发展光伏光电一体化集成系统

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1、发展“光伏光电一体化集成系统” Development of Integrated Systems of PV and LED (IS-PV-LED ),薛钰芝 大连交通大学 材料科学与工程学院 教授 博士生导师 太阳能技术应用研究室主任 2010.3,背 景,能源问题是影响我国长期发展的战略问题。 节能是缓解能源约束，减轻环境压力，保障经济安全，实现全面建设小康社会目标和可持续发展的必然选择。 低碳经济成为“”热点话题, 重点发展低碳经济和低碳能源,以实现节能减排目标。党中央国务院高度重视。 近年来我国电力供应紧张日趋严重，而光明工程的需求日益增长。实施城市亮化与供电紧张产生矛盾、 我们提出

2、研制：光伏光电一体化集成系统IS-PV-LED,目 录,一、关于新能源太阳能光伏发电(PV)与新光源LED 二、光伏照明的产品发展现状 三、提出光伏光电一体化集成系统（IS-PV-LED ）的意义 四、光伏光电一体化集成系统（IS-PV-LED ） 的设 计思路 五、前景展望,一、关于新能源太阳能光伏发 电(PV)与新光源LED 1.关于太阳能光伏发电 2.新光源LED的发展,1.关于太阳能光伏发电 1）太阳能电池：,太阳电池是将太阳光直接转化为电能的半导体器件，利用太阳电池有效地吸收太阳光辐射能，并使之转换成电能的直接发电方式称之为太阳能光伏发电。光伏发电系统没有机械运动部件，无污染，无噪音

3、，寿命长；具有模块化结构，使其适合于任何规模的电力生产，大到中心电厂，小到私人住宅供电。光伏发电现已达到16%的系统效率，且有望进一步提高。,2）商品化太阳能电池以及产业链,单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池 多元化合物太阳能电池,3）太阳能光伏发电产业链结构,4）太阳能电池的应用 大型光伏电站：沙漠电站 建筑光伏一体化（BIPV）：大型公共建筑，民房，家庭独立光伏电源 光伏照明：路灯，草坪灯，广告灯箱，交通指示牌，车站照明，灯塔， 航标灯，应急灯黑光灯灭虫灯，光伏供电LED屏幕 交通工具：光伏供电汽车，餐车，广告车，军用车辆 小型用电器：玩具，手机充电器，笔记本电脑充电

4、器，旅行包充电器等,4）太阳能电池的应用,5）我国太阳能光伏产业的发展现状,我国太阳能光伏产业经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。到2007年年底，我国PV企业达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。 2008年我国PV产量达1.78GW，占全球的26%。国内PV龙头厂无锡尚德2008年产约500MWp，排名全球第三，天威英利产出281.5MWp，天合光能产出约200MWp。 市场占有率逐年提升：2007年中国（包括台湾省）太阳能电池厂商 市场占有率由2006年的20%提升至35%，2008年大幅提升至44%，

5、连续 两年成为世界第一。 在2007年我国光伏系统安装量为20MW，占全球总安装量的比例为0.8%。 2008年我国光伏系统安装量为40MW，占全球总安装量的比例仅为0.73%。,国家有关新能源的文件,2005年2月中华人民共和国可再生能源法 2006年1月1日中华人民共和国可再生能源法生效 2007年6月中国应对气候变化国家方案将风能、太阳能生物质能等可再生能源发展纳入其中 2007年9月7日中国可再生能源中长期发展规划 2007年12月中国的能源状况与政策白皮书 将可再生能源发展作为国家能源发展战略的重要组成部分 2007年10月节约能源法 2008年可再生能源十一五发展规划 2009年0

6、3月财政部 住房城乡建设部关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见（财建2009128号）财政部关于印发的通知（财建2009129号 2009年4月16日关于印发太阳能光电建筑应用示范项目申报指南的通知 财办建200934号财政部办公厅，住房和城乡建设部办公厅,一、关于新能源太阳能光伏发 电(PV)与新光源LED 1.关于太阳能光伏发电 2.新光源LED的发展,一、关于新能源太阳能光伏发电(PV)与新光源LED 2.新光源LED的发展,半导体发光二极管，即LED，具有耗电量少、使用寿命长等优势。 LED 照明是一种新型节能、环保替代性技术。国家发改委等六部委则在2009年10月联合出台了半导体

7、照明节能产业发展意见进行大力扶持。 截至2009年底中国已成为全球最重要的LED照明生产基地。 照明约占世界总能耗的20%左右。统计数据显示，仅LED路灯节能一项，每年就能为中国节省约一座三峡大坝所发的电力。,（1）LED的发光原理及性能检测,LED的发光原理:,发光二极管LED的核心部分是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。,LED的应用主要有：,LED照明： 室外照明：庭院灯，路灯，草坪灯，广告灯箱，车站照明，LED护拦灯，交通灯； 室内照明：如类LED日光灯， LED台灯，应急灯，LED球泡灯，LED射灯，LED玩具

8、灯等 特种用途灯：各种矿灯，水下照明灯，黑光灯灭虫灯，隧道灯，防爆灯等。 LED屏幕： 应用于广告，交通指示牌，标志牌，信息牌，文艺体育场馆，大型会议，证券交易所，银行，学校，企事业单位等等。,LED室内照明灯,LED特种用途灯,LED路灯、航空警示灯、交通灯,各种LED显示屏：,目 录,一、关于新能源太阳能光伏发电(PV)与新光源LED 二、光伏照明的产品发展现状 三、提出光伏光电一体化集成系统（IS-PV-LED ）的意义 四、光伏光电一体化集成系统（IS-PV-LED ） 的设计思路 五、前景展望,光伏照明的发展情况,产品：我国是太阳能光伏草坪灯的世界最大生产国 太阳能光伏照明应用产品：

9、我国已走在了世界前列，某些 装置已占世界产销量的80%以上。特别是北京市已投入十多亿元巨资，在郊区安装太阳能路灯等装置。太阳能光伏照明装置已成为我国奥运场馆和新农村的一道风景线。 太阳能光伏照明专委会2007年成立，隶属于中国照明学会和中国可再生能源学会 太阳能光伏照明的各种标准： 1、国家标准 GB/T 19064-2003 家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法。 2、地方标准 DB11/T 5422008 太阳能光伏室外照明装置技术要求。 3、辽宁省地方标准DB21/ J 太阳能光伏照明应用技术规范 4、国家标准 GB/T- 太阳能光伏照明装置总技术规范(待批)。 5、行业标准 NY/

10、- 农村太阳能光伏室外照明装置技术要求(待审); 6、NY/- 农村太阳能光伏室外照明装置安装规范(待审)。,太阳能光伏照明的产品： 太阳能路灯，草坪灯，庭院灯，海岛，灯塔，矿区，牧区室内外照明，装饰灯。太阳能交通灯，指示牌。 太阳能LED广告屏幕，体育实况屏幕。 太阳能手电筒，手机灯小型商品。,目 录,一、关于新能源太阳能光伏发电(PV)与新光源LED 二、光伏照明的产品发展现状 三、提出光伏光电一体化集成系统（IS-PV-LED ）的意义 四、光伏光电一体化集成系统（IS-PV-LED ） 的设计思路 五、前景展望,三.提出光伏光电一体化集成系统IS-PV-LED的意义 1.什么是光伏光电

11、一体化集成系统ISPVLED？ 2.发展新能源与新光源结合产品的意义 3.为什么要发展光伏光电一体化集成系统？,1.什么是光伏光电一体化集成系统Integrate System of PV and LED, IS-PV-LED？ 光伏光电一体化集成系统（Integrate System of PV and LED, ISPVLED）是将光伏电池与LED穿插装配，形成一体的装置或系统。其功能为： 1)采用太阳能光伏电池供电，节省市电； 2)白天将收集阳光，转化为电能，并存储，晚上同一个系统的各种LED装置可发光； 3) 可以成为城市亮化的普遍使用的装置。,2.发展新能源与新光源结合产品的意义,能

12、源危机：到2020年全球能耗将长到约195亿吨标煤。世界能源委员会（WEC）预测，以此发展速度，石油将在43年后枯竭，天然气将在66年后用 尽，资源量最大的煤炭也只够169年开采。能源紧张已经显现是不争的事实。 地球表面所接受的太阳能约为1.0741014GWh/年，是全球能量需求的35000倍，具有无尽的潜力。 温室效应：六种温室气体二氧化碳，甲烷，一氧化二硫（笑气），氢氟碳化物（HFCs），全氟化碳（PFCs)以及六氟化硫 的浓度已达到了前所未有的程度,，有可能导致了全球平均气温的升高，气候变化影响着人类的健康。对国家安全也有重要的影响。 各国措施：国际上至少48个国家，含14个发展中国家

13、制定了可再生能源发展目标。 高新技术：2008年明确将太阳能光伏、太阳能热水器、风能、生物质能、地热能等可再生清洁能源技术纳入国家重点支持的高新技术领域，国家科技部在2003年6月紧急启动了国家半导体照明工程计划。发展新能源与新光源结合的产品具有战略性的意义。,3.为什么要发展光伏光电一体化集成系统？ Integrate System of PV and LED, ISPVLED 1）照明能耗占世界总能耗的20%左右，光伏发电与照明结合可以有效地削减城市用电。应用最清洁的太阳能光伏发电系统供电；采用节电的显示屏（LED或LCD显示屏）使得我国城市亮化工程少消耗电能。 2）光伏光电一体化集成系统

14、IS-PV-LED不需要另外配置光伏电池板，节省空间，可就地安装，整个装置更加美观；可以安装在建筑物墙面、屋顶、道路旁。装置起到发电的作用，还是和谐一致的光电显示装置。 3）光伏发电无噪声，无污染排放，不消耗任何燃料，也不需要水， IS-PV-LED可广泛安装在城市的道路、楼宇、墙面、屋顶，从外观看来，与用市电的光电装置的靓化效果区别不大，所有的人都能够接受它。 4）促进光电器件的产品应用和产业化，研发光伏与光电产品联合运用的系列新产品，将会形成相关的产业链，形成新的经济增长点，并占领国内外市场，为实现跨越式发展做出贡献。,目 录,一、关于新能源太阳能光伏发电(PV)与新光源LED 二、光伏照

15、明的产品发展现状 三、提出光伏光电一体化集成系统（IS-PV-LED ）的意义 四、光伏光电一体化集成系统（IS-PV-LED ） 的设计思路 五、前景展望,四、光伏光电一体化集成系统 的设计思路与实例 1.光伏光电一体化集成系统IS-PV-LED的构成形式 2.IS-PV-LED显示屏的初步估算,1.光伏光电一体化集成系统IS-PV-LED 的构成形式,（1）填充式IS-PV-LED：适用于以文字为主的LED显示屏,（1）填充式IS-PV-LED 以文字为主的LED显示屏通常用于宣传、广告的指示牌。文字之间有不少空间，可以充分利用空间，填充装入太阳能光伏电池。白天将收集阳光，转化为电能，并存

16、储，晚上同一个装置中的LED可以发光。,（1）填充式IS-PV-LED 以文字为主的LED显示屏通常用于宣传、广告的指示牌。文字之间有不少空间，可以充分利用空间，填充装入太阳能光伏电池。形成填充式IS-PV-LED。 白天将收集阳光，转化为电能，并存储，晚上同一个装置中的LED可以发光。,（2）镶嵌式IS-PV-LED显示屏 目前，很多大型晚会或宣传广告，大量采用LED彩幕，结构形式如图所示。其空格占有较多空间，我们可以镶嵌光伏电池在其空格中，形成镶嵌式IS-PV-LED显示屏,空格,LED彩幕,LED彩幕发光效果,（3）象素集成式IS-PV-LED显示屏 室内外双色LED屏、全彩LED屏在宣传广告领域的应用普遍，结构形式如图所示。其LED象素之间有小空间，其面积为13倍的LED象素的面积。可以在封装时