔ）和２，３，４，５ －四噻吩基噻吩 ＸＴ 为自行合成 ． 1.2 测定 紫外光谱的测定采用美国热电公司的 Helios －γ型光谱仪． 设计、合成了新型齐聚噻吩衍生物 ３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ 和 ＸＴ－２ＣＮ． 以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ 和 ＸＴ－２ ＣＮ 分别作为电子给体材料 Ｐ ＴＣＤＡ作为电子受体材料组装了ｐ － ｎ异质结有机光伏器件 对这些器件的光分别为 １.５１％，２．２４％ ２．１０％ ２．７４％ ０．５８％和６５％ 如表１所示． 伏性能进行了研究． 研究发现 以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ和ＸＴ－２ＣＮ 分别作为电子给体材料的有机光伏器件的光电转换效率分别为1.15％，2.24％，2.10％，2.74％，0.58％和0.65％．电子给体材料中－ＣＮ基团的引入可以提高器件的光电转换效率． 2.多晶硅的提纯办法 2.1三氯氢硅氢还原法 三氯氢硅氢还原法亦称西门子法,是德国Siemens公司于1954年发明的一项制备高纯多晶硅技术。该技术采用高纯三氯氢硅(SiHCl)作为原料,氢气作为还原剂,采用西门子法或流化床的方式生长多晶硅。此法有以下3个关键工序。(1)硅粉与氯化氢在流化床上进行反应以形成SiHCl,反应方程式为: Si+3HCl→SiHCl+H2(2)对SiHCl3进行分馏提纯,以获得高纯甚至10-9级(ppb)超纯的状态:反应中除了生成中间化合物SiHCl外,还有附加产物,如SiCl、SiH2Cl2和FeCl3、BCl3、PCl3等杂质,需要精馏提纯。经过粗馏和精馏两道工艺,中间化合物SiHCl的杂质含量-7-10可以降到10～10数量级。 (3)将高纯SiHCl用H2通过化学气相沉积(CVD)还原成高纯多晶硅,反应方程式为 :SiHCl+H2→Si+3HCl或2SiHCl→Si+2HCl+SiCl该工序是将置于反应室的原始高纯多晶硅细棒(直径5mm～6mm,作为生长籽晶)通电加热到1100℃以上,加入中间化合物SiHCl和高纯H2,通过CVD技术在原始细棒上沉积形成直径为150mm～200mm的多晶硅棒,从而制得电子级或太阳级多晶硅。2.2 硅烷热分解法 1956年英国标准电讯实验所成功研发出了硅烷(SiH4)热分解制备多晶硅的方法, 即通常所说的硅烷法。1959年日本的石冢研究所也同样成功地开发出了该方法。后来,美国联合碳化物公司(Union Carbide)采用歧化法制备SiH4,并综合上述工艺加以改进,诞生了生产多晶硅的新硅烷法。这种方法是通过SiHCl4将冶金级硅转化成硅烷气的形式。制得的硅烷气经提纯后在热分解炉中分解,生成的高纯多晶硅沉积在加热到850℃以上的细小多晶硅棒上,采用该技术的有美国ASIMI和SGS(现为REC)公司。同样,硅烷的最后分解也可以利用流化床技术得到颗粒状高纯多晶硅。目前采用此技术生产粒状多晶硅的公司有:挪威的REC、德国的Wacker、美国的Hemlock和MEMC公司等。硅烷气的制备方法多种多样,如SiCl4 氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等,其主要优点在于硅烷易于提纯,热分解温度低等。虽然该法获得的多晶硅纯度高,但综合生产成本较高,而且硅烷易燃易爆,生产操作时危险性大。2.3 物理提纯法 长期以来,从冶金级硅提纯制备出低成本太阳能级多晶硅已引起业内人士的极大兴趣,有关人员也进行了大量的研究工作,即采用简单廉价的冶金级硅提纯过程以取代复杂昂贵的传统西门子法。为达到此目的,常采用低成本高产率的物理提纯 法(亦称冶金法),具体方法是采用不同提纯工艺的优化组合对冶金级硅进行提炼进而达到太阳能级硅的纯度要求。其中每一种工艺都可以将冶金级硅中的杂质含量降低1个数量级。 晶硅太阳电池向高效化和薄膜化方向发展 晶硅电池在过去20年里有了很大发展，许多新技术的采用和引入使太阳电池效率有了很大提高。在早期的硅电池研究中，人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，如背表面场，浅结，绒面，氧化膜钝化，Ti／Pd金属化电极和减反射膜等。后来的高效电池是在这些早期实验和理论基础上的发展起来的。单晶硅高效电池 单晶硅高效电池的典型代表是斯但福大学的背面点接触电池（PCC），新南威尔士大学（UNSW）的钝化发射区电池（PESC，PERC，PERL以及德国Fraumhofer太阳能研究所的局域化背表面场（LBSF）电池等。 我国在“八五”和“九五”期间也进行了高效电池研究，并取得了可喜结果。近年来硅电他的一个重要进展来自于表面钝化技术的提高。从钝化发射区太阳电池（PESC）的薄氧化层（＜10nm）发展到PCC／PERC／PER1。电池的厚氧化层（110nm）。热氧化钝化表面技术已使表面态密度降到 10卜cm2以下，表面复合速度降到100cm／s以下。此外，表面V型槽和倒金字塔技术，双层减反射膜技术的提高和陷光理论的完善也进一步减小了电池表面的反射和对红外光的吸收。低成本高效硅电池也得到了飞速发展。（1）新南威尔士大学高效电池 （A）钝化发射区电池（PESC）：PESC电池1985年问世，1986年V型槽技术又被应用到该电池上，效率突破20％。V型槽对电他的贡献是：减少电池表面反射；垂直光线在V型槽表面折射后以41”角进入硅片，使光生载流子更接近发射结，提高了收集效率，对低寿命衬底尤为重要；V型槽可使发射极横向电阻降低3倍。由于PESC电他的最佳发射极方块电阻在150 Ω／口以上，降低发射极电阻可提高电池填充因子。 在发射结磷扩散后，„m厚的Al层沉积在电他背面，再热生长10nm表面钝化氧化层，并使背面Al和硅形成合金，正面氧化层可大大降低表面复合速度，背面Al合金可吸除体内杂质和缺陷，因此开路电压得到提高。早期PESC电池采用浅结，然而后来的研究证明，浅结只是对没有表面钝化的电他有效，对有良好表面钝化的电池是不必要的，而氧化层钝化的性能和铝吸除的作用能在较高温度下增强，因此最佳PEsC电他的发射结深增加到1µm左右。值得注意的是，目前所有效率超过20％的电池都采用深结而不是浅结。浅结电池已成为历史。 PEsC电池的金属化由剥离方法形成Ti-pd接触，然后电镀Ag构成。这种金属化有相当大的厚／宽比和很小的接触面积，因此这种电池可以做到大子83％的填充因子和20．8％（AM1．5）的效率。 （B）钝化发射区和背表面电池（PERC）：铝背面吸杂是PEsC电池的一个关键技术。然而由于背表面的高复合和低反射，它成了限制PESC电池技术进一步提高的主要因素。PERC和PERL电池成功地解决了这个问题。它用背面点接触来代替PEsC电他的整个背面铝合金接触，并用TCA（氯乙烷）生长的110nm厚的氧化层来钝化电他的正表面和背表面。TCA氧化产生极低的界面态密度，同时还能排除金属杂质和减少表面层错，从而能保持衬底原有的少子寿命。由于衬底的高少子寿命和背面金属接触点处的高复合，背面接触点设计成2mm的大间距和2001Lm的接触孔径。接触点间距需大于少子扩散长度以减小复合。这种电池达到了大约700mV的开路电压和22．3％的效率。然而，由于接触点间距太大，串联电阻高，因此填充因子较低。 （C）钝化发射区和背面局部扩散电池（PERL）：在背面接触点下增加一个浓硼扩散层，以减小金属接触电阻。由于硼扩散层减小了有效表面复合，接触点问距可以减小到250µm、接触孔径减小到10µm而不增加背表面的复合，从而大大减小了电他的串联电阻。PERL电池达到了702mV的开路电压和23．5％的效率。PERC和PER1。电池的另一个特点是其极好的陷光效应。由于硅是间接带隙半导体，对红外的吸收系数很低，一部分红外光可以穿透 2电池而不被吸收。理想情况下入射光可以在衬底材料内往返穿过4n次，n为硅的折射率。PER1。电池的背面，由铝在SiO2上形成一个很好反射面，入射光在背表面上反射回正表面，由于正表面的倒金字塔结构，这些反射光的一大部分又被反射回衬底，如此往返多次。Sandia国家实验室的P。Basore博士发明了一种红外分析的方法来测量陷光性能，测得PERL电池背面的反射率大于95％，陷光系数大于往返25次。因此PREL电他的红外响应极高，也特别适应于对单色红外光的吸收。在1．02µm波长的单色光下，PER1。电他的转换效率达到45．1％。这种电池AM0下效率也达到了20．8％。 （D）埋栅电池：UNSW开发的激光刻槽埋栅电池，在发射结扩散后，用激光在前面刻出20µm宽、40µm深的沟槽，将槽清洗后进行浓磷扩散。然后在槽内镀出金属电极。电极位于电池内部，减少了栅线的遮蔽面积。电池背面与PESC相同，由于刻槽会引进损伤，其性能略低于PESC电池。电他效率达到19．6％。 （2）斯但福大学的背面点接触电池（PCC）点接触电他的结构与PER1。电池一样，用TCA生长氧化层钝化电池正反面。为了减少金属条的遮光效应，金属电极设计在电池的背面。电池正面采用由光刻制成的金字塔（绒面）结构。位于背面的发射区被设计成点状，50µm间距，10µm扩散区，5µm接触孔径，基区也作成同样的形状，这样可减小背面复合。衬底采用n型低阻材料（取其表面及体内复合均低的优势），衬底减薄到约100µm，以进一步减小体内复合。这种电他的转换效率在AM1．5下为22．3％。 （3）德国Fraunhofer太阳能研究所的深结局部背场电池（LBSF） LBSF的结构与PERL电池类似，也采用TCA氧化层钝化和倒金字塔正面结构。由于背面硼扩散一般造成高表面复合，局部铝扩散被用来制作电池的表面接触，2cmX2cm电池电池效率达到23．3％（Voc=700mV，Isc－～41．3mA，FF一0．806）。 +（4）日本sHARP的C一Si／µc-Si异质pp结高效电池 SHARP公司能源转换实验室的高效电池，前面采用绒面织构化，在SiO2钝化层上沉积SiN为A只乙后面用RF-PECVD掺硼的µc一Si薄膜作为背场，用SiN薄膜作为后表面的钝化层，Al层通过SiN上的孔与µcSi薄膜接触。5cmX5cm电他在AM1．5条件下效率达到21．4％（Voc＝669mV，Isc＝40.5mA，FF=0．79）。 （5）我国单晶硅高效电池 天津电源研究所在国家科委“八五”计划支持下开展高效电池研究，其电池结构类似UNSw的V型槽PEsC电池，电池效率达到20．4％。北京市太阳能研究所“九五”期间在北京市政府支持下开展了高效电池研究，电池前面有倒金字塔织构化结构，2cmX2cm电池效率达到了19．8％，大面（5cmX5cm）激光刻槽埋栅电池效率达到了18．6％。二十一世纪光伏材料的发展趋势和展望 90年代以来，在可持续发展战略的推动下，可再生能源技术进入了快速发展的阶段。据专家预测，下世纪中叶太阳能和其它可再生能源能够提供世界能耗的50％。 光伏建筑将成为光伏应用的最大市场 太阳能光伏系统和建筑的完美结合体现了可持续发展的理想范例，国际社会十分重视。国际能源组织（IEA）＋ 1991和1997相继两次起动建筑光伏集成计划，获得很大成功，建筑光伏集成有许多优点：①具有高技术、无污和自供电的特点，能够强化建筑物的美感和建筑质量；②光伏部件是建筑物总构成的一部分，除了发电功能外，还是建筑物耐候的外部蒙皮，具有多功能和可持续发展的特征；③分布型的太阳辐射和分布型的建筑物互相匹配；④建筑物的外壳能为光伏系统提供足够的面积；⑤不需要额外的昂贵占地面积，省去了光伏系统的支撑结构，省去了输电费用；③PV阵列可以代替常规建筑材料，从而节省安装和材料费用，例如昂贵的外墙包覆装修成本有可能等于光伏组件的成本，如果安装光伏系统被集成到建筑施工过程，安装成本又可大大降低；①在用电地点发电，避免传输和分电损失（5一10％），降低了电力传输和电力分配的投资和维修成本，建筑光伏集成系统既适用于居民住宅，也适用商业、工业和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋顶，也可集成到外墙上；既可集成到新设计的建筑上，也可集成到现有的建筑上。光伏建筑集成近年来发展很炔，许多国家相继制定了本国的光伏屋顶计划。建筑自身能耗占世界总能耗的1／3，是未来太阳能光伏发电的最大市场。光伏系统和建筑结合将根本改变太阳能光伏发电在世界能源中的从属地位，前景光明。 PV产业向百兆瓦级规模和更高技术水平发展 目前PV组件的生产规模在5一20Mw／年，下世纪将向百兆瓦级甚至更大规模发展。同时自动化程度、技术水平也将大大提高，电池效率将由现在的水平（单晶硅13％一15％，多晶硅11％一13％）向更高水平（单晶硅18％一20％，多晶硅16％一18％）发展，同时薄膜电池在不断研究开发，这些都为大幅度降低光伏发电 成本提供了技术基础。 下世纪前半期光伏发电将超过核电 专家预计，下世纪前半期的30一50年代，光伏发电将超过核电。1997年世界发电总装机容量约2000GW，其中核电约400GW，约占20％，世界核电目前是收缩或维持，而我国届时核能将发展到约100GW，这就意味着世界光伏发电届时将达到500GW左右。1998年世界光伏发电累计总装机容量800MW，以2040年计算，这要求光伏发电年增长率达16．5％，这是一个很实际的发展速度，前提是光伏系统安装成本至少能和核能相比。PV发电成本下降趋势 美国能源部1996年关于PV联网系统市场价格下降趋势预测表明，每年它将以9％速率降低。1996年pv系统的平均安装成本约7美元／Wp，预计2005年安装成本将降到3美元／Wp，PV发电成本）11美元／kWh；2010年PV发电成本降到6美分／kWh，系统安装成本约1．7美元／Wp。 降低成本可通过扩大规模、提高自动化程度和技术水平、提高电池效率等途径实现。可行性研究指出，500MW／年的规模，采用现有已经实现商业化生产的晶硅技术，可使PV组件成本降低到：欧元左右（其中多晶硅电池组件成本0．91欧元／Wp），如果加上技术改进和提高电池效率等措施，组件平均成本可降低到1美元／Wp。在这个组件成本水平上，加上系统其它部件成本降低，发电成本6美分／kWh是能实现的。考虑到薄膜电池，未来降低成本的潜力更大，因此在下世纪前10一30年把PV系统安装成本降低到与核电可比或更低是完全可能的。 参考文献： 1.太阳能光伏产业发展战略研究报告（摘要）作者：信息产业部电子科技委《太阳能光伏产业发展战略研究》课题组中国集成电路 年6期 2.现在中国的多晶硅项目包括现有、已投产、在建的多晶硅项目 3.中国光伏产业发展研究 梁学善 2010-08-31 投票新兴产业 能源/环境 有机太阳能 4.电池材料研究新进展New Progress in Study of Organic Solar...作者：张天慧-2011 5.太阳能光伏发电材料技术发展分析 中国产业竞争情报网 6.各国赛跑发展领军光伏材料市场 中国新能源网 2010-8-2 7.光伏材料市场增长114% 2015年将达169亿美元 OFweek-太阳能光伏网 2011-02-12 8.全球光伏材料市场高增长可期 将达32.5亿美元 中国证券报 2010-11-24 9.光伏材料市场未来三年呈现高增长 年均增速超40% OFweek太阳能光伏网 2010-11-24 10.霍尼韦尔开发适恶劣环境光伏材料 OFweek-太阳能光伏网 2008-05-30 11.光伏材料实验室巧妙利用太阳的能量 翟圆圆 创新科技 2011-4 12.陆险峰 化工新材料市场缺口下的隐忧 化工新型材料 2010-3-8 13.武素梅，薛钰芝 机械力诱导自蔓延法制CuInSe2光伏材料 太阳能学报 2008-12-18 14.何有军 李永舫 聚合物太阳电池光伏材料 化学进展 2009-11 15.田娜，马晓燕，王毅菲等 聚合物太阳电池光伏材料的研究进展 高分子通报 16.张献城 太阳能光伏产业中多晶硅生产与发展研究 科技咨讯 2010第28期 17.刘平，洪锐宾，关丽等 新型有机光伏材料的制备及其光伏性能 材料研究与应用 2010-12 太阳能路灯照明产品介绍 太阳能分为光伏和光热（太阳能热水器）是一种取之不尽、用之不竭的可再生战略新能源，越来越得到国家的重视。2006年我国就制定了《可再生能源促进法》、《可再生能源中长期发展规划》、《节能减排综合工作方案》。宁夏作为我国西北部城市，在太阳能产业具有一定的资源优势和产业基础，政府相继也出台了《宁夏新能源产业发展规划》和《自治区人民政府关于加快发展新能源产业若干意见》的实施意见，推荐有条件的小区、道路、庭院应积极采用太阳能光伏技术照明。在这些政策支持的背景下，太阳能应用中的太阳能路灯照明产品的市场空间会越来越大。 中国光伏发展历程： 中国太阳电池的研究始于1958年，1959年研制成功第1个有实用价值的太阳电池。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫星上，1973年太阳电池开始在地面应用，1979年开始生产单晶硅太阳电池。20世纪90年代中期后光伏发电进入稳步发展时期，太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年努力，21世纪初迎来了快速发展的新阶段。 中国的光伏产业的发展有2次跳跃，第一次是在20世纪80年代末，中国的改革开放正处于蓬勃发展时期，国内先后引进了多条太阳电池生产线，使中国的太阳电池生产能力由原来的3个小厂的几百千瓦一下子上升到6个厂的4.5兆瓦，引进的太阳电池生产设备和生产线的投资主要来自中央政府、地方政府、国家工业部委和国家大型企业。第二次光伏产业的大发展在2000年以后，主要是受到国际大环境的影响、国际项目/政府项目的启动和市场的拉动。2002年由国家法改委负责实施的“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程以及2006年实施的送电到村工程均采用了太阳能光伏发电技术。 2007年年底，中国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦（100MW），从事太阳能电池生产的企业达到50余家，太阳能电池生产能力达到290万千瓦（2900MW），太阳能电池年产量达到1188MW，超过日本和欧洲。 2009年6月，由中广核能源开发有限责任公司、江苏百世德太阳能高科技有限公司和比利时Enfinity公司组建的联合体以1.0928元/度的价格，竞标成功我国首个光伏发电示范项目——甘肃敦煌10兆瓦并网光伏发电场项目，1.09元/千瓦时电价的落定，标志着该上网电价不仅将成为国内后续并网光伏电站的重要基准参考价，同时亦是国内光伏发电补贴政策出台、国家大规模推广并网光伏发电的重要依据。 宁夏太阳能资源情况： 银川市在太阳能资源全国各大地区排列前三位（西藏拉萨、内蒙古呼市）宁夏银川地区属于我国太阳辐射的高能区。据1961-2004年宁夏太阳辐射资料统计表明,全区平均5781MJ/ m2.a其空间分布特征是北部多于南部，南北相差约1000MJ/m2.a，灵武、同心最大，达6100 MJ/ m2.a以上。且太阳辐射能直接辐射多、散射辐射少，对于太阳能利用有着得天独厚的优越条件，宁夏银川太阳能开发利用潜力巨大。 宁夏回族自治区概况： 宁夏是我国五大自治区之一,处在中国西部的黄河上游地区.位于北纬35°14~39°23，东经104°17～107°39之间。宁夏疆域轮廓南北长、东西短。南北相距约456公里（北起石嘴山市头道坎北2公里的黄河江心，南迄泾源县六盘山的中嘴梁），东西相距约250公里（西起中卫营盘水车站西南10公里的田涝坝，东到盐池县柳树梁北东2公里处），宁夏总面积为6.6万多平方千米。 人口情况： 宁夏人口主要分布在北部，南部次之，中部最少。宁夏是中国回族最大的聚居地，回族人口约占自治区总人口的1/3，占全国回族人口的1/5。2009年在宁夏常住人口625.20万人中，人口出生率为14.38‰，出生政策符合率为88.4%，人口自然增长率为9.68‰，连续三年保持在10‰以下。 经济建设： 2009年宁夏全区GDP达1334.56亿元，按可比价格算，同比增长11.6%。财政总收入完成213.6亿元，比上年增长19.61%，其中：地方一般预算收入完成111.5亿元，增长17.38%，比去年增收16.5亿元，比年初预算超收10.5亿元；全区地方一般预算支出完成427.8亿元，增长32.41%，创新高。 太阳能（光伏）路灯照明产品系统配件 一．太阳能电池组件 太阳能电池的利用光伏效应把太阳的光能转换成电能。将多个单体太阳能电池连接，并进行封装，可以构成不同面积、不同功率的太阳能电池组件，也可统称为太阳能电池板。单体太阳能电池一般是不能使用的，实际应用的是太阳能电池组件。 太阳能电池板可分为单晶硅板和多晶硅板 单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面，多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了，一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大规模集成电路的要求更高，硅的纯度必须达到九个9。目前，在太阳能单晶硅板的转换效率略高于多晶硅板，但两者差异不大。 二、太阳能控制器 太阳能控制器全称为太阳能路灯充放电控制器，其主要作用是通过智能光控和模糊时控，对太阳能路灯开启与关闭。并且对蓄电池充电和放电进行管理，以达到整个太阳能路灯照明系统的稳定运行。 三、太阳能储能蓄电池 由于太阳能照明系统蓄电池的充电直接由太阳能电池提供，得到的能量极不稳定。在太阳能光伏照明系统中，通常选用的是免维护铅酸蓄电池。免维护铅酸电池是一种新型的蓄电池，它采用全密封方式，放电率高，特性稳定；无需加水；安装时简单，占地面积小，可水平和垂直安装；寿命一般为 2 ～ 4 年。 四、光源负载 太阳能灯以节能环保为优势，负载应该节能、低耗、寿命长。太阳能路灯根据实际情况需要，可在 12V 直流节能灯、低压钠灯、陶瓷金卤灯无极灯 LED等多种光源中进行选择。 不管选用那种光源，其亮度与光源的功率有直接关系，也直接影响系统配置和投资费用。在相同照明时间条件下，光源功率越大，亮度越高，系统配置越大，费用越高；功率越小，亮度越低，系统配置降低，费用减少。 五、灯具和灯杆 灯具一般是指用于安装照明光源的部分，也就是通常所说的灯头；灯杆分为变径杆、锥形杆、组合杆等多种形式，并通过挑臂与灯具连接。一般的灯杆、灯具都可作为太阳能灯的选择对象。如果采用在灯杆上直接安装太阳能电池组件的方案，需根据太阳能电池组件面积加工制作太阳能电池组件的支架，同时考虑灯杆的抗风强度问题。 灯具和灯杆的选择面较宽，一般满足实用、美观的要求即可。 六、线缆和连接紧固辅件 线缆用于连接太阳能电池组件、蓄电池、充放电控制器、光源等器件。线缆的线径标准随系统配置需要确定，线缆的长度随灯杆高度和器件安装位置确定。 连接紧固辅件用于固定各器件连线的输入、输出端子；固定灯杆及灯具。 宁夏地区太阳能光伏企业情况： 1.宁夏银星能源光伏发电设备制造有限公司（吴忠仪表和发电集团合资） 位于宁夏银川市市高新技术产业开发区黄河西路330号，公司主营业务：自动化仪表、风力发电设备、太阳能电池组件及太阳能路灯工程。 2.国电宁夏太阳能公司 位于宁夏石嘴山市惠农区南大街258号，国电宁夏是由中国国电集团控股的国电科技环保集团公司全资投资的新建项目，项目规划建设年产5000吨多晶硅，总投资50亿元人民币，项目分两期建设。一期2500吨/年工程建设投资30亿元，已于2008年10月28日开工，计划2010年6月机械竣工，2010年10月完成试车、性能考核后，正式投入商业运行。 3.宁夏阳光硅业公司 位于宁夏回族自治区石嘴山市惠农区，是由江苏阳光股份有限公司、中色（宁夏）东方集团有限公司、宁夏电力投资集团有限责任公司三方共同出资组建的，由江苏阳光股份有限公司控股。总投资40亿元主要产品为多晶硅、单晶硅原料和产品以及太阳能电池等制品的高新技术企业。 4.宁夏隆基硅材料有限公司 位于宁夏中宁新堡镇团结南路。是由抚顺隆基磁电设备有限公司和西安新盟电子科技有限公司共同投资设立的高新技术企业，致力于太阳能电池产业。主要产品为太阳能级单晶硅。公司成立于2006年11月，坐落在宁夏回族自治区中宁县，设计年产2800吨单晶硅，总投资13亿元，建成后将成为国际重要的单晶硅生产基地。 5.宁夏宝德威路灯制造有限公司 位于银川市望远工业园区，是一家专业设计、生产、安装路灯、庭院灯、景观灯、电子警察监控钢杆及户外太阳能路灯照明产品的企业。 6.宁夏昱德太阳能科技有限公司 位于宁夏吴忠市南环西路，是一家以太阳能产业为核心，集科研、生产、销售、安装、服务为一体的综合性高科技企业，拥有专业科研人员30名，大中专以上学历职工200余名。占地50亩，恒温高科技全自动设备生产车间6000平方米。主要生产太阳能电池组件及太阳能路灯照明工程。 7.宁夏普利特电气设备有限公司 位于银川市德胜工业园区中央大道18号，是一家以生产太阳能电池组件为主，及销售太阳能路灯照明，太阳能热水器、太阳能集热设备产品的公司。 8.宁夏宁沪太阳能科技有限公司 位于宁夏石嘴山市大武口区金工路5号，公司由上海太阳能科技有限公司和宁夏天地奔牛实业集团有限公司合资组成的东西合作企业。公司专业从事太阳能光伏发电产业，集研发、生产、销售、施工及售后服务为一体的高科技公司。主要生产太阳能电池组件及太阳能光伏工程。宁夏近几年太阳能路灯照明主要工程信息 1.2007年9月银川首批太阳能路灯照明 在银川上海路阳澄巷安装使用 2． 2009年11月宁夏银川望远工业园区太阳能路灯照明工程 此次在园区新建的7条道路上安装626盏太阳能路灯项目总投资596.8万元全区首屈一指。每年可节省电费55万元。 3.2006年11月中宁团结路两侧60盏太阳能路灯太阳能路灯 政府采购斥资42.6万元，购进的这60盏太阳能路灯，从2006年11月开始交付使用。一盏灯投资7300元 4.2009年下半年，中宁团结路 又装了86盏太阳能路灯，每天能省出75千瓦时电，每盏17700元。 5.2009年5月 青铜峡市安装的466盏太阳能路灯照明工程，工程五百多万。每年节省1.82万千瓦时电，可供2500多个家庭使用一年。 6.2009年8月宁夏盐池县政府采购8米高太阳能路灯60盏、5米高太阳能路灯90盏 7.2010年8月30日 同心城乡建设和环保局招标采购 太阳能路灯45盏 8.2010年7月29日，国电宁夏平罗光伏电站一期10MW工程并网发电仪式在石嘴山市平罗县隆重举行，国电平罗光伏电站一期10MW工程（价值12.5亿 每mw平均2500万）项目建成后，累计年发电量可达1500万度，年节约标煤5134吨，减少二氧化碳排放1.5万吨，减少二氧化硫排放450吨，减少氮氧化物排放225吨，将对优化宁夏地区电源结构，改善宁夏地区环境压力，加快地方经济社会发展起到积极的推动作用。第二篇：太阳能光伏发电论文太阳能发电论文太阳能路灯论文
第三篇：路灯控制器设计报告
第四篇：光伏材料
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