词条 | 家用太阳能光伏发电 |
释义 | 光伏发电是根据光生伏打效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源可以无处不在。 家用太阳能光伏发电分类英文名称:Solar photovoltaics (PV) 太阳能发电分光热发电和光伏发电。不论产销量、发展速度和发展前景、光热发电都赶不上光伏发电。可能因光伏发电普及较广而接触光热发电较少,通常民间所说的太阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电,简称光电。 太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程,通常叫做“光生伏打效应”,太阳电池就是利用这种效应制成的。 当太阳光照射到半导体上时,其中一部分被表面反射掉,其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光,当然有一些变成热,另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞,于是产生电子-空穴对。这样,光能就以产生电子-空穴对的形式转变为电能、如果半导体内存在P-n结,则在P型和n型交界面两边形成势垒电场,能将电子驱向n区,空穴驱向P区,从而使得n区有过剩的电子,P区有过剩的空穴,在P-n结附近形成与势垒电场方向相反光的生电场。 光生电场的一部分除抵销势垒电场外,还使P型层带正电,n型层带负电,在n区与p区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势。若分别在P型层和n型层焊上金属引线,接通负载,则外电路便有电流通过。如此形成的一个个电池元件,把它们串联、并联起来,就能产生一定的电压和电流,输出功率。 太阳能光伏发电技术与应用就是将太阳光辐射能通过光伏效应直接转换为电能,称为太阳能光伏发电技术。太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器和用户负载等组成。 其中,太阳能电池组件和蓄电池为电源系统,控制器和逆变器为控制保护系统,用户负载为系统终端。从上世纪7O年代中期开始地面用太阳电池商品化以来,晶体硅就作为基本的电池材料占据着统治地位。以晶体硅材料制备的太阳能电池主要包括:单晶硅太阳电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池和薄膜晶体硅电池。单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但是成本较高;非晶硅太阳电池具有生产效率高,成本低廉,但是转换效率较低,而且效率衰减得比较快;多晶硅太阳能电池则具有稳定的转换效率。而且性能价格比最高;薄膜晶体硅太阳能电池近年有了快速发展,但现在还占不到光伏发电的6%。从目前来看,薄膜电池虽有很好的发展潜质,但单晶硅与多晶硅电池仍是较长时间内的主流产品。太阳能光伏发电技术日新月异,企业转换率已达17%,实验室转换率已达24.7%,每年的平均增长速度超过0.2%以上。 由于太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得、无机械转动部件、故障率低、维护简便、无人值守、建站周期短、规模大小随意和无需架设输电线路、方便与建筑物结合等特点,它已成为太阳能发电最基本、最普遍和最有前景的应用形式。 几种常见的应用无极灯无极路灯的发光原理是:在输入一定范围的电压后,高频发生器产生的2.65MHz高频恒电压发给功率耦合器,由功率耦合器在玻壳的放电空间内建立静电强磁场,对放电空间内的大气进行电离,并产生强紫外光,玻璃泡壳内壁的三基色荧光粉受强紫外光的激励发光。 在电源设计上,由于采用APFC电源控制技术和采用IC技术,一方面使得电源的功率因数高达0.95以上;另一方面使得高频发生器始终以高频恒电压点灯。所以,输入的电源电压在一定范围内波动时,其发光亮度不变。又由其点灯频率高达2.65MHz,长期以来,普通荧光灯的频闪问题被彻底解决,在此灯光下工作和学习,人眼再不疲劳感觉!因此,防爆无极灯是典型的环保、节能、健康型、具有无限应用前景的新一代高科技照明光源产品。 绿色无极灯以其高光效(系列光效≥63Lm/w)、高显色性(≥80)、长寿命(≥5万小时)、无频闪(工作频率2.65MHz)、真环保(不含液态汞),可立即启动和再启动,不怕震动,可在任意方向安装等优势成为绿色照明新秀。在电气设计上,它采用了有源功率因数补偿(APFC,n≥0.98),在电源电压大范围变动下能恒压供电,输出稳定的光通量。输入端的净化电路和防辐射处理使电磁干扰EMC完全符合国家检测标准。由于其启动电压、电流和正常工作电压电流基本一样,因此特别适合用于太阳能路灯系统,是专门为太阳能系统开发的新型光源。由于灯泡体内无灯丝,因此具有超常使用寿命,长达100000小时。此外,由于灯泡的发光涂层为三基色粉,发光柔和,眩光大大降低。 使用寿命和照明相同的情况下,高频等离子无极灯比其他灯(还不包括其他方面)可以直接节省电费使用成本: 比白炽灯低72%--73% 比节能灯低20%--30% 比荧光灯低11%--28% 比高压汞低59%…… 高频无极放电灯不需或较少维护,具有高可靠性.使用寿命高达80,000小时与其他灯相比较: 是白炽灯的60倍; 是节能灯的12倍; 是荧光灯的12倍; 是高压汞灯的20倍 高频无极放电灯的超长寿命从而大大减少了维修烦恼和更换次数,节省了材料成本和人工费用,并能确保长期正常使用。 高频无极灯以其高光效(系列光效≥63Lm/w)、高显色性(≥80)、长寿命(≥5万小时)、无频闪(工作频率2.65MHz)、真环保(不含液态汞),可立即启动和再启动,不怕震动,可在任意方向安装等优势成为绿色照明新秀。在电气设计上,它采用了有源功率因数补偿(APFC,n≥0.98),在电源电压大范围变动(160W~265W)下能恒压供电,输出稳定的光通量。输入端的净化电路和防辐射处理使电磁干扰EMC完全符合国家检测标准。此外,由于灯泡的发光涂层为三基色粉,发光柔和,眩光大大降低。 实例:WJ50T2700K,表示无极灯、50W、T型灯泡、色温2700K led发光二极管LED光源在照明领域的应用,是半导体发光材料技术高速发展及“绿色照明”概念逐步深入人心的产物。“绿色照明”是国外照明领域在上世纪80年代未提出的新概念,我国“绿色照明工程”的实施始于1996年。实现这一计划的重要步骤就是要发展和推广高效、节能照明器具,节约照明用电,减少环境及光污染,建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统 一、 LED照明概念 LED(Light Emitting Diode),又称发光二极管,它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。 (一) LED的发展历史 应用半导体P·N结发光源原理制成LED问世于20世纪60年代初,1964年首先出现红色发光二极管,之后出现黄色LED。直到1994年,蓝色、绿色LED才研制成功。1996年由日本Nichia公司(日亚)成功开发出白色LED。 LED以其固有的特点,如省电、寿命长、耐震动、响应速度快、冷光源等特点,广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域,在我们的日常生活中处处可见,家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制,无法作为通用光源推广应用。近年来,随着人们对半导体发光材料研究的不断深入,LED制造工艺的不断进步和新材料(氮化物晶体和荧光粉)的开发和应用,各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展,其发光效率提高了近1000倍,色度方面已实现了可见光波段的所有颜色,其中最重要的是超高亮度白光LED的出现,使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出,高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后,最伟大的发明之一。 (二) LED发光原理 发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体—晶片的面积为10.12 mil ( 1 mil = 0.0254平方毫米),目前国际上出现大晶片LED,晶片面积达40 mil。其发光过程包括三部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。 LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前,已商品化的白光LED多是二波长,即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED,即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光,它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。 (三) LED光源的基本特征 1、发光效率高 LED经过几十年的技术改良,其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦,荧光灯50~70流明/瓦,钠灯90~140流明/瓦,大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50~200流明/瓦,而且其光的单色性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有色可见光。目前,世界各国均加紧提高LED光效方面的研究,在不远的将来其发光效率将有更大的提高。 2、 耗电量少 LED单管功率0.03~0.06瓦,采用直流驱动,单管驱动电压1.5~3.5伏,电流15~18毫安,反应速度快,可在高频操作。同样照明效果的情况下,耗电量是白炽灯泡的五分之一,荧光灯管的二分之一。日本估计,如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯,每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例,同样效果的一支日光灯40多瓦,而采用LED每支的功率只有8瓦,而且可以七彩变化。 3、使用寿命长 采用电子光场辐射发光,灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达5~10年,可以大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。 4、安全可靠性强发热量低,无热辐射性,冷光源,可以安全抵摸:能精确控制光型及发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度,调整发光方式,实现光与艺术结合。 5、有利于环保 LED为全固体发光体,耐震、耐冲击不易破碎,废弃物可回收,没有污染。光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便薄短小型照明产品,也便于安装和维护。当然,节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因,也许LED光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得4~9年中每年几倍的节能净收益期。二、LED照明光源技术的应用前景及趋势 长期以来,由于LED光效低的原因,其应用主要集中在各种显示领域。随着超高亮度LED(特别是白光LED)的出现,在照明领域的应用成为可能。据国际权威机构预测,二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代,被称为第四代新光源。 (一)前景及发展趋势 目前,照明消耗约占整个电力消耗的20%,大大降低照明用电是节省能源的重要途径,为实现这一目标,业界已研究开发出许多种节能照明器具,并达到了一定的成效。但是,距离“绿色照明”的要求还远远不够,开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测,美国55%的白炽灯及55%的日光灯被LED取代,每年节省350亿美元电费,每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100%的白炽灯换成LED,可减少1~2座核电厂发电量,每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25%的白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代,每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制“21世纪计划”,针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。近年来,日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有LED照明产品问世。世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等也投入大量的人力物力进行LED照明产品的研究开发和生产。美国GE公司和EMCORE公司合作成立新公司,专门开发白光LED,以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发LED照明系统。台湾目前的LED产量仅次于日本列在美国之前,从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。 LED发展历史已经几十年,但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛发展,其发光效率的逐步提高,LED的应用市场将更加广泛,特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,LED在照明市场的前景更备受全球瞩目,被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场,也将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。 (二)照明应用中存在的主要技术问题 近年来,LED的发光效率正在逐步提高,商品化的器件已达到白炽灯的水平,景观灯采用的白色LED发光效率接近荧光灯的水平,并在稳步增长中。但是,在照明普及应用方面仍存在一些技术性问题:一是光通量有待进一步提高。采用LED作为照明光源,必须可以发出更多的光,必须具有更高的能量效率。 二是LED发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光的成分,给人一种温暖的感觉。而白光LED发出的白光带有蓝色光的成分,在这种光的照明下,人们的视觉不很自然。三是价格较高。这是影响LED照明普及的主要原因。但是,近年来出于晶片技术的改良,制造成本正在急剧下降,近三年来LED的价格下降了近50%,其正朝着高效率、低成本的方向发展,这为LED在照明领域的应用提供了有利条件。此外,较好的性价比也可以弥补成本价格方面的不足。三、LED照明技术在灯光环境中的应用 由于LED光源具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强,有利于环保等特性,近几年来在城市灯光环境中得到了广泛的应用。目前已应用于数码幻彩、护栏照明、广场照明、庭院照明、投光照明、水下照明系列。许多城市利用LED光源照明技术应用于城市灯光环境建设中,产生了良好的效果,积累了丰富的经验。如广州电力大厦、广州鹤洞大桥、广州工商行大厦、珠海迎宾南路灯光工程、东莞中心城区灯光工程、郑州河南医科大立交桥、上海延安路灯光工程、湖南常德市丹阳天桥、南通市通讯塔灯光工程等。 随着全国城市化的进一步发展,灯光环境(包括路灯、景观灯、艺术灯等)建设领域将不断扩大,LED光源的应用也将不断发展。LED作为第四代新光源,在城市景观灯建设领域中已得到了有效的应用,但要在路灯建设和维护中取代大功率的高压钠灯、高压汞灯、金卤灯等光源,还需进一步的研究和探讨,认真解决LED光源在照明应用中存在的技术问题,还需LED光源生产厂家结合路灯行业的实际情况,生产符合路灯建设和维修所需的新产品,使第四代新光源在城市照明建设中发挥更大的作用。 太阳能路灯专用高压钠灯直流24V(12V)输入到电子镇流器,输出低频(或高频)供给灯泡,高压脉冲启动灯 由于是电子镇流器点灯,对灯泡的寿命大有益处,可提高灯泡寿命30﹪以上(前提是电子镇流器 必须有可靠的设计和质量),如配用我公司的电子镇流器,对灯泡和电器都将有益处。 双电弧管高压钠灯的优点: 1.使用寿命特别长,是单管的两倍。 2.两管交替使用,重新启动后自动更换另一根灯管工作。 3.遇到突发情况后,立刻就可以重新启动。 4.有一只电弧管坏仍能保亮。 5.适用于对光源使用寿命要求较高及不易更换维修的场所。 太阳能路灯专用低压钠灯低压钠灯相比常用光源,同样的光通 量及照度,节电可达50%以上 。由于低压钠灯的发光管密封在高真空并涂有红外线反射膜的玻璃壳中,它的发光效率基本不受部环境温度的影响,其辐射光谱纯正、稳定、无杂散光,该波长光线透雾性强,再配上远东优质电子镇流器,使低压钠灯更易于使用在各种电源条件下,尤其适合太阳能路灯、隧道照明及高原高寒等特殊环境地区使用。 低压钠灯发出589.0和589.6nm的单色黄光,其光效最高可达200lm/w,就35W而言,总光通量为4600lm,光效为137lm/w,在低功率电光源产品中光效最高。 寿命为18000小时。 太阳能路灯专用金卤灯金卤灯的最大优点是发光效率特别高,光效高达80~90Lm/W,正常发光时发热少。由于金卤灯的光谱是在连续光谱的基础上迭加了密集的线状光谱,故显色指数特别高,即彩色还原性特别好,可达90%。另外,金卤灯的色温高,可达5000~6000K,专用投影机灯可达7000~8000K(在同等亮度条件下,色温越高,人眼感觉越亮)。 金卤灯因亮度高、体积小,故相对寿命较短。我公司长期致力于金卤灯的研究,致力于做高品质的精品灯,通过严格选材、严格控制生产工艺和采用最先进的设备及最先进的工艺来保证灯的质量,目前我公司生产的金卤灯寿命已经远远超出了同类产品,寿命可达2000h到18000h 。 金卤灯的缺点是启动困难,小功率金卤灯启动困难表现的更为特出。金卤灯启动后亮度系逐渐增加,如果启动能量过大,启动速度过快,会影响灯泡寿命,所以在电路设计时应充分考虑。我公司生产的直流金卤灯电子镇流器充分考虑了金卤灯的这些特性,能确保灯的无害启动和保持优异的工作状态,与我公司生产的灯泡能完美地匹配。 太阳能路灯专用节能灯 特点: 电流小,可大大延长蓄电池的放电时间 光效:40LM/W、 色温:2700K 4000K 64000K颜色:白、红,绿,兰等 寿命:6000H 额定电压: DC12V 、DC24V 电压范围:DC10.8V--DC14.4V 、DC22V-DC28V 规格:3W、5W、7W、9W、11W、13W、15W、18W、 20W、24W、26W、30W、 40W、 45W、65W、 光伏发电理论光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前,单晶和多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。国产晶体硅电池效率在10至13%左右,国外同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。目前,光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源,主要为广大无电地区居民生活生产提供电力,还有微波中继电源、通讯电源等,另外,还包括一些移动电源和备用电源;二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等;三是并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电正在起步阶段。 家用太阳能的各种型号及用途常州澳海机械设备有限公司(常州澳海太阳能科技有限公司)成立于2006年,为澳大利亚外商独资企业,座落于常州国家高新技术产业开发区内。专业从事太阳能光伏产品的研发、生产和其它机电产品、日用百货的国际贸易。公司旗下拥有太阳能事业部、进出口事业部、所罗门分公司、澳洲分公司、非洲分公司和澳大利亚研发中心。该公司以太阳能光伏产品的市场需求为导向,通过与国际国内科研院校的紧密合作,紧密结合不同市场客户的实际需求,并不断地技术创新,使之生产出最适合不同市场需求的高品质产品,并提供良好的售后服务。目前主要从事无电地区的高品质小型家用发电系统、中大型高稳定性发电系统以及各种太阳能灯具、交通信号灯标志和其它太阳能实用产品的设计制造和安装服务。 SP-1210 太阳能系统 适合两个房间的家庭以及学生学习使用,10W太阳能电池板,免维护铅酸电池,2个2W LED灯泡(或者学生用台灯)。使用时间:5个小时/天(允许两个雨天使用) SP-1220 太阳能系统 适合三个房间的家庭,20W太阳能电池板,免维护铅酸电池,2个2W LED 灯泡和1个3.6W LED灯泡。使用时间:5个小时/天(允许两个雨天使用)。 SP-1240 太阳能系统 适合4个房间的家庭,40W太阳能电池板,免维护铅酸电池,2个2W LED 灯泡和2个3.6W LED灯泡。使用时间:5个小时/天(允许两个雨天使用)。 SP-1260 太阳能系统 适合5个房间的家庭60W太阳能电池板,55AH 免维护铅酸电池2个 3W LED 灯泡和3个 5W LED灯泡。使用时间:5个小时/天(允许两个雨天使用)。 SP-1280 太阳能系统 适合5个房间的家庭80W太阳能电池板,65AH 免维护铅酸电池,2个 3W LED 灯泡和3个 5W LED灯泡以及电视DVD系统(14”LCD 电视带DVD功能)。使用时间:5个小时/天(允许两个雨天使用)。 SP-24200 太阳能系统 适合5个房间的家庭80W太阳能电池板,65AH 免维护铅酸电池,2个 3W LED灯泡和3个 5W LED灯泡以及电视和DVD系统(21”彩色电视机及DVD播放机)。使用时间:5个小时/天(允许两个雨天使用)。 |
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