led光伏户外照明系统可行性分析报告

下载后可任意编辑，修改下载后可任意编辑，修改PAGE1-目录第一章总论 -4-1.1项目背景 -4-1.2项目目标产品及主要优势 -5-1.2.1目标产品 -5-1.2.2主要优势 -5-1.3项目可行性研究依据 -7-第二章项目国内外现状、项目意义 -7-2.1本项目目标产品国外发展现状与趋势 -8-2.1.1国外光伏发电研究历程 -8-2.1.2国外光伏产业发展情况 -9-2.1.3国外LED光源研究历程 -12-2.1.4国外LED光源照明产业发展状况 -13-2.2本项目目标产品国内发展现状与趋势 -15-2.2.1我国光伏产业发展现状及优惠政策 -15-2.2.2我国LED光源应用现状与趋势 -17-第三章我省行业技术背景、项目对我省经济、社会发展的重要意义 -20-3.1我省太阳能资源情况及发展光伏产业的优势 -20-3.1.1青海省太阳能资源情况 -20-3.1.2我省光伏产业现状及发展规划 -21-3.2我省LED产业发展状况及趋势分析 -25-第四章市场分析 -25-4.1产品主要应用的市场领域 -25-4.2产品市场供应现状 -27-4.3产品市场需求现状及预测 -29-4.3.1LED路灯市场分析与预测 -30-4.3.2LED景观灯市场分析与预测 -33-第五章项目技术可行性分析 -34-5.1项目基本原理及关键技术 -34-5.1.1太阳能LED户外照明系统 -34-5.1.2太阳能电池组件 -36-5.1.3蓄电池 -38-5.1.4LED的应用研究 -39-5.1.5太阳能充放电控制器 -42-5.1.6太阳能LED户外照明系统的优化配置 -43-5.2生产流程 -46-5.2.1LED生产流程 -46-5.3主要技术参数 -51-第六章项目建设方案 -53-6.1建设规模 -53-6.2拟解决的关键技术 -53-6.3主要设备选型 -56-6.4项目产品的经济寿命期 59第七章厂址选择 607.1厂址选择 607.1.1地点与地理位置 607.1.2土地利用现状 607.2场址建设条件 607.2.1自然条件 607.2.2外部建设条件 637.3产业基础条件 65第八章主要原辅材料、燃料动力供应 68第九章总图运输与公用辅助工程 699.1总图布置 699.1.1总平面布置原则 699.1.2总平面布置 699.1.3竖向布置 699.1.4道路设计 699.1.5厂区绿化 709.1.6总图工程费用 709.2公用辅助工程 719.2.1给排水工程 719.3供电工程 749.4通讯设施 759.5采暖通风 759.6维修设施 779.7仓储设施 779.8自控系统 78第十章节能节水 7810.1节能措施 7810.1.1设计依据 7810.2节能措施 7910.3能源管理 7910.4节水措施 8010.4.1节水措施 8010.4.2管理措施 80第十一章环境影响评价 8011.1场址环境条件 8111.2项目建设和生产对环境的影响 8111.2.1项目建设对环境的影响 8111.2.2项目生产对环境的影响 8411.3环境保护措施方案 8511.3.1施工期环境保护措施 8511.3.2生产期环境保护措施 8611.4环境影响评价 8711.5生态环境影响评价 87第十二章劳动安全卫生与消防 8812.1危害因素分析 8812.1.1有毒有害物品的危害 8812.1.2危险性作业的危害 8812.2安全措施 8812.2.1生产废气安全措施 8812.2.2危险性作业防范措施 8912.3工业卫生 9012.3.1防尘措施 9112.3.2防噪声 9112.3.3给水卫生 9212.3.4职业病防护和卫生保健措施 9212.3.5消防设施 92第十三章组织机构与人力资源配置 94第十四章项目实施进度 94第十五章投资估算及资金筹措 95第十六章财务评价 95第十七章效益分析 95第十八章风险分析 95第十九章可行性研究结论与建议 95第一章总论1.1项目背景随着生产的发展和社会的进步，电力行业在人类的生产、生活、科研等领域起到越来越重要的作用。现有的电力资源不能完全满足人类日益增长的生产、生活需要；而且地球留给人类的资源也是有限的。所以，节能、环保、防恐、防灾是摆在电力行业面前最主要的、永恒的话题。而照明耗电在各个国家的总发电量中占有很大比例。我国照明消耗约占整个电力消耗的20％。据统计，我国每年仅照明用电就有2000亿至3000亿度，如果全部用LED光源代替，每年至少可节电1600亿度。为此，照明节电具有重要意义。1998年1月1日我国颁布了节能法，其中包括照明节电。因此，“绿色照明工程”应运而生。利用太阳能发电是集开发利用绿色可再生能源、改善生态环境、改善人民生活条件于一体而面向21世纪人类发展的重大课题;同时又是集光电子半导体、电力电子、现代电力系统、电机学、电化学和现代控制理论等高新技术于一体的交叉科研课题。它具有巨大的经济、政治和社会效益，同时又含有丰富的学术研究价值和基础理论问题。充分开发太阳能是世界各国政府可持续发展战略决策。在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势。正是基于光伏照明和LED光源的各自优势，本项目将两者结合取代传统光源应用于光伏照明系统，彻底地解决了传统的光伏照明系统存在的交流逆变不可靠、灯管寿命短、耗电量大、效率低等缺点。应用太阳能与LED结合是人类照明的发展方向，它为人类“绿色照明工程”开辟了广阔的道路。所以，LED光伏照明系统的开发具有重要的现实意义。可以预见LED光伏照明产业将是一个大有发展前途的高新技术产业，不仅是经济的一个新的增长点，同时将会给社会环境和人类的生活带来巨大的变革。1.2项目目标产品及主要优势1.2.1目标产品高效LED光伏户外照明系统。1.2.2主要优势LED的工作电流是直流，且工作电压较低。当利用常规供电系统(交流电，110v，220v，380v等)作为LED的电源时，必须将电源转变成低压、直流电才能使用。这不仅增加了照明系统成本，同时又降低了能源的利用率。太阳电池是直接将光能转化为直流电能的，且太阳电池组件可以通过串、并联的方式任意组合，得到实际需要的电压。这些特点恰恰是与LED相匹配而传统供电系统所无法达到的。如果将太阳电池与LED相结合，将无须任何的逆变器进行交、直流或高、低压电的转换。这种系统将获得很高的能源利用率、较高的安全性能和可靠性。所以，利用清洁的、取之不尽、用之不竭的太阳能为能源，与功耗低、寿命长(10万小时)、光效高(2005年达50——80、2010年可达100——120、反应速度快、环保的LED相结合，将在直流低压条件下实现节能、环保、安全、高效的照明系统。太阳电池与LED可实现十分完美的结合。LED光源用于光伏照明的独特优势：（1）太阳能电池是将太阳能转化为电能的半导体器件PN结，而LED是一种将电能转化为可见光的半导体器件PN结，因此作为集成了太阳能光伏发电和LED光源的照明系统，从PN结发电，再到PN结发光是新一代能源和新一代光源的完美结合。两者同为直流工作状态，具有电压低并能互相匹配的特点。使得两者结合不需要变频器和逆变器等将直流变交流的过程，因此大大提高了整个照明系统的效率，降低了功耗和系统成本。（2）LED光源同蓄电池的匹配还可以做到功率的自适应。在太阳辐射不足的几个月，由于蓄电池的充电不足，使蓄电池放电时端电压也较低，使负载工作电流较小，功率也小，这样系统能够工作较长的时间。反之在太阳辐射比较充足的时候，负载工作电流较大，功率也大，照度会更高。（3）LED特别适合使用在太阳能路灯照明。因为LED具有较强的发光方向性，而路灯照明无需光源全立体角(4)发光。只要将灯杆下相应面积的地面照亮即可。全立体角发光的光源用在路灯实质是一种能量的浪费。因此LED灯的效率要更高。（4）通过模拟实际使用条件下的照度对两种灯进行对比，2.7W的LED直流灯具与5W直流荧光灯在单一方向上照度相当，实际照明效果相差不大。但LED灯具的耗电功率要比直流荧光灯低的多，节能效果显著。（5）LED灯具的使用寿命是直流荧光灯的20倍以上，开关次数是直流荧光灯的3倍以上。可见，本项目的目标产品高效LED光伏户外照明系统的开发如果完成了太阳电池与LED电学性能的最佳匹配，同时，保证太阳电池发电系统中的蓄电池的合理利用，便可真正实现最大限度的绿色环保理念。另外，太阳能LED照明产业化技术可结合城市科技、经济和城市建设、特别是能源与环境方面的发展规划，将LED照明与发展节能技术、可再生洁净能源利用和新型绿色照明灯具推广等统筹考虑，开发出更多高效的户外照明系统。1.3项目可行性研究依据太阳能光伏发电技术能与LED照明完美结合的关键在于两者同为直流电、电压低且能互相匹配。因此两者的结合不需要将太阳能电池产生的直流电转化为交流电，因此大大提高了整个照明系统的效率。同时，借助于并网技术或利用蓄电池充放能量，使其优势更加明显。随着相关技术的深入研究，LED的发光效率正在不断提高，超高亮度的LED将要问世，势必会取代普通照明电光源，并大量节约能源且无污染。由于LED的工作电流是直流，且电压较低。太阳能电池将光能转化为直流电能，且太阳能电池组件可以通过串并联方式组合得到实际需要的电压。这些特点恰好与LED相匹配，两者结合将获得很高的能源利用率、较高的安全性能和可靠性，实现节能、环保、安全、高效的照明系统，实现十分完美的结合。基于上述LED光伏照明系统的巨大特点，以及国内外研究者对于太阳能发电原理和半导体LED照明技术的深入研究和所取得的成果，本项目的开发和实施符合当今科技的发展要求，且具有极为重大的现实意义。第二章项目国内外现状、项目意义2.1本项目目标产品国外发展现状与趋势2.1.1国外光伏发电研究历程太阳能光伏产业的历史要追溯到1839年，当时法国人EdmundBecquerel发现了光伏现象。38年后，世界上第一片太阳电池——硒太阳电池才诞生，当时其光电转换效率很低，仅有1%，所以硒太阳电池作为发电器件没有得到推广应用。1954年，美国贝尔实验室的成功制备了具有实用价值的单晶硅太阳电池，该硅太阳电池的转换效率为4.5%，几年后提高到10%左右。1955年，Hoffman电子推出效率为2%的商业光伏产品，电池为14毫瓦/片，25美元/片，相当于1785美元/瓦(1955年美元)。由于价格昂贵，硅太阳电池开始仅用于地球卫星、空间站等太空飞行器的供电。1958年，Hoffman电子的硅电池效率达到9%，第一个光伏电池供电的卫星先锋1号发射，光伏电池100平方厘米，0.1瓦，为一备用的5毫瓦的话筒供电。1960年，Hoffman电子实现硅电池效率达到14%，1963年，Sharp公司成功生产光伏电池组件，日本在一个灯塔安装242瓦光伏电池列阵，在当时是世界最大的光伏电池列阵。1973年，美国特拉华大学建成世界第一个光伏住宅，由于世界石油危机，太阳能作为洁净、可再生能源得到世界各国高度重视，太阳电池材料与生产工艺得到很大发展。除了单晶硅池电池外，多晶浇铸硅电池得到迅速发展。此外，以非晶硅、蹄化镉和铜锢硒为代表的薄膜太阳电也相继进入市场。1974年，日本推出光伏发电的“阳光计划”;1975年1月，美国政府启动地面PV研究与开发工程，项目委托给JetPropulsionLaboratory（JPL)。1977年，世界太阳能电池产量超过500KW。1979年，世界光伏电池安装总量1Mw。1980年，ARCO太阳能成为世界上第一个年产1Mw太阳能电池生产厂家;BritishPetroleum(BP)进入光伏市场，投资进行示范性工程。1985年单晶硅太阳电池售价10美元/瓦;澳大利亚新南威尔士大学MartinGreen研制成20%效率太阳电池;1990年，世界光伏电池年产超过55.3MW;2月28日，ARCOSolar卖给Siemens，形成SiemensSolarIndustries。1995年，第一个国际资助加速光伏商业化的国家培训项目在印度万始。世界银行和印度可再生能源发展署共同资助一个为期3年专题训练班，由西门子太阳能工业公司(SiemensSolarIndustries)具体实施;1996年，BPSolar购买加州APS技术，宣布实施“太阳神工程，，即开始磅化福电池商业生产;图森电子和ITN能源系统组建全球太阳能公司(GlobalSolarEnergy)，作为图森电子的分公司，以扩展铜锢硒电池生产能力，1999年，世界光伏电池年产超过287.7MW，安装总量超过1000MW，标志太阳能时代开始。从总的发展趋势来看，太阳电池从1996年以后，以30%的年增长幅度高速发展。至2002年底，世界太阳能电池年总产量超过500MW。2003年世界太阳电池总产量为750.31MW，而2004年则突破了1200MW大关，增长率高达67.4%，2005年，世界太阳能电池总产量1656MW，其中日本仍居首位。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上。与此同时，太阳能电池售价也大幅度下降，己从上世纪五十年代1785美元/瓦，降低到现在2——3美元/瓦，并还有持续下降的趋势。2.1.2国外光伏产业发展情况目前世界太阳能光伏产业的发展有着如下几个特点:发展迅猛，市场容量迅速扩大，应用领域和应用范围不断拓展，太阳能光伏产品成本大幅降低;光伏产业在不同国家地区之间发展不平衡，无论是在技术、产量还是在市场运作方面，发达国家和不发达国家之间的发展差距很大，发展中国家已经大大落后于发达国家，而且在主要光伏应用形式和技术特点上发达国家和发展中国家也有所区别;太阳能光伏技术和市场集中掌握在数个世界级的大公司手中;太阳能光伏产业已经存在一定的生产能力过剩。近年来，全球光伏发电发展迅速，美国、欧洲及日本均制定了庞大的光伏发电发展计划，美国和欧盟在1997年相继宣布了“百万屋顶光伏计划”，日本也在1997年制定了“普及住宅光伏系统计划”。到2010年，美国计划累计安装4.6GW(含百万屋顶计划);欧盟计划累计安装6.7GW(可再生能源白皮书);日本计划累计安装5GW(日本新阳光计划);预计其它发展中国家累计安装1.8Gw，预计全球总累计安装18GW。2005年全年世界各国共安装太阳能光伏组件达1.46GW，年增长率高达34，其中德国以全年837MW的总安装容量居首，直到2007年底光伏产业以连续五年超过40%的速度向前发展，从市场需求的角度看，一个非常重要的原因在于光伏系统价格的持续大幅下降。影响光伏系统成本的关键因素是太阳能光伏组件的价格，过去三十年以来太阳能光伏组件价格大大幅下降从US$50/Wp下降到现在的约为US$2.5/Wp，由于太阳能光伏组件价格的下跌，使得在某些条件下，太阳能光伏系统与传统电网系统成本已经达到了一个经济成本的平衡。光伏发电的快速增长，使太阳能光伏发电不再局限于边远农村地区供电及特殊应用，开始向并网发电及与建筑结合供电的方向发展，逐渐由补充能源向替代能源过渡。专家预计，到本世纪中叶，太阳能光伏发电将占全球发电量的15%一20%，成为人类的基础能源之一。图2-1为2002年至2009年间光伏安装总量统计情况；图2-2为2002年至2009年全球每年新增光伏安装量及份额。图2-12002年至2009年间光伏安装总量统计情况图2-22002年至2009年全球每年新增光伏安装量及份额。2.1.3国外LED光源研究历程1907年HenryJosephRound第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用；更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。二十年代晚期BernhardGudden和RobertWichard在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的黄磷发光。再一次因发光暗淡而停止。1936年GeorgeDestiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了“电致发光”这个术语。二十世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,并于60年代面世。据说在早期的试验中，LED需要放置在液化氮里，更需要进一步的操作与突破以便能高效率的在室温下工作。第一个商用LED仅仅只能发出不可视的红外光，但迅速应用于感应与光电领域。60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED。磷化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更亮，甚至产生出橙色的光。70年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，随后就发出灰白绿光。用双层磷化镓蕊片（一个红色另一个是绿色）能够发出黄色光。就在此时俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED高效。但在70年代末，它能发出纯绿色的光。80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED的诞生，先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。到20世纪90年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。第一个有历史意义的蓝光LED也出现在90年代早期，再一次利用金钢砂—早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量，它与俄国以前的黄光LED一样光源暗淡。

90年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led。超亮度蓝光蕊片是白光LED的核心，在这个发光蕊片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。进入21世纪后，随着材料技术、封装技术的不断发展创新，红、橙色LED光效己经可以达到100，绿色LED也可达到50。单只LED的光通量也达到几十流明。LED的高效化、超高亮度和全色化使其应用领域也日趋广泛，逐步走向户外照明领域。色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中重要的是，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。通常，人们把光强为LED作为一般LED和高亮度LED的分界点。制作高亮度LED的材料主要为AIGaAs、AlInGaP和GaInAs。其中AIGaAs适用于高亮度红光和红外LED，用LPE制造，AlInGaP适用于高亮度红、橙、黄及黄绿LED，用MOVPE制造，GalnN适用于高亮度深绿、蓝、紫及紫外LED，用高温MOVPE制造。2.1.4国外LED光源照明产业发展状况日本于1998年率先实施“21世纪照明”计划，并在2006年完成用白光发光二极管照明替代50%的传统照明。目前，日本正计划到2010年实现LED的发光效率达到120。2008年4月日本政府呼吁力争到2012年为止，全面实现由白炽灯向荧光灯的转换。美国“半导体照明国家研究项目”由美国能源部制定，计划用10年时间，投资5亿美元开发半导体照明，目的是为了使美国在未来照明光源市场竞争中，领先于日本、欧洲及韩国等竞争者。计划的时间节点是2002年达20，2007年达75，2012年达150。预计到2010年，55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代；到2025年，固态照明光源的使用将使照明用电减少一半，每年节电额达350亿美元。2008年欧盟春季首脑会议上达成协议，决定欧盟各国将逐步用节能灯取代白炽灯；欧盟各国也拟通过立法从2009年开始禁止生产白炽灯泡。欧盟成员国能源部长要求欧盟委员会在08年底前制订计划，从2010年起禁止在欧盟销售包括白炽灯在内的高耗能家用照明设备。另外，阿根廷今年12日签署法案，决定从2011年起彻底禁止普通灯泡的使用。同时新西兰能源部07年表示，将从2009年开始，禁止使用白热灯泡。全球LED主要供应国和地区是日本、台湾、美国和欧洲,其中台湾、大陆和韩国等非日本亚洲地区是全球LED产业增长最快的地区。目前已形成了以美国、亚洲、欧洲为主导的三足鼎立的产业格局，并呈现出以日、美、德为产业龙头，中国台湾、韩国紧随其后，中国大陆、马来西亚等国家和地区积极跟进的梯队分布。美国和日本企业在技术、设备中具有垄断优势，欧洲企业应用技术领域优势强，所以主要从事高附加价值产品的生产,造成全球LED高端产品市场集中度较高。我国大陆和台湾地区LED产业近年来迅速崛起，其封装产量占据世界第一，产值位居全球第二。全球排名前五的厂商包括日本的日亚化学(Nichia)和丰田合成(ToyodaGosei)、美国的Cree、PhilipsLumileds和欧洲的欧司朗(Osram)。这五大厂商之间通过交互授权避免专利纠纷，并都专注于各自领域的高端市场；其它企业则通过获得这些企业的单边授权避免专利纠纷，角逐中高端、中低端乃至低端市场；构成整个产业的“中心—外围”格局。当然，作为高科技产业，LED的技术仍在处于不断进步过程中，不排除未来由于新技术的涌现、新应用领域的拓展而打破这一竞争格局可能。上述五大厂商在技术和产品上各具特色，其中日亚化学和丰田合成都形成了LED完整的产业链，且日亚化学在蓝光芯片方面具有专利技术垄断优势；Cree具有自己成熟的技术体系，并只集中于外延和芯片的制造；Lumileds则更关注大功率LED的研发，在白光照明领域实力雄厚。台湾地区近几年也成长了多家较有实力的外延片厂商，其中最大的是晶元(Epistar)。2.2本项目目标产品国内发展现状与趋势2.2.1我国光伏产业发展现状及优惠政策1958年，我国开始研究太阳电池。1971年，首次将光伏电池成功应用于东方红2号卫星。1973年，开始太阳电池地面应用。从上世纪70年代初到80年代末，由于成本高，太阳电池在地面的应用非常有限。90年代以后，随着成本的降低，太阳电池向工业领域和农村电气化应用方向发展。市场稳步扩大，国家和地方政府开始制订光伏计划。2002年，国家发改委启动了“送电到乡”项目，使得中国的光伏市场迅速发展起来，总装机容量从2001年的23500kw迅速增长到2002年的45000kw，至2003年达到55000kw。2003~2005年，受德国巨大的市场需求影响，国内光伏企业产能迅速扩展，产量迅速增长。如下表2-1列出了由国家发改委提供的未来几十年预计我国太阳能产业发展情况：产业规划2010E2020E2030E2040E装机容量30万KWp180万KWp1000万KWp10000万KWp年发电量4.2亿KWH21.6亿KWH140亿KWH1500亿KWH发电比例4.2%8%14.6%22.5%表2-1全国太阳能装机容量及发电量规划由于环保和能源持续供应的需要，太阳能光伏发电(即光伏电池)近年来始终保持30%——40%的年增长量，因而被誉为全世界增长最快的能源。在我国，随着国民经济的稳步发展、综合国力的不断提高和科技的进步，特别是“西部开发”战略的实施，利用西部地区丰富的太阳能、风能资源解决几千万人口的用电问题这一伟大构想己经逐步成为现实。我国西部日照时间长，日射强度大，为光伏发电提供了得天独厚的优势。通过在人口相对集中的地区建立设备容量100KVA以下的独立光伏电站，解决乡村的基本生产、办公、生活用电需要。同时独立光伏电站还可为小型农场、畜牧养殖中心提供电源。1996年，我国由国家计委牵头制定了实施“中国光明工程”的计划。计划到2010年利用风力发电和光伏发电技术解决2300万边远地区人口的用电问题。2001年11月，由国家计委组织实施的“西部省份无电乡通电工程光伏发电站(含风光互补发电站)建设项目”正式启动，该项目是“中国光明工程”计划的重要组成部分，涉及青海省、新疆维吾尔自治区、西藏自治区、内蒙古自治区、甘肃省、四川省、陕西省等七省区。旨在解决西部地区无电乡的基本生活用电问题。另外，中科院电工所先后建成了西藏双湖25KW、安多100KW、班戈70KW，和尼玛40KW光伏电站的建设。北京申办2008年奥运成功，提出了“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”的指导思想。要把2008奥运会办成最成功的一届奥运会，光伏发电的应用必然担当重要的角色，在所有场馆，光伏发电、LED照明在奥运场馆建设中必然会占重要地位。2.2.2我国LED光源应用现状与趋势我国LED产业起步于上世纪80年代。从下游封装做起，逐步进入上游外延片生产，2000开始加大了对高亮度四元芯片和GaN芯片的投资。2002年前，国内蓝光芯片全部依赖进口，2003年我国才开始自主生产，2005年，国产芯片封装白光后光效仅为30lm/W@350mA。除发光效率外，我国LED技术环节还存在产品的可靠性、一致性相对较差，量产能力也和国际水平有一定差距。产业链的一头（即装备、原材料与外延芯片）一尾（即高端应用产品）成为制约我国产业发展的关键环节。2006年8月，科技部启动了“十一五”863计划新材料领域“半导体照明工程”重大项目，安排经费3.5亿元，对半导体照明全产业链核心技术的突破和支撑产业的关键技术等进行了全面部署。此后，我国在LED外延材料、芯片制造、器件封装、荧光粉等方面均出现了具有自主技术产权的单元技术，部分核心技术具有原创性，初步形成了从上游材料、中游芯片制备、下游器件封装及集成应用的比较完整的研发与产业体系。2009年，我国芯片企业产业化线上完成的功率型芯片封装后光效超过90lm/W@350mA，具有自主知识产权的功率型硅衬底led芯片封装后光效达到78lm/W。2009年，我国LED产业总规模达到827亿元。其中，芯片产值较2008年增长25%，达到23亿元；LED封装产值为204亿元，比2008年增长10.27%；应用产品增长30%以上，达到600亿元，景观装饰、显示屏、背光源、照明是国内最大的应用市场，占据了约77%的份额。芯片国产化率达到52%，其中普通亮度芯片国产化率为65%；四元LED国产化率51%；GaNLED产能增增长最快，较2008年增长60%，达到22.4亿只/月，而实际年产量增加40%，达到182亿只，国产化率也从2008年的41%提高到46%。与国际同行相比，我国LED产业中上游（外延片与芯片）的发展相对落后，而优势主要在下游的封装环节。国内的封装技术上已经基本和国外同步，且行业材料和配件的配套能力强，除个别材料外，绝大部分材料均为国内提供，包括金丝、硅铝丝、环氧树脂、硅胶、银胶、导电胶、支架、条带、塑料件、封装模具和工夹具等。封装白光LED用的荧光粉，国内也有十几家企业在研究和生产，已大量用于白光LED封装，大连路明开发出了有自主知识产权的硅酸盐荧光粉，另外，还开发出了具有自主知识产权的蓝光激发红光和绿光的氮化物荧光粉，可由RGB三基色组成白光LED，效果很好。2008年我国封装产值就已超越日本、台湾成为全球最大的封装地区。目前小功率的LED总量所占比重依然较大，但大功率LED封装增长较快，技术水平提高明显。在“国家半导体照明工程”的推动下，我国LED产业已经初步形成珠江三角洲、长江三角洲、东南地区、北京与大连等北方地区四大区域，每一区域基本形成了比较完整的产业链，大连、深圳、厦门、南昌四个地区已经具有LED成熟的生产基地。总体而言，我国的LED产业格局南方产业化程度较高，珠三角和长三角是国内LED产业最为集中的地区，上中下游产业链比较完整，集中了全国80%以上的相关企业。而北方则依托众多高校和科研机构，产品研发实力相对较强。根据LEDinside的报告，截止2009年8月，中国大陆共有LED芯片生产企业62个，其中，中资29个占46%，外资14个占23%，中外合资19个占31%。外资和中外合资企业合计34个占一半以上达54%。在全球能源短缺、环保要求不断提高的情况下，举世瞩目的2008年北京奥运会和2010年上海世博会都不约而同地以围绕绿色节能为主题，这给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇。在奥运、世博的强力带动下，中国LED照明市场规模将从2007年的48.5亿元快速增长至2010年的98.1亿元。然而，我国目前LED产品开发应用领域依然存在许多不足。我国自主的LED芯片、外延片产量仍有限，产品以中、低档为主，与国外差距很大。产业化规模偏小,只能满足国内封装企业需求量的20%-30%,大部分高性能的LED和大功率LED产品均要依赖进口。此外，在LED的应用市场方面，也存在着由于产品种类、品种参差不齐问题而引起的制约，尤其是在通用照明领域，由于存在的技术不足，使其无法进行规模化普及应用。因此，推广对LED封装技术的发展力度,提升自身核心技术并实现规模量产是LED产业发展的最关键一步。我国LED产业的整体技术实力不强,任处于起步阶段,企业规模普通偏小。但LED产业已经引起了国家的高度重视,《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将半导体照明产品明确列为“重点领域及其优先主题”,提出“重点研究高效节能、长寿命的半导体照明产品”。国家发展改革委员会启动了十大重点节能工程,提出“十一五”期间将实现节约2.4亿吨标准煤的节能目标,其中绿色照明是重要一个方面。在整个照明领域,我国是世界照明电器第一大生产国、第二大出口国,半导体照明产业有很强的产业基础,因此未来我国LED将面临巨大的发展机遇。第三章我省行业技术背景、项目对我省经济、社会发展的重要意义3.1我省太阳能资源情况及发展光伏产业的优势 3.1.1青海省太阳能资源情况青海省地处中纬度地带，平均海拔4000米左右，高原大气层相对稀薄，日光透过率高，加之气候干燥、降雨量少，云层遮蔽率低，太阳能资源十分丰富，仅次于西藏，属第二高值区。青海省的太阳能资源我国年日照时数分布在2500-3650小时，年均日照率达60-80%，年辐照总量5860-7540兆焦耳/平方米。柴达木地区我国年日照时数为3600小时，是著名的“阳光地带”，具有很高的开发利用潜力。我国西部地区，青海省的太阳能资源虽然不是最好的、荒漠土地面积不是最大的，但是结合太阳能资源、土地资源、气象、地理、交通及光伏产业链等因素，青海的光伏发展综合条件是全国最优的。1）丰富的太阳能资源青海省地处青藏高原，全省均属于太阳能资源丰富地区，太阳能资源全国第二，仅次于西藏。全年日照时数在2500～3650小时，年辐照总量5860～7540兆焦耳/平方米，折合约1623亿吨标煤，合360万亿千瓦时。太阳能资源分布均匀，海西州和玉树州西部年辐照总量在7000兆焦耳/平方米以上，相当于2000KWh/M2.光伏发电一年满发小时数可达到1800小时（系统效率0.9）以上。其他地区辐照量略低，但绝大部分区域也在6000兆焦耳/平方米以上。在青海省建设光伏发电系统，发电成本将远低于欧洲国家，同时也低于国内大多数区域，具有良好的经济性。青海省丰富的太阳能资源，是除西藏外其他省份无法比拟的资源优势。2）土地等自然资源青海省具有建设大型光伏发电系统非常理想的土地资源。全省土地面积72万平方公里，未利用土地面积为24.6万平方公里，仅海西州就有未利用土地20万平方公里，主要为荒草地、盐碱地、沙地、裸土地、裸岩石砾地等，仅柴达木盆地就有荒漠化土地约3.5万平方公里。3）硅矿石资源青海省有丰富的硅矿石资源，储量在10亿吨以上，矿石质量好，主要分布在西宁和海东地区，素有“硅石走廊”之称。我国制造太阳电池所需的高纯多晶硅材料绝大部分依靠进口，利用青海省丰富的硅矿石资源，发展硅材料提纯生产具有一定的优势。4）交通设施便利青海省交通运输条件较好，由公路、铁路构成的交通运输网络覆盖全省，是工业经济持续快速发展的坚实基础，同时也为光伏产业的发展和电站的建设提供了便利条件。通往海西州内贯穿荒漠地区的公路均为二级以上，去各工业区或变电站的道路也全部为油路。青藏铁路的建成通车也为全省的交通运输奠定了强有力的支撑。5）完整的光伏产业链青海省具有较为完整的光伏产业链。从硅材料、硅锭/切片、太阳电池生产、组件封装、平衡部件研发及生产、系统集成、销售网络及售后服务体系等光伏产业中各个环节都有专业的生产企业。同时，青海省拥有多年的光伏系统设计、安装等工作基础和丰富的工程应用经验。青海省逐渐成为了西部光伏产业发展中心。3.1.2我省光伏产业现状及发展规划1）我省光伏产业现状近年来，我省积极实施优势资源转换战略，在一批龙头企业的带动下，光伏产业不断壮大。通过引进资金和技术，使全省多昌硅、单晶硅这一产业链中关键环节走在了全国前列；同时一批多晶硅、单晶硅锭片项目的启动和实施，为全省光伏产业发展，技术、人才集聚创造了良好的条件。一、产业发展初具规模目前，青海省光伏产业正在政府宏观调控下稳步发展。多晶硅提纯制造业发展迅速，预计2009年亚洲硅业（青海）公司、黄河水电集团形成年产3250t多晶桂生产能力，青海华硅能源有限公司已形成单1000r晶硅产能的目标；以青海尚德尼玛太阳能电力有限公司为主的太阳能电池组件封装产业形成了50MW生产能力；太阳能产品制造业方面，已形成青海新能源（集团）有限公司为代表的20多家生产企业，产品不仅满足青海省为中心的西部光伏电源区域市场，一些产品还远销尼泊尔、蒙古、乌兹别克斯坦等国。二、产业链逐步形成目前，省内光伏新材料产业的范围覆盖了多晶硅、单晶硅、硅切片、电池组件、系统集成等各个环节。以东川工业园区为主体，集聚了一批光伏产业生产企业，如甘河、民和工业园可用于多晶硅生产原料的金属硅高纯工业硅企业和项目，亚洲硅业（青海）有限公司、青海华硅能源有限公司的多晶硅、单晶硅生产，青海尚德尼玛等太阳能电池组件封装的生产，企业间形成了相互依存，配套协作的密切关系。通过积极引进新一代西门子生产工艺技术，突破了多晶硅产业关键技术，从材料生产、工艺技术、重大装备、循环利用的产业化生产线，形成了“金属硅—多晶硅—单晶硅—硅片—太阳能组件—太阳能照明灯具”的产业链，太阳能光伏产业的上下游环节已初步贯通，标志全省以硅材料为主的光伏新材料产业链初步形成。三、产业技术水平不断提高结合国内外硅产业的发展趋势，在省、市相关部门的推动下，光伏新材料生产企业注重与高校和科研院所的产学研合作，加强关键技术攻关，提高产业技术水平。四、市场应用取得初步成效从市场构成分析，省内光伏市场以解决农村、牧区用电的离网发电为主，占累计装机容量的70.65%，居光伏发电市场的首位；其次为户用电源，占累计装机容量的28.62%。上述市场构成反映了国家加快农村及边远地区电气化的政策扶持机遇。省内离网光伏电站主要应用于乡村级光伏电站、移动通讯机站、公路道班、气象台站等领域。2003年以来，国家发改委正式启动了“送电到乡”工程，总投资37312万元，总装机容量3943千瓦，在全省6州1地23县112个无电乡，已建设完成太阳能光伏电站112座（含风光互补电站），解决了我国省112个无电乡1.5万户、5.5万人的基本生活用电问题，青海省也彻底告别了存在无电乡的历史。另外，中德财政使用的“西部光伏村落电站”项目自2002年起实施，将建成180个光伏电站，解决约1万户农牧民及学校、卫生所等公益设施的基本用电需求，受益人口约4万多人，一定程度上解决了省内偏远地区的用电问题。2004年建成青海省第一座运行发电的并网光伏示范电站，年发电量约5000多KWh，2006年计划55KWp的电站建设，目前已完成40KWp，2007年建设的300KWp光伏并网电站年发电量为42万KWh。2009年计划开建的柴达木太阳能电站规划装机容量为1GW，建成后将成为目前中国最大的并网光伏电站。由于省内光伏产业具有相对完整的产业链，在下游特别是照明应用领域已开始对接融合，全省已经在西宁多个路段和小区采用了太阳能路灯、庭院灯、草坪灯，随着新农村、新牧区的建设，将在格尔木市、同德县、花土沟镇、西海镇等地建设太阳能路灯示范工程，市场应用取得了阶段性的成效。2）发展规划及重点近年来，全省通过引进资金和技术，形成了一定规模的多晶硅、单晶硅生产能力，奠定了高纯硅材料产业基础，具备了发展国内大规模的光伏产业条件。如何继续加大结构调整力度，积极贯彻落实国家产业政策，以资源高效利用为突破口，延长产业链，培育新的经济增长点，积极发展流光伏产业，全力推进工业项目建设，努力扩大工业经济总量，在这一领域跟上全球的步伐，以及能够走在全国前列，是我省重要的课题之一。青海省光伏发电应用的发展整体定位为：全国最大的光伏发电基地，为本省、邻省、华北乃至全国提供电力。发展阶段如下：2020年以前，青海省光伏发电的应用重点是满足省内自身用电需求，利用青海省现有电网架构，补充青海电网电力供应，调整能源结构，解决偏远地区用电问题，为快速发展的青海省工业和经济提供电力供应保障。目标是，到2020年，光伏发电总装机占青海省电力装机的8%，达到200万千瓦（即2GWp），年发电量达到34亿千瓦时左右，约占全省电力规划消耗总量的3.4%。2021～2030年，青海省光伏发电的应用重点是为电力紧缺的邻省提供电力。发展目标为：到2030年，光伏发电总装机达到2千万千瓦（即20GWp），年发电量达到340亿千瓦时左右。2031～2040年，青海省光伏发电的应用重点是为华北地区提供电力。发展目标为：到2040年，光伏发电总装机达到2亿千瓦（即200GWp），年发电量达到3400亿千瓦时左右。2041年～2050年，光伏发电为全国供电。发展目标为：到2050年，青海省光伏发电总装机达到10亿千瓦（即1000GWp），年发电量达到1.7万亿千瓦时左右，成为全国能源基地，可以为全国提供电力。青海省光伏产业发展定位为：青海省第5大支柱产业。光伏产业是青海省特色经济的首选产业之一，是拉动青海省工业和经济进一步发展的新增长点。大力发展青海省太阳光伏产业，积极引进省外优质资本和国内外先进技术，建设并完善具有产业竞争力的光伏产业链，积极进行光伏发电产品测试、综合示范应用等能力建设，将青海省建设成为我国西部光伏产业基地、综合示范基地、规模推广应用基地，这也将成为青海省经济持续增长的强大动力。3.2我省LED产业发展状况及趋势分析作为第三代绿色照明光源的高效LED光源的生产，在国内已初具规模，但在青海省尚未形成完整的产业链。本项目目标为基于光伏照明系统的高效LED光源的生产，一旦项目实施，将构建完整的LED芯片研发、外延、封装、测试等完整的产业链，组建研发团队，争取在LED产业链中，上游衬底材料和外延的制作上拥有自主知识产权，在未来的竞争中赢得主动。同时为我省LED产业做出贡献。第四章市场分析4.1产品主要应用的市场领域目前LED照明市场大致可分为：商业照明/室内照明两大系列，商业照明与室内照明又可以各自细分出不同种类的产品系列，常见如下：LED室内照明：1.LED日光灯2.LED射灯3.台灯4.LED壁灯5.LED吊灯6.LED吸顶灯7.LED天花灯8.筒灯9.LED灯泡等。LED商业照明：1.LED路灯2.LED庭院灯3.LED隧道灯4.LED交通灯5.LED水池灯6.LED草坪灯7.LED洗墙灯8.景观灯等。景观照明和通用照明的LED市场增长速度最快，iSuppli预计景观照明LED市场年增长率将达到50%，市场份额将从2003年的2%增加到2008年的8%。2004年通用照明LED的销售额是9400万美元，到2010年将增长到8.75亿美元，年均增长率将达到52.3%，届时LED将在全球120亿美元（2004年）至140亿美元的照明市场占据重要的位置。目前,我国外延及芯片主要依赖进口,主要来源于我国台湾地区、日本、美国及韩国等，进口比例约占75%，这为国内外延与芯片企业创造了巨大的发展空间。随着我国LED产业发展和LED产品应用推广，国内对LED芯片（特别是高品质、高亮度芯片）需求增长强劲。近期景观装饰仍是国内LED产业的重要应用市场，LED显示屏需求量也会逐步增加，采用国内LED封装产品的比例将会逐步提高。照明市场对大功率LED产生巨大的需求，大功率封装的前景被业界普遍看好。国内白光功率型LED封装与国外基本同时起步，有望借助国内制造业的优势在国际市场上营造竞争优势。本项目户外光伏照明系统正是将LED光源应用于路灯照明、交通灯指示、灯饰、景观灯等方面。如图4-1所示，2004年至2008年中这些应用方面的比重有显著的增加，可见市场需求非常大。图4-12004年至2008年LED光源应用领域增长率统计4.2产品市场供应现状LED光源照明产业形成美国，亚洲，欧洲三大区域为主导的三组鼎力的产业分布与竞争格局，美国Cree，lumileds日本日亚，丰田合成，德国欧司朗等垄断高端产品市场。主要的LED光源照明厂家介绍：（1）日亚化工技术：目前处于绝对领先地位。用自己特制的MOCVD设备，生长出世界领先的GaN－LED产品。所用衬底主要是蓝宝石。可以生产小功率(<20mW)、中功率(20-50mW)、以及大功率(>50mW)的LED产品。它只出售LED以及后续产品，不出售芯片和外延片。它可以生产蓝光、绿光、紫光、紫外光、白光等多种颜色和规格的产品。其中白光可以是蓝光＋黄色荧光粉、紫外光＋三基色荧光粉、以及红＋绿＋蓝三色LED合成等多种方式。日亚公司在荧光粉方面也非常成熟。市场：目前日亚公司的产品市场中应用广泛，特别是户外全彩色大屏幕（这是对LED要求最严格的领域）方面，几乎被日亚公司垄断。（2）丰田合成技术：目前处于世界先进水平。主要用自己特制的MOCVD设备（～6片水平三层气流），在蓝宝石衬底上生产。可以生产小功率(<20mW)、中功率(20-50mW)、以及大功率(>50mW)的LED产品（功率数值是自定义）。它也只出售LED以及后续产品，不出售芯片和外延片。它可以生产蓝光、绿光、紫光、紫外光、白光等多种颜色和规格的产品。但产品质量比日亚公司的产品略差些。市场：目前丰田合成的产品市场中应用广泛，几乎所有与GaN-LED相关的领域都有其产品。但在户外全彩色大屏幕无法与日亚公司相比。（3）CreeCree公司建于1987年，位于美国加利福尼亚洲。技术：目前处于世界领先水平。它既有市场上购买的MOCVD设备，也有自己研制的MOCVD设备，还有先购买现有设备后再经过特殊改进的MOCVD设备。所用衬底以SiC为主。需要指出的是，CREE公司有非常成熟的SiC单晶生产技术，非常容易获得SiC衬底材料。它可以生产小功率、中功率、以及大功率的LED产品。它可以生产蓝光、绿光、紫光、紫外光多种颜色的LED外延片。市场：目前CREE公司的产品市场中应用广泛，几乎所有与GaN-LED相关的领域都有其产品。国内LED生产厂家：（1）厦门三安光电股份公司技术领先优势：公司是国内最早从事LED外延片及芯片生产的企业之一，拥有由台湾、日本、美国和国内光电技术顶尖人才组成的技术研发团队，研发能力已达到台湾同类大型企业的水平，部分产品已达到国际先进水平；也是国内目前唯一实现全色系高亮度LED量产的厂商，掌握的外延片生长及芯片核心技术，已达到国际同类产品的技术水平，在国内同行业中处于领先地位。规模领先优势：具有丰富的量产经验，至2009年底，公司拥有MOCVD22台，外延片产能85万片/年。全年公司实现芯片销售收入4.55亿元，占国内芯片市场19.78%的份额。09年公司募投的天津LED项目计划2010年4月陆续投产，届时公司投运的全部MOCVD将达到42台左右，总产能达到外延片170万片/年、芯片约400亿粒/年。公司预计天津项目投产后，正常生产年可实现销售收入109,260万元、实现净利润21,832万元。（2）联创光电公司是国家火炬计划重点高新技术企业，国家“铟镓氮LED外延片、芯片产业化”示范工程企业。目前主要业务包括线缆、LED器件及应用产品、专用通讯产品及电脑等，其中线缆和LED业务09年上半年实现收入4.63亿，占总营业收入的87.36%。（3）世纪晶源科技有限公司；（4）深圳方大；（5）大连路美芯片；（6）士兰微。4.3产品市场需求现状及预测据台湾TEK市场分析，全球照明市场到2011年将成长至1320亿美元，其中北美地区仍是全球用电量最多的区域，但欧美国家对于照明需求的成长将趋缓，包括中国及亚洲、非洲等新兴国家需求则将在新建设需求、电力普及推动、以及户外照明使用增加等动力带动下，快速成长；其中，照明灯市场规模254亿美元，照明设备/装置的市场规模1066亿美元。商业照明占全球总照明市场用电量43%，比例最高，其中零售业、办公大楼、仓储用途、教育大楼、保健照护等应用领域用电量合计占总商业照明用市场70%。目前LED照明在全球照明市场比例较低，2007年全球LED照明市场规模约3.3亿美元，若与2006年相较，年成长率达60%，LED照明市场发展最快的年度；2008年由于受到全球金融危机的影响，全球LED照明市场规模约为4亿美元，也比2007年增长21%左右。加上市场需求型态为少量多样,因此仍属基础型市场；随着LED平均成本逐渐下降，加上产品校能不断提升，LED照明商品化的速度也将加快进行。预计，2012年固态照明全球销售额将由2007年的3.2亿美元攀升至13.7亿美元。其中，现阶段占LED照明最大的应用领域为建筑景观照明，占全球LED照明市场比重达45%。由于白光LED光通量和发光效率提升，包括路灯、交通灯、庭园灯、探照灯、阶梯灯、阳台灯等采用比率正快速成长，尤其以中国为最大应用市场，比重达36%。商业照明目前主要集中在LED路灯景观灯护栏管隧道灯矿灯后备照明汽车灯等，以下将重点讲LED路灯。4.3.1LED路灯市场分析与预测道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，绿色、高效、长寿命的LED路灯逐渐走入人们的视野。目前，LED照明技术日趋成熟，大功率LED光源功效已经达到120－150lm/W，城市路灯照明节能改造成为可能。

LED路灯为主的大功率LED产品市场而言，已经有部分LED企业在2005年下半年研发成功LED路灯产品，并逐步推向市场，替代原有传统的路灯产品，中国是目前全球城市化进程最快的国家之一，可以预料在未来的数十年内，全国各地对于大功率、高亮度、节能的LED路灯产品的市场需求是极其庞大的。据2006年国家路灯行业统计，我国城市道路照明共有1500万只以上的路灯，近几年的增长率在20%以上。照此估算，全国每年照明路灯的市场规模不低于50亿元，如使用LED路灯，每年可节电20亿度以上。图4-1表征全球LED路灯市场规模及渗透率；图4-2表征中国LED路灯市场规模及渗透率。当然，这里节电数字只是针对使用LED光源取代传统光源的路灯照明系统，并没有将光伏发电系统考虑进来。可以推测，如果使用本项目提出的高效LED光源光伏照明系统取代传统路灯模式，将可以为我国每年节电至少40亿度以上。图4-1全球LED路灯市场规模及渗透率中国国内LED路灯标案也从2007年开始萌芽，从上海、北京、苏州、杭州、宁波、厦门、珠海、中山、广州、深圳、东莞等主要城市，再到乌鲁木齐、成都、重庆、江西等各地方政府都争相打造示范道路。2007年中国政府也开始推动使用LED路灯，从上海、北京、苏州、杭州、宁波、厦门、珠海、中山、广州、深圳、东莞等主要城市，再到乌鲁木齐、成都、重庆、江西等各地方政府都争相打造示范道路。2009年广东省将在广州、东莞等市建设总里程1500公里、规模约10万盏的LED路灯示范推广工程，东莞市将从2008年12月起至2009年12月，将22100盏路灯改造成LED路灯。业内人士分析，10万盏LED路灯背后是6亿元的市场、1亿元的利税。在金融海啸已发生的背景下，6亿元的“蛋糕”对LED路灯生产企业以及其上下游企业来说，是一个极大的利好消息。正如广东省LED产业联盟主席李旭亮所说的那样：LED路灯未来的市场更大，今年国务院常务会议明确提出加大高效照明产品推广力度，要求今明两年大中城市政府机关、城市道路照明等全部淘汰低效照明产品，LED路灯将迎来市场井喷。台湾地区已经在2008年12月初公布了新的LED路灯标准草案，各县市政府的LED路灯标案、示范工程也在近期陆续起跑，业界相信，随着相关标准规格的制订完成，未来市场规模的扩大可望加速。台湾LED厂商中，在LED路灯市场布局和接单最积极的首推佰鸿，两岸都有工程进行中，2008年已取得基隆、台中县丰原市、嘉义县等地标案，估计营收贡献金额约2亿元新台币。除了佰鸿外，包括鸿海集团旗下的沛鑫、亿光、光宝及上游的晶电、新世纪等都积极抢进商机。专家表示，以台湾地区来说，由于台湾现在总路灯使用量超过150万盏，目前换装比例还不高，随着规格标准陆续制定确认，厂商的技术发展也更趋成熟，将为LED厂商带来可观商机。台湾工研院统计，2007年全球LED照明市场规模在亚洲地区新兴应用和需求增长带动下，达3.3亿美元，到2012年全球LED照明市场规模将可成长到14亿美元，其中以建筑照明和商业照明的成长动能将最强劲。图4-2表征中国LED路灯市场规模及渗透率4.3.2LED景观灯市场分析与预测目前，景观照明市场作为LED照明的最大应用市场，所占的份额大约在43%。它的新一轮快速增长必将带动整体LED照明产业的快速发展。业内人士认为，虽然目前中国LED照明产业仍处于起步阶段，但它在各个应用领域的出色表现，使得大眾不断加强对这个新兴产业的认识和使用信心，中国的LED照明产业将在3～5年内实现跨越式发展，颠覆原有的中国照明产业格局。上海、厦门、北京、大连、南昌等一些大中型城市的景观照明已经颇具规模，完成了相当部分的LED照明示范工程，这些在大中城市示范工程的顺利完成;加上在奥运场馆的成功运用，预示着LED照明在景观照明方面的技术已渐趋成熟。目前LED景观照明的地区性标准已有制定，行业正在规范之中，它的节能、环保和美化生活的优点正在充分发挥，运用LED照明代替传统的霓虹灯能够节约60％～70％的电能。随着城市化进程的加快，各地方政府均加大了城市景观亮化照明的实施力度。我国各大中小城市，旅游区的亮灯工程和美化灯光正陆续布置LED景观灯，许多社区和重大建筑工程都在采用LED取代传统、耗电的霓虹灯，中国LED景观照明正迎来新的发展高峰。第五章项目技术可行性分析5.1项目基本原理及关键技术5.1.1太阳能LED户外照明系统太阳能照明系统是通过太阳能电池将太阳辐射能转化为电能，向LED灯源供电。照射在地球上的太阳能非常巨大。大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。太阳能发电也因此被誉为是理想的能源。但是，由于太阳能电池的输出受温度和太阳辐射强度影响很大，输出功率不稳定，因而在太阳辐射强度足够大的时需要利用蓄电池将转化的电能储存起来，以便在需要照明时向LED灯源供电。在太阳能LED照明系统中，控制器是其核心部分。系统工作时通过控制器实现对系统工作状态的控制和对蓄电池充放电过程的管理，保证系统在不同的工作状态下，均能稳定可靠地工作。完整的太阳能照明系统主要有以下五个部分组成：1、太阳能电池板太阳能电池板是在有阳光时用来产生电能的，发电功率要根据照明用电的功率和照明时间来计算。如照明灯具的功率是2瓦，要求没有阳光时持续照明时间10小时，再考虑变换电路的变换损失，太阳能电池板的发电功率必须是3瓦左右。2、蓄电池蓄电池的作用是在光照条件下，把太阳能电池发出的电存储起来，以便再无光照或光照较弱时对LED灯源供电。蓄电池相当于一座桥梁，将太阳能电池和LED灯源联系起来。因此，蓄电池的选择和设置是一个重要环节。蓄电池的容量要根据太阳能电池板的功率，LED灯源的功率以及照明时间来决定。举一个例子，如果我们选择2瓦的LED灯源，3瓦的太阳能电池板。没有光照时，要求连续照明10小时，可选用12V/20AH的蓄电池。3、太阳能充电控制电路这部分电路的功能是在阳光充足，光照时间长的情况下，控制充电程度，电池充满即停止充电，防止蓄电池过充损坏，以保护蓄电池，延长其使用寿命。4、LED灯源LED路灯即半导体照明灯，以发光二极管作为光源，因其是一种固态冷光源，具有定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野、成为目前世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源。5、LED驱动电路LED驱动电路是系统的核心控制电路。它的功能有三个：①完成发光二极管的恒流驱动控制，使流过发光二极管的电流不随蓄电池的电压变化而变化，从而保护发光二极管。②具有光控功能，天亮时自动关灯，天黑时自动开灯。③低电压保护。当电池电压下降到10.8伏时输出关闭，以免造成过放电，而损坏蓄电池。5.1.2太阳能电池组件1839年,法国科学家贝克雷尔发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”,简称“光伏效应”。光伏效应就是当光照射到pn结上时，产生电子一空穴对，在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引，电子流入n区，空穴流入p区，结果使n区储存了过剩的电子，p区有过剩的空穴。它们在pn结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外，还使p区带正电，N区带负电，在N区和P区之间的薄层就产生电动势，这就是光生伏特效应。此时，如果将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过，这个电流称作短路电流，另一方面，若将PN结两端开路，则由于电子和空穴分别流入N区和P区，使N区的费米能级比P区的费米能级高，在这两个费米能级之间就产生了电位差VOC。可以测得这个值，并称为开路电压。由于此时结处于正向偏置，因此，上述短路光电流和二极管的正向电流相等，并由此可以决定VOC的值。太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳辐射能转化成为电能的半导体光电器件。太阳能电池是一种非常有潜力的新型能源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.首先，太阳能电池寿命长，只要存在光照，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；其次，与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；再次，太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这体现了太阳能电池的灵活性，这是其它能源无法比拟的。目前市场上的太阳能电池主要有单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池等。太阳能单晶硅电池有较高的光伏转换效率和转换稳定性，衰减小，寿命长。大多数太阳能LED灯具均使用单晶硅电池。太阳能电池开路或者短路都不会造成电池损坏。单晶硅太阳能电池,是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池，是当前开发得最快的一种太阳能电池。它的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成P>N结。然后采用丝网印刷法，精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此，单晶硅太阳能电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验，即可按所需要的规格组装成太阳能电池组件（太阳能电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和材料进行封装。用户根据系统设计，可将太阳能电池组件组成各种大小不同的太阳能电池方阵，亦称太阳能电池阵列。目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15％左右，实验室成果也有20％以上的。可以说，单晶硅太阳能电池产业化已相当成熟。太阳能电池组件由多片太阳能电池连接构成的。单体电池电压0.4V-0.6V，具有负的温度系数。考虑到太阳光照受天气影响及其环境变化特点，设计电路时，工作电压一般选峰值电压的80%-90%，工作电流一般选峰值电流的80%-90%，以保证灯具工作可靠。5.1.3蓄电池由于太阳能电池的输出受温度和太阳辐射强度影响很大，输出功率不稳定，因而在太阳辐射强度足够大的时需要利用蓄电池将转化的电能储存起来，以便在需要照明时向LED灯源供电。太阳能灯具需要配置蓄电池才能工作。在太阳能光伏发电中，目前采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池,胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池四种。国内目前被广泛使用的太阳能蓄电池主要是：铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池,这两类蓄电池，因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点,很适合用于性能可靠的太阳能电源系统,特别是无人值守的工作站。太阳能蓄电池的工作原理是白天太阳光照射到太阳能组件上，使太阳能电池组件产生一定幅度的直流电压，把光能转换为电能，再传送给智能控制器，经过智能控制器的过充保护，将太阳能组件传来的电能输送给蓄电池进行储存；而储存就需要有蓄电池，所谓蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。构成铅蓄电池之主要成份如下：阳极板(过氧化铅)>活性物质阴极板(海绵状铅)>活性物质电解液(稀硫酸)>硫酸()+水()电池外壳隔离板其它(液口栓、盖子等)蓄电池的选择是很重要的。这对整个太阳能照明系统的优化设计非常的有意义。例如，对功率在2W以上的太阳能LED灯具，一般使用容量价格比较高的密封式铅酸蓄电池。蓄电池主要参数是电压和容量。电压是指蓄电池的额定电压，即正常工作电压，一般有3V，6V，12V，24V等。容量是指蓄电池储存电量的能力，一般常见的有4Ah，6Ah，12Ah，20Ah，40Ah等。以12Ah电瓶为例，表示以1.2A电流给蓄电池充电10小时可以充满，反之，放电时也是如此。蓄电池作为太阳能电池与LED灯源之间的桥梁，它是非常重要的一个部分。首先，我们需要确定太阳电池和蓄电池容量的组合,既要保证路灯负载可靠性,而且还要保证使用最少的太阳电池组件和蓄电池容量,以最优化设计达到可靠性和经济性的最佳结合。太阳能蓄电池应该具备以下特性：1比较好的深循环能力，有着很好的过充和过放能力。2长寿命，特殊的工艺设计和胶体电解质保证的长寿命电池。3适用不同的环境要求，如高海拔，高温，低温等不同的条件下都能正常使用的电池。5.1.4LED的应用研究LED(LightingEmittingDiode)即发光二极管，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫色的光。当前全球能源短缺的忧虑再度升高，节约能源是我们此刻面临的重要的问题。在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。LED作为2l世纪绿色、节能的第四代照明光源，具有广阔的发展前景。中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展，中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链，中国发展得比较快的LED企业很多：雷士照明、长方照明。在“国家半导体照明工程”的推动下，形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。LED照明的优势是非常明显的：高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。寿命长：有人称LED光源为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。多变幻：LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256＝16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。利环保：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程，无限升级，灵活多变的特点。从发光效率来说，LED的发光效率远高于白织灯，虽然从数字上比不过高压钠灯，但是LED的发展潜力很大。表l是各种灯具的发光效率的比较。随着LED成本的不断降低。以及LED路灯节省能源70％；对光照面的均匀度可控，理论上可以做到在目标区域内完全均匀，可避免传统光源“灯下亮”现象中的光浪费；维护成本低，大功率LED光源可以正常使用10年不用更换，而传统高压钠灯平均1年半就要更换一次；显色性好，LED的显色指数高(75—80)，路面更明亮，而高压钠灯光谱窄，显色性差(20—40)，感觉路面昏暗。LED灯具逐步替代传统灯具已成为可能。LED光源在道路照明中的应用已成为近年来半导体照明行业的热点。2006年lO月，国家“十一五”863计划“半导体照明工程”重大项目正式启动。我国半导体照明产业正在进入自主创新、实现跨越式发展的重大历史机遇期。我国出现了好多示范性路灯照明案例，节能效果很明显。不仅我国积极研发LED路灯，并进行示范引导使用。世界各国都在极力推广LED路灯的使用，LED城市照明行动(LEDCity社区)于2007年2月启动．旨在促使各个城市在部署节能照明时加强合作和提高效率。每个示范区都为当地带来巨大的能源节约，并满足其经济需求。例如，密歇根大学所在的密歇根州阿恩阿波尔市有12．5万人，最近该市安装1000多个LED路灯。每个耗电56瓦的LED灯可以连续使用10年，来代替耗电120瓦且使用寿命只有两年的灯泡，这使阿恩阿波尔市的公共照明能耗减半，每年的温室效应气体排放减少2425吨，这相当于400辆汽车上路一年排放的尾气数量。下面我们例举出LED照明与传统照明带来的不同经济效益。综合上述考虑，采用LED照明系统是非常好的选择。5.1.5太阳能充放电控制器太阳能控制器应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统中非常重要的组件。使整个太阳能光伏系统高效，安全的运作。一个合格的太阳能充放电控制器必须具有以下3种充放电保护模式：1、直充保护点电压：直充也叫急充，属于快速充电，一般都是在蓄电池电压较低的时候用大电流和相对高电压对蓄电池充电，但是，有个控制点，也叫保护点，就是上表中的数值，当充电时蓄电池端电压高于这些保护值时，应停止直充。直充保护点电压一般也是“过充保护点”电压，充电时蓄电池端电压不能高于这个保护点，否则会造成过充电，对蓄电池是有损害的。

2、浮充控制点电压：直充完毕后，蓄电池也被静置一段时间，使其端电压自然下落，当下落至“维护电压”点时，就进入浮充状态，目前均采用PWM（既脉宽调制）方式，类似于“涓流充电”（即小电流充电），只要电池电压降低就开始充电，电压达到控制点，就停止。这样一股一股的充电，也避免了电池温度持续升高，这对蓄电池来说是很有好处的，因为电池内部温度对充放电的影响很大。其实PWM方式主要是为了稳定蓄电池端电压而设计的，通过调节脉冲宽度来减小蓄电池充电电流。这是非常科学的充电管理制度。具体来说就是在充电后期、蓄电池的剩余电容量>80%时，就必须减小充电电流，以防止因过充电而过多释气（氧气、氢气和酸气）。

3、过放保护终止电压：蓄电池放电不能低于这个值，这是国标的规定。需要注意的是，为了安全起见，一般将12V电池过放保护点电压人为加