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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 -
4.3.1 LED路灯市场分析与预测 - 30 -
4.3.2 LED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 -
5.1.4 LED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 -
5.2.1 LED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 60
7.1厂址选择 60
7.1.1 地点与地理位置 60
7.1.2 土地利用现状 60
7.2 场址建设条件 60
7.2.1 自然条件 60
7.2.2 外部建设条件 63
7.3 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 69
9.1总图布置 69
9.1.1 总平面布置原则 69
9.1.2 总平面布置 69
9.1.3 竖向布置 69
9.1.4 道路设计 69
9.1.5 厂区绿化 70
9.1.6总图工程费用 70
9.2 公用辅助工程 71
9.2.1 给排水工程 71
9.3供电工程 74
9.4通讯设施 75
9.5采暖通风 75
9.6维修设施 77
9.7仓储设施 77
9.8自控系统 78
第十章 节能节水 78
10.1 节能措施 78
10.1.1 设计依据 78
10.2 节能措施 79
10.3 能源管理 79
10.4 节水措施 80
10.4.1 节水措施 80
10.4.2 管理措施 80
第十一章 环境影响评价 80
11.1场址环境条件 81
11.2项目建设和生产对环境的影响 81
11.2.1 项目建设对环境的影响 81
11.2.2 项目生产对环境的影响 84
11.3环境保护措施方案 85
11.3.1 施工期环境保护措施 85
11.3.2 生产期环境保护措施 86
11.4环境影响评价 87
11.5生态环境影响评价 87
第十二章 劳动安全卫生与消防 88
12.1危害因素分析 88
12.1.1 有毒有害物品的危害 88
12.1.2 危险性作业的危害 88
12.2安全措施 88
12.2.1 生产废气安全措施 88
12.2.2 危险性作业防范措施 89
12.3工业卫生 90
12.3.1 防尘措施 91
12.3.2 防噪声 91
12.3.3 给水卫生 92
12.3.4 职业病防护和卫生保健措施 92
12.3.5 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Edmund Becquerel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Jet Propul sionLaboratory(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;British Petroleum(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Martin Green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,ARCO Solar卖给Siemens,形成Siemens Solar Industries。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(Siemens Solar Industries)具体实施;1996年,BP Solar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(Global Solar Energy),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2-1 2002年至2009年间光伏安装总量统计情况
图2-2 2002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Henry Joseph Round 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Bernhard Gudden 和Robert Wichard 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George Destiau 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、Philips Lumileds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
2010E
2020E
2030E
2040E
装机容量
30万KWp
180万KWp
1000万KWp
10000万KWp
年发电量
4.2亿KWH
21.6亿KWH
140亿KWH
1500亿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30 lm/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%;GaN LED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LED inside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</p>
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