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太阳能灯具近几年我国的光伏产业得到了迅猛发展，太阳能电池板装配方便，大小、功率、外观可以根据需要任意调整，不像其他的可再生能源的发电技术需要庞大的成套设备，各种美观实用的太阳能灯具便应运而生。太阳能灯具出口业务的销售对象主要是欧美、日本等发达国家以及东南亚一些发展中国家，年销售额达5亿多人民币（2010年数据），市场潜力十分巨大，目前我国太阳能灯具的生产厂家主要集中在广东、江苏和浙江等地。一、太阳能灯具的工作原理概述：太阳能系统的工作原理：太阳能路灯是利用太阳能电池产生伏特效应的原理工作。白天时，太阳能电池吸收太阳能光子能量产生的电能通过控制器向蓄电池组充电，当夜幕降临时或灯具周围的光照程度较低时，蓄电池提供电力给直流灯负载。直流控制器能够在任何情况下，包括阳光充足或者是长期阴雨天气下，都能确保蓄电池不因为过充或过放而发生破坏，同时具备光控、声控、温度补偿、和防雷、反极性保护等功能。二、太阳能灯具的结构：太阳能灯具的结构一般包括太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、光源等四部分。太阳能灯具与普通灯具的主要区别是增加了发电系统、储能系统和控制系统，为了将四部分有机的结合起来并对重要的元器件进行保护，各种不同的灯具根据需要还有灯头、底座、灯杆（内含蓄电池储存室、控制器储存室）、导线等。太阳能灯具由如下四种结构组成：1.太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中运用价值最高的部分。它的作用是将太阳的辐射能转换为电能，或者是送到蓄电池内储存起来。在大多太阳能电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池等三种。在太阳光充足，日照良好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，并且价格比单晶硅太阳能电池低。而在阴雨天比较多、阳光相对不是太充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。2.太阳能控制器：在太阳能灯具中，一个性能优良的充放电控制器是必不可少的。为了延长蓄电池的使用寿命，必须对它的充放电条件进行限制，来防止蓄电池过充电或者深度充电。在温差较大的地方，合格的控制器应还具有温度补偿功能。同时太阳能控制器应建有路灯控制功能，包括光控和时控，并要具有夜间自动切控负载功能，以便于阴雨天延长路灯工作时间。3.蓄电池：由于太阳能光伏发电系统的输入能量非常不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。蓄电池一般种类有铅酸蓄电池、Ni—cd蓄电池、Ni—H蓄电池。蓄电池容量的选择大多要遵循以下几个原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明所需要的电能量。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，而蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时也会造成浪费。蓄电池应与太阳能电池用电负荷相匹配。可用一种简单方法来确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20～30％，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为好。4.光源：太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的一个重要指标，一般太阳能灯具采用LED光源、低压节能灯、低压钠灯和无极灯。目前多数太阳能灯具选用LED作为光源。LED寿命长，可以达到100,000小时以上，工作电压低，非常适合应用在太阳能灯上。另外，LED有低压直流供电，光源控制成本低，调节明暗，频繁开关都是可能的，并且不会对LED的性能产生不良影响。控制颜色，改变光的分布，产生动态幻景都是可能的。三、太阳能灯具结构组件工作原理详述：太阳能灯具利用太阳能组件发电、蓄电池储电、控制器控制蓄电池的充电放电来工作，灯头的功能主要是保护光源，防尘、防水、装饰、增加路灯配光性能；光源起照明作用；底座固定太阳能灯具；灯杆支撑太阳能电池组件和灯头，保护蓄电池和控制器。根据控制器控制方式的不同可分为光控和时控两种。光控：白天，当阳光照射到太阳能电池表面，太阳能电池的光伏效应产生电能，电能通过导线传送到控制器，控制器检测蓄电池的电压情况，进行充电；夜晚，光线逐渐减弱，太阳能电池的工作电压，电流不断下降，当工作电压小于控制器规定的充电电压时，太阳电池充电结束，同时放电开始，直到第二天太阳能电池产生电压大于控制器规定的电压时，放电结束。由此不断循环，这就是太阳能灯具的光控原理时控：通过其内部时钟来控制灯的工作时间。定点亮灯，到达控制时间关闭。这两种控制方式各有利弊。时控更加节约能源，但在天气突然变化时，通过时控控制的灯具不能即时点亮，满足照明的需求，而且一年四季均采用一个时间开灯也不科学，因此现在绝大多数的太阳能路灯均采用光控加时控的方式四、太阳能灯的种类及用途：1.家用照明灯：与普通LED灯相比，太阳能灯内置锂电池或铅酸蓄电池，外接一块或多块太阳能板对其充电，一般充电时间为8小时候左右，使用时长达8-24小时。一般带充电或遥控功能，外形根据用户需求各异。2.信号灯：航海、航空和陆上交通信号灯的作用至关重要，许多地方电网不能供电，而太阳能信号灯可解决供电问题，光源以小颗粒定向发光的LED为主。取得了良好的经济效益和社会效益。3.草坪灯光源功率0.1~1W，一般采用小颗粒发光二极管（LED）作为主要光源。太阳能电池板功率为0.5~3W，可采用1.2V镍电池。4.景观灯：应用于广场、公园、绿地等场所，采用各种造型的小功率LED点光源、线光源，也有冷阴极造型灯来美化环境。太阳能景观灯可以不破坏绿地而得到较好的景观照明效果。5.标识灯：用于夜晚导向指示、门牌、路口标识的照明。对光源的光通量要求不高，系统的配置要求较低，使用量较大。标识灯的光源一般可采用小功率LED或冷阴极灯。6.路灯：应用于村镇道路和乡村公路，是目前太阳能光伏照明装置主要应用之一。采用的光源有小功率高压气体放电（HID）灯、荧光灯、低压钠灯、大功率LED。由于其整体功率的限制，应用于城市主干道上的案例不多。7.杀虫灯：应用于果园、种植园、公园、草坪等场所。一般采用具有特定光谱的荧光灯，比较先进的使用LED紫光灯，通过其特定谱线辐射诱杀害虫。8.手电筒：采用LED作为光源，可以在野外活动或紧急情况时使用。9.庭院灯：应用于城市道路、商住小区、公园、旅游景区、广场等照明及装饰。也可以根据用户需要将上述的市电照明系统改成造成太阳能照明系统。五、太阳能灯具的优点：安装方便：现在绝大部分普通的公共照明工程的作业都比较复杂，灯具安装前须要控制地基、开挖缆沟、铺设暗管、穿线，安装完毕后调试灯具、回填电缆沟，一般线路长，成本高。如果安装地段的公路已经修好，有时就会破坏路面，影响交通，如果需要穿过湖泊、沟渠、山坡，操作难度就更大，耗费人力物力更多。而每个太阳能灯具就是一个独立的系统，安装时根据灯具制作地基，不用架线、挖沟，安装简便。安全可靠：绝大部分普通的公共照明工程采用220V交流电，灯杆大部分采用金属材料。如果出现电线破损、连接部件漏电等问题，对居民的生活和人身安全带来一定的影响，而太阳能灯具的电压均低于36V，即使出现漏电情况也不会对人体造成损害，非常安全。太阳能灯具为绿色环保产品六、太阳能灯具的缺点：1.成本高由于太阳能灯具增加了太阳电池组件（约35元/W）和蓄电池，产品成本增加30%-60%。太阳能灯具大多采用太阳能电池组件高置式，即将电池板安装在灯杆高位，这样既减少建筑物或者树木的遮挡，也能保证电池板的安全，不会失窃，但是电池板的重量一般比较重，如100W的电池组的重量10-15kg，为了保证性能可靠，灯杆的承载能力就要相应的提高，尤其是太阳能路灯，为了保证路面的亮度达到要求，电池板一般会很大，在风比较大的地区，对灯杆的选材和结构都要提出更高的要求，灯杆一般设计的比较粗，这样也会增加产品成本。2.气候、地理条件限制由于太阳能灯具的能量主要来自于太阳辐照，灯具是否好用与安装地区的太阳辐照有直接关系。在光照不是很好的地区虽然可以适当的增加电池板的功率和蓄电池的容量，使灯具保证7–10个阴雨天正常工作，但这样势必会增加产品的成本，这对于本来就不具有价格竞争力的太阳能灯具无疑是不可取的。即使在光照很好的地区，也不是任何地点都能安装太阳能灯具，在树阴下、房屋后、高大建筑物旁，如果不能保证太阳能灯具的电池组件在上午九点到下午三点无遮挡，那么这些地点就不能直接安装太阳能灯具，可以采用独立小型光伏发电系统将太阳电池组件和光源分开。3.配件寿命太阳电池组件的额定寿命25年，现在铅酸电池的额定寿命3–5年，胶体蓄电池的额定寿命6–8年。蓄电池埋于地下或安装在灯杆上，由于周围环境温度、湿度比较大，条件比较恶劣，往往不到额定寿命就需要更换。更换配件也将增加产品的使用成本。七、中国能源结构和太阳能灯具市场：1.中国的能源结构：如下表：煤炭石油水力天然气核能70%21%5%3%1%中国的能源70%以上都是依靠煤炭。煤炭加上石油占90%以上。而这两种能源再加上天然气都是生产二氧化碳的罪魁祸首，同时这三种主要能源皆为不可再生能源。在所有能源中唯一取之不尽的只有太阳能。2.中国的太阳能：由于中国的地理位置，中国拥有非常丰富的太阳能资源。全国各地的年太阳辐射总量为3340-8400MJ/m2。从全国太阳能年辐射总量的分布来看，青藏高原和西北地区、华北地区、东北大部分地区以及云南、广东、海南等部分低纬度地带的年太阳辐射总量都在5000MJ/m2以上，是我国太阳能资源丰富或较丰富地区。而长江流域以及四川贵州等东中部地区太阳能资源较差。3.中国太阳能市场：中国在太阳能电池板的生产方面占全球第一位。然而中国自己的装机容量却少得可怜。目前中国太阳能发电只有8千瓦左右，只占总发电量的0.01%。中国生产的太阳能电池板95%用于出口，而留给自己使用的只有5%。而德国的地理位置只相当于中国的哈尔滨漠河的纬度，其太阳能只相当于最差的第五类。但德国在2007年的发电量就已经达到270万千瓦，占全球太阳能发电量的55%。中国可以说是太阳能电池板生产的巨人，使用的侏儒。近些年，虽然也在规划增加可再生能源的投入，包括太阳能在内。但是所规划的数量和增速都少得可怜。为什么会出现这种情况呢？显然这并不是因为中国在技术上落后，其根本原因是：进出口方面，完全是市场经济的法则在支配，国外有这方面的需求，有市场，所以就能出口，而在国内则完全是由计划经济所支配，国家不定货，就没有市场。这也是中国太阳能发电事业落后的症结所在。4．太阳能发电的发展途径：1)建立大型的太阳能发电站。最理想的地点是沙漠地区，而沙漠还要靠近大城市。太阳能发电是低压直流电，在远距离输电上还要变成高压电输送。这样一个小型的太阳能发电站（10万千瓦）还要投资7亿6千万美元。所以绝不可能在中国全面推广。2)欧美太阳能屋顶计划。个人投资+政府补助。但由于中国的住房大多没有私人的屋顶，所以这种途径在中国也是无法推行的。这样看来以上两种途径都不适合于中国的国情。在中国最有希望快速普及的可能就是太阳能LED路灯工程了。因为首先它不需要大型场地，而且是自产自销，它不需要远距离输配电，甚至连逆变器也不需要，LED也只要低压直流供电。4.中国太阳能LED灯的市场：据统计，中国现在有路灯总数大约一亿盏以上，并以每年20%的速度增长，假如这一亿盏路灯可以折合成为6000万盏250瓦的路灯，再假设这6000万盏路灯全部改成太阳能LED路灯，那么总共可以节约1500万千瓦的功率。而三峡水电站在2007末的发电量为616.03亿度电。因此把全国的路灯全部改为太阳能路灯后所节省的电量大于一个三峡水电站一年的发电量。而三峡工程总投资超过1800亿元，在加上配电工程的400亿，总共2200亿投资。而且还有一百多万的移民问题，再加上对生态环境破坏很多不可预测的问题。2008年全球太阳能LED路灯的市场规模已经达到10.4亿美元，而中