光伏系統(tǒng)畢業(yè)設計--光伏臺燈的設計

1、<p><b>　　光伏臺燈的設計</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燈的現(xiàn)狀之后，針對目前的光伏臺燈進行了很多改進設計，實現(xiàn)了光伏臺燈的電能來源多樣化和光伏臺燈多功能化。光伏臺燈不僅能提供照明，而且還有USB充電功能，對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之后，增加了市電充電功能，使光伏臺燈在太陽能充電不充足的情況下，也可以利用市電對光伏臺燈進行充電，以保證光伏臺燈的正常工作。本文重點為系統(tǒng)整體設計，而非單個電路的設計，只想為光伏臺燈的設計探出一條新的設計之路，希望有更多專業(yè)的公司對光伏臺燈進行專業(yè)的設計，能夠制造出更多的優(yōu)秀作品來。</p><p>　　關鍵詞：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)電應用的優(yōu)點2</p><p>　　1.1.4 太陽能發(fā)電應用的缺點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22</p><p>　　1.7 本章小結23</p><p>　　2 本課題的設計部分24</p><p>　　2.1本設計的整體設計24<

10、/p><p>　　2.1.1太陽能臺燈系統(tǒng)整體設計框圖，24</p><p>　　2.1.2本設計的系統(tǒng)設計計算過程24</p><p>　　2.2 分模塊設計及仿真模擬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 過充過放保護電路32</p><p>　　2.2.4 USB充電電路34</p><p>　　2.2.5 LED驅動電路35</p><p>　　2.2.3 本設計的制作過程37</p><p>　　2.3本章小結38</p><p>　　3測試結果與分析39</p>&

12、lt;p>　　3.1測試項目及其分析39</p><p>　　3.1.1測試3W太陽能電池在一天時間內(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驅動電路的控制結果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實驗中的探索過程與個人體會43</p><p><b>　　致 謝44</b></p><p>　　參 考 文 獻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>　　人類當前使用的能源主要來自煤炭、石油等多年儲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伊朗的戰(zhàn)爭，無不是在于國家未來發(fā)展對于能源依賴的考慮，而現(xiàn)在我國南海，由于離我國比較遠，再加上我國沒有航空母艦，也就沒長時間遠洋巡航能力之時，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)濟專屬區(qū)這個大便宜，為此，一些根本沒有實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年就會升高1℃[1]，

17、也就導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?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，而酸雨導致很多建筑與文物的損壞，還有對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造成很多環(huán)境問題。</p><p>　　圖 1-1 太陽光入射地面時的示意圖</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，而它的體積和質量分別是地球的130萬倍和33

18、萬倍，它是由熾熱氣體構成的一個巨大球體，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)部不停的進行著熱核反應，由愛因斯坦的質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?shù)拇?，每年輻射到地球表面的能量約為1.8*KW.h,這是地球年耗能量的幾

19、萬倍，所以太陽能對于人類來說是永遠也用不完的。[2]</p><p>　　1.1.2 太陽能利用的基本三種方式</p><p><b>　?。?）光電利用</b></p><p>　　光-電轉換，其原理是利用光生伏打效應將太陽輻射能直接轉換為電能，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換成我們所使用的市電，或者直接驅動直流負載，但是

20、光伏組件的電壓是隨光強和溫度等變化的，所以即使是直流利用也得進行穩(wěn)壓，以保證直流負載的安全。[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，通過與物質的相互作用轉換成熱能加以利用，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-化轉換方式。</p>&

22、lt;p>　　1.1.3 太陽能發(fā)電應用的優(yōu)點</p><p>　?。╝）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)電的能量轉換過程簡單，是直接從光子到電子的轉換，沒有中間過程(如熱能轉換為機械能、機械能轉換為電磁能等)和機械運動，不存在機械磨損，根據(jù)熱力學分析，光伏發(fā)電具有很高的理論發(fā)電效率，可達80%以上,技術開發(fā)潛力巨大。</p><p>　　（d）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，不污染空氣，不產(chǎn)生噪聲，對環(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合，構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)免維護能力強，因為它無機械傳動部件，操作、維護簡單，運行穩(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，加之自動控制技術的廣泛采用,基本上可實現(xiàn)無人值守，維護成本低。</p><p>　?。╤）光伏發(fā)電系統(tǒng)使用壽命可達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20-35年.在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，只要設計合理、選型適當，蓄電池的壽命也可長達10-15年。</p><p>　?。╨）太陽能電池組件結構簡單、體積小、重量輕，便于運輸

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

27、<p>　　1.1.4 太陽能發(fā)電應用的缺點</p><p><b>　?。?）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，真正能夠到達陸地表面的太陽能只有到達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)電的轉換效率指的是光能轉換為電能的比率，目前晶體硅光伏電池轉換效率為13%-17%,非晶硅光伏電池只有6%-8%，由于光電轉換效率太低，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、季節(jié)、天氣、灰塵等都會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</b></p><p>　　也就是說我們的光伏系統(tǒng)在設計之時要看它在哪個地區(qū)使用，才能根據(jù)該地區(qū)的光照和氣候等點進行設計，光伏發(fā)電系統(tǒng)只有應用在太陽能資源豐富的地區(qū)其效果才會好。</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，我們往往為了達到某一設計功率而需要更多太陽能電池板，到目前為止，太陽能電池板的價格依舊居高不下，一般一個光伏系統(tǒng)的發(fā)電成本為其他常規(guī)發(fā)電方式的幾倍，這是制約其廣泛應用的最主要因素。 </p><p>　?。?）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產(chǎn)生環(huán)境污染，

32、但是晶體硅電池在制造過程中會產(chǎn)生高污染、高能耗。把硅原料一步步提煉成純度達到6N的硅棒，不僅要消耗大量能源,還會造成一定的環(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，近年來我國政府也相繼出臺了一系列鼓勵支持太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的政策法規(guī)，這將極大促進太陽能光

33、伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏發(fā)電技術和應用水平也將會不斷提高，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，每個國家的各行各業(yè)都在無時無刻的利用著能源，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，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，到了1954年美國貝爾實驗室研制成功光電轉換效率6％的實用型單晶硅太陽電池，這是人類每一次真正意義上實現(xiàn)了光伏發(fā)電技術，隨后的研究進展迅速，太陽電池的光電轉換效率很快達到10％，

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

36、轉換效率已達24.7％，多晶硅太陽能電池最高轉換效率達19.8％，目前，商品化的單晶硅太陽電池轉換效率達到14％～17％，多晶硅太陽電池轉換效率達到14％～15％[5]，這些對于太陽能的發(fā)展起到了很大推動作用，現(xiàn)在人們所研究太陽能電池的重點就是如何才能在提高太陽能電池的效率的同時又不增加電池的成本，這個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、光電轉換效率上不能與晶體硅材料相比，但是它們有自己的特點，比如說很輕，不會對所承受物產(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,使其光電轉換效率成倍提高。在2011年11月4日日本新能源與產(chǎn)業(yè)技術綜合開</p><p>　　（2）全球光伏行業(yè)裝機容量</p><p>　　盡管光生伏打效應發(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（復合年均增長率）高達160%，雖然受金融危機影響，但光伏市場在2009年又有了15%的增長。2010年，歐洲各國對于光伏補貼將要削減的消息使得歐洲光伏產(chǎn)業(yè)“搶先裝機”的現(xiàn)象成為風潮，直接導致2010年光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量和裝機比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，而此時的歐債危機的陰云籠罩使得這種下降很快演變成為一場價格雪崩。

39、由于光伏末端裝機市場發(fā)展速度急降，加上2011年產(chǎn)能擴充過快，導致產(chǎn)能過剩的情況十分嚴峻，光伏行業(yè)多個環(huán)節(jié)的價格降低50%以上，2012年4月4日消息，研究公司IMS Research發(fā)布報告稱，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)能和裝機總量以及以后幾年的預測結果</p><p>　?。?）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于生產(chǎn)條件都是有相當高的要求的，因為太陽能電池片的純度要求要達到6N～7N，還有在組件密封的過程中，要保證組件內(nèi)部為真空，不能有空氣進去，那樣才能保證太陽能電池組件的使用壽命達到20～25年。當生

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>　　（4）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)化運作的并網(wǎng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價成本約為火力發(fā)電價格的十幾倍，價格上無法與火電競爭。因此，光伏發(fā)電市場現(xiàn)階段仍

42、然是一個政策性很強的市場。對太陽能扶持的政策主要集中在：立法指引、購電補償、稅收抵扣或投資補貼等方面。可以將其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的模式歸結如下：</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來自《京都協(xié)議書》。聯(lián)合國141 個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)劃推向一個新的階段。世界各國近期也都出臺了多

43、項鼓勵國內(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)電計劃”，之后將太陽能光伏發(fā)電列為公共電力計劃，1992年美國啟動了新的“陽光發(fā)電計劃”，1997年美國又宣布了“太陽能百萬屋頂計劃”，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70年代也制定了“陽光計劃”，1993年將“陽光計劃”、“月光計劃”和“環(huán)境計劃”組合成“新陽光計劃”；瑞士在20世紀90年代就提出了“能源2000計劃”；荷蘭也在199

44、4年制定了NOZ-PV計劃，希望在2010年實現(xiàn)300MW；德國也在1991年-1995年實施了第一個全國性光伏計劃“一千屋頂”計劃，1999年起開始實施“十萬屋頂”計劃；2002年我國政府啟動“光明工程”，投入20億人民幣，重點發(fā)展太陽能光伏發(fā)電，我國也制定了一系列光伏行業(yè)標準，如GB/T 19064—2003《國家太陽能光伏電源系統(tǒng)技術條件和試驗方法》、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，但同時也形成了幾個不利因素：</p><p>　?。╝）光伏行業(yè)技術還不夠成熟，還沒有在提高太陽能轉換效率上有突破性發(fā)展，在生產(chǎn)光伏組件的專業(yè)設備儀器上還有很大缺陷，導致設備非常昂貴，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政府的依賴，沒有形成市場調(diào)節(jié)機制，光伏行業(yè)是一個新興行業(yè)，企業(yè)沒有太多經(jīng)驗可以借鑒，都是在摸著石頭過河；政府在政策上也是一個活躍期，處于嘗試階段，也沒有經(jīng)驗，但是很多其它行業(yè)的公司看到光伏行業(yè)有利可圖，也都把手伸進了光伏行業(yè)，也沒有太多的謹慎。</p><p>　　（c）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建廠房，還在不斷的增加規(guī)模，也沒有進行戰(zhàn)略調(diào)整與產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展。 </p><p>　　正是由于以上三個原因，在2008年金融危機的沖擊下,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)運營困難等狀況。另一方面，由于市場機制淘汰體質較弱的太陽能廠商，加上太陽能

48、產(chǎn)品平均價格下滑的壓力縮小，市場需求狀況將回溫，因此，2010年上半年全球光伏行業(yè)基本上還處在恢復性增長期，而下半年則進入了常規(guī)增長軌道,但接下來,在2011年下半年,由于歐洲債務危機和歐洲光伏補貼持續(xù)下調(diào)和美國對于中國“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)的價格曲線變動趨勢(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，各國政府都一定會重視和支持發(fā)展可再生能源。在技術進步的

51、推動和各國政府的激勵政策驅動下，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)和市場將會迅速發(fā)展，在不久的將來太陽能最終還是會形成市場體制，光伏技術瓶頸也會被突破，走上正軌道路。據(jù)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會EPIA 預測，太陽能光伏發(fā)電在21世紀會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30％以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到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世紀末，可再生能源在能源結構中將占到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域重要的戰(zhàn)略地位。</p><p>　　圖1-7 世界能源結構未來發(fā)展趨勢預測圖（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)計年鑒的數(shù)據(jù)，全國主要能源的基礎儲量為：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、人均天然氣儲量為2168、人均煤炭儲量為2

54、56t、分別是世界的11.1％、4.3％、55.4％，中國的人均資源遠遠低于世界水平。[6]</p><p>　　我國還是一個制造業(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,從長遠發(fā)展來看,這也是一個國家的長期能源戰(zhàn)略方向,必須能源多元化發(fā)展，因為我國的能源消費主要靠國內(nèi)供應，能源自給率為94%，煤炭是我國的一個主要能源供應，其次是石油，更多的石油還是要從外國進口，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)濟的運行，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，不太過重依賴外國，而對我國經(jīng)濟產(chǎn)生較大影響。</p><p>　　圖1-8 我國能源儲量與世界儲量對比圖</p><p>　　圖1-9 我國一次能源需求總量與全球總量對比圖</p><p>　?。?）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)濟發(fā)展之時，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象，像水能、風能、太陽能、生物質能等能源，而太陽能成為這幾年發(fā)展的一個重點方面，由于無污染和普遍性等特點，無論哪個國家都可以發(fā)展。在我國太陽能資源相當豐富，總輻射量大致在930--2330千瓦小時/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年第一個有實用價值的太陽能電池誕生，1971年太陽能電池首次應用于我國第二顆人造衛(wèi)星實踐1號上，20世紀80年代后期，引進國外關鍵設備或盛大生產(chǎn)線及太陽能電池生產(chǎn)技術，太陽能電池生產(chǎn)能力達到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)量達到11GW

60、，在全球光伏市場低迷、歐債危機和美國“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取得了較大進展，然而與國際先進技術相比

61、，我國光伏行業(yè)發(fā)展還存在以下幾點不足:</p><p>　?。╝）沒有掌握核心技術，受制于人</p><p>　　多晶硅材料的生產(chǎn)技術長期以來掌握在美、日、德等國家中，形成了對我國的技術封鎖、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)化技術壟斷封鎖的局面不會改變。與國際先進水平

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，沒有技術跟進</p><p>　　與國外先進技術相比，我們目前存在的主要問題是：對薄膜電池技術研發(fā)投入不足，對其發(fā)展前景認識不足，缺乏自主技術創(chuàng)新，特別是規(guī)模生產(chǎn)技術。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)設備幾乎靠進口，導致生產(chǎn)成本降不下來</p><p>　　美國、歐洲、日本等國先進設備的特征為產(chǎn)能高、自動化程度高。同這些設備相比，國內(nèi)設備的自動化程度不高。高端設備如晶硅電池全自動絲網(wǎng)印刷機和自動測試分撿機等依賴進口，薄膜太陽能電池設備還沒有起步。</p><p>　?。╠）中國企業(yè)跟風跟進，大量企業(yè)涌入光伏行業(yè)</p><p>　　

64、當看到光伏行業(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，但是中國太陽能電池產(chǎn)量達到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60%。所以很多企業(yè)都認為光伏行業(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)的一個又一個神話，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，鮮有長遠考慮。</p&

65、gt;<p>　　（e）市場嚴重失衡，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)量相當于全球總裝機量的兩倍，還有政府對于太陽能行業(yè)的發(fā)展在大力鼓勵和支持，國家也在不斷探索和借鑒中前進，對于企業(yè)沒有在認識上給出一個很好的引導，政府干預太多，沒有形成市場體制，光伏企業(yè)難以經(jīng)受大

66、風大浪。（f）光伏并網(wǎng)難</p><p>　　在我國，關于并網(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，對國家電網(wǎng)不會造成影響，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)濟條件；還有我國電源結構不合理、電網(wǎng)配套設備落后等原因，所以光伏并網(wǎng)到目前還沒有真正在我國實現(xiàn)。</p><p>　　（g）

67、光伏組件幾乎全部出口，對國外市場依賴太大</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)，這們就造成對外國市場的嚴重依賴，2008年金融危機沖擊和2011年10月19號，以德國SolarWorld為首的7家企業(yè)聯(lián)合向美國政府遞交了對中國出口到美國的太陽能電池（板）進行反傾銷和反補貼（簡稱“雙反”）調(diào)查申請等等一

68、系列發(fā)達國家光伏補貼政策的調(diào)整與對本國光伏企業(yè)實施貿(mào)易保護，對我國光伏產(chǎn)品的市場格局帶來嚴重沖擊， 造成了大量的企業(yè)倒閉。</p><p>　　(4)我國政府對光伏行業(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，并出臺了一系列政策：2009 年3 月23 日，中央財政部、住房和城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合發(fā)布了《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意

69、見》與《太陽能光電建設應用財政補助資金管理辦法暫行辦法》。2009 年7 月16 日，財政部、科技部及國家能源局共同發(fā)出了《關于實施金太陽示范工程的通知》，其政策配套政策也陸續(xù)出臺，指導相關工作進行。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、各級政府高度關注，諸如國家1.15元/度的上網(wǎng)電價政策出臺，《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》等即將頒布實施，為產(chǎn)業(yè)后續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎。展望2012年，光伏產(chǎn)業(yè)將面臨復雜多變的國內(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，又有供需嚴重失衡，歐美國家“反傾銷、反補貼</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)的重點圍繞降低能耗、降低每瓦生產(chǎn)成本、提高轉換效率等方面，以進一步推進太陽能發(fā)電大規(guī)模商用的進程。技術進步是降低光伏發(fā)電成本、促進光伏產(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)化技術不斷改進等方面，對降低光伏發(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 個多數(shù)量級。光伏產(chǎn)業(yè)和技術的發(fā)展促進了光伏組件成本的下降，從而導致了光伏發(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2.5～3 美元/Wp，2004 年以后因材料緊缺價格有所回升。但之后由于產(chǎn)生過剩影響，價格繼續(xù)下降，隨著組件成本的下降，在未

73、來，入網(wǎng)電價平均價格將接近目前民用電力價格，自上世紀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)電技術研究工作，并相繼投資建造光伏并網(wǎng)試驗性電站，規(guī)模從100KW到1MW不等。試驗結果在技術方面較為成功，但在經(jīng)濟性方面不盡如人意。高額的發(fā)電成本使電力公司望而卻步。我國也在 2009 年進行了首次光伏并網(wǎng)電站招標，由于業(yè)內(nèi)企業(yè)的積極參與，該項目裝機容量由計劃的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了薄膜電池的產(chǎn)業(yè)化進程。非晶硅太陽電池因其材料消耗少、制造能耗第、結構重量輕等特點得到重視，具有很大發(fā)展?jié)摿?，其產(chǎn)品穩(wěn)定效率達到5％-7%。2006 年全球薄膜電池總產(chǎn)量達到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)建立太空超級太陽能電站</p><p>　　因為外太空沒有空氣，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年美國就做過實驗，成功進行了通過微波向模擬直升機提供電力的實驗，日本、歐洲、加拿大等國相繼也對此做了研究，但是此項目技術復雜，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現(xiàn)有實用價值的超級太空電站。</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計成真空的，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，是目前研究的一個熱點。</p><p>　　1.3 太陽能系統(tǒng)與各個模塊介紹</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)中價值最高的部分。其作用是將太陽能轉化為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質量和成本。</p><p>　　圖1-12 太陽能電池組件外觀圖及內(nèi)部結構圖

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系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項。[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將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。 </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載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉換成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)按大類分為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，獨立光伏發(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、點是用電負載是直流負載，對負載使用時間沒有要求，負載主要在白天使用，太陽能電池與用電負載直接連接，有陽光時就發(fā)電供負載工作，無陽光時就停止工作，系統(tǒng)不需要使用控制器，也沒有蓄電池儲能裝置，該系統(tǒng)的優(yōu)點是省去了能量通過控制器及在蓄電池地存儲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)最典型的應用就是太陽能光伏消耗，這種系統(tǒng)主要用在移動式光伏充電器。</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、蓄電池以及直流負載組成，有陽光時，太陽能電池工作，在提供負載工作所需電能時不向蓄電池充電，夜間或是陰天時，則由蓄電池向負載供電，這種系統(tǒng)廣泛應用，應用在太陽能手電、太陽能電池手機充電器上、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，它多了一個交流逆變器，用它可以把直流電轉換成交流電，為交流負載提供電能，交直流混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)可以為直流負荷供電，也可以為交流負載供電，這種系統(tǒng)用在家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)上、無是導區(qū)小型發(fā)電站、氣象臺、移動通信站等

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>　　當太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時，可將剩余電能送入公共電網(wǎng)，向電網(wǎng)供電（賣電），當太陽能光伏系統(tǒng)提供的電力不足時，由電網(wǎng)向負載供電（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，但當太陽能光伏系統(tǒng)供電不足時，則由公共電網(wǎng)向負載供電，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燈發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前市場上光伏充電臺燈琳瑯滿目，深受消費者喜愛，但是沒有實現(xiàn)對于太陽能臺燈多功能化，只是初步設計；還有在太陽能電池板的設計上只是簡單的進行連接，沒有進行更加合理的設計；在外形上沒有進行特殊的設計，以便和普通的臺燈加以區(qū)別；在臺燈的發(fā)光上沒有進行無級變亮度的設計，只是開與關，還要考慮接收更多的太陽光，以便使用更多時間。到目前

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

90、大三的時候形成的，但是由于其它方面的原因對于本課題的設計一直停留在紙上。我把目前市面上的太陽能臺燈分成了兩類：[7]</p><p>　?。?）外置式太陽能臺燈</p><p>　　這種太陽能臺燈比較流行，就是直接把臺燈與太陽能電池板與臺燈主體相連，也就是太陽能電池板與臺燈主體分開，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，被廣泛應用，光源功率為0.5～5W

91、，電壓為1.2～6V，可充電電池為一個1300～2600mAh的鉛酸蓄電池（視太陽能電池板的功率大小而定），日照時間5～8小時即可充滿，充滿之后工作時間為2～4小時，亮度只有一開一關，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)、學習、室外等多用途照明，平均使用壽命為100000小時。</p><p>　　圖1-19 外置式光伏臺燈實物</p><p>　　我總結了外置式光伏臺燈

92、的特點,它的特點如下：</p><p>　?。╝）可以適當增加太陽能電池板的功率，使其充電時間縮短；</p><p>　?。╞） 因為不必把電池板固定在臺燈主體上，可以有更多空間安裝大容量的蓄電池；</p><p>　?。╟）因為各個模塊之間都是用導線連接，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>　?。╤）因為太陽能電池板單獨放置，故可做成自動追蹤式太陽能系統(tǒng)，那樣能提高

94、太陽能的利用率。</p><p>　　(2) 內(nèi)置式太陽能臺燈</p><p>　　這種太陽能臺燈在學生中特別流行，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燈主體，更加方便攜帶， 它的主要結構組成為：上殼體、下殼體及按鈕開關、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、LED燈組成，該產(chǎn)品無

95、需更換電池。把太陽能儲存到內(nèi)部蓄電池中，利用LED發(fā)光管，有非常好的照明效果。充電使用時間：在陽光充足時充12個小時，能連續(xù)放電4-5小時。</p><p>　　圖1-20 外置式光伏臺燈實物</p><p>　　我總結了內(nèi)置式光伏臺燈的特點,它的特點如下：</p><p>　?。╝）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，導致充電時間過長；</p><p>　　（g）蓄電池不能使用大容量的，導致工作時間太短；</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，沒有實現(xiàn)多功能化；</p><p>　?。╩）當每次充電時，還得把太陽能臺燈拿到室外去，用的時候再拿回來，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、化石能源對全球環(huán)境造成污染之時，人們開始考慮尋找所能替代化石能源的新興能源，人們注意到了風能、太陽能、水能、核能、生特質能、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換效率的同時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)實現(xiàn)，并被人們看好是有發(fā)展前途的能源，盡管暫時在發(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世紀光伏發(fā)電會進入一個新的時代，技術會更加成熟，市場會更加的完善。</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電具有非常重要的現(xiàn)實意義:</p><p>　?。╝）實現(xiàn)能源的多元化利用，不會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>　?。╟）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)機會，從而解決大量人員的就業(yè)問題；</p><p>　　（e）光伏發(fā)電可以有效緩解能源危機。</p><p>　　1.6 本課題的創(chuàng)新點</p><p>

101、;　　（a）可以把本設計中各個部件做成模塊化，可以隨意的拆開與組合，只要型號相配即可，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，這是一種相當大的思想創(chuàng)新，靈感來自于美國對于輕武器的模塊化設計，在作戰(zhàn)時，可以根據(jù)需要，隨意進行組裝，以達到不同的戰(zhàn)術要求，達到最佳作戰(zhàn)效果。</p><p>　　（b）可以把太陽能電池板與臺燈主體之間的連線適當放長，把太陽電池板放到室外，而不需要每天充電時來回的搬動，形成了光伏系統(tǒng)使用的方便性。</p

102、><p>　?。╟）在蓄電池的外部設計USB充電電路，可以對手機、MP3、MP4、MP5等電子產(chǎn)品進行充電，實現(xiàn)了光伏系統(tǒng)的多功能化。</p><p>　?。╠）本設計中沒有用到逆變器，因為在光伏系統(tǒng)設計中，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，加上我們所選的負載為直流負載，也就很好的解決了這個問題。 </p><p>　?。╡）實現(xiàn)了燈光

103、亮度的有級調(diào)節(jié)，可以有兩個亮度，需要高亮度時可以閉合兩個開關，18個LDE燈同時工作，不需要時只要閉合其中的一個開關即可滿足正常工作需要。</p><p><b>　　1.7 本章小結</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,因為光伏行業(yè)目前發(fā)展很快,也是一個熱門行業(yè),盡管說現(xiàn)在光伏行業(yè)有了一些波動,但是從長遠來看這并不影響光伏行業(yè)

104、未來的發(fā)展,我認為它是一個很好的機會,對市場進行必要的整合,形成更加合理的市場結構,并且讓人們意識到?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)電早是實現(xiàn)，開戶人類能源之門的新時代。本章重點介紹：</p><p>　?。╝）發(fā)展太陽能的必要性及其重要現(xiàn)實意義；</p><p>　?。╞）太陽能的應用方式與優(yōu)缺點；</

105、p><p>　　（c）太陽能的過去、現(xiàn)在和未來；</p><p>　?。╠）重點總結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)的各個模塊的介紹；</p>

106、<p>　　（h）目前市場上光伏臺燈的現(xiàn)狀。</p><p>　　2 本課題的設計部分</p><p>　　2.1本設計的整體設計</p><p>　　2.1.1太陽能臺燈系統(tǒng)整體設計框圖，</p><p>　　圖21 光伏臺燈系統(tǒng)框圖</p><p>　　本設計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。太陽能電池模塊負責把太陽能轉換成電能，濾波穩(wěn)壓電路A負責把市電濾波、降壓成蓄電池充電所要求的電壓對蓄電池進行充電工作；濾波穩(wěn)壓電路B負責把太陽能電池板轉換過來的有雜波的電流過濾和降低電壓，以達到蓄電池充電壓要求，給蓄電池進行充電；過充過放保護電路模塊主要負責保護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