浅淡风能\太阳能发电与LED照明的特点与应用

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　　摘要：风能、太阳能是一种永不枯竭和清洁的绿色能源，而半导体发光=极管(LED)也是一种环保、节能和高效的固体电光源。本文在分别分析三者技术特点的基础上，重点对风能―太阳能半导体照明系统的可行性与高效性进行了论证，并对其发展前景做了分析和展望。
　　关键词：风能太阳能LED节能照明
　　前言：
　　 当今世界，石油、 煤炭、天然气等主要能源正面临资源枯竭的危险，同时，环保压力也在不断增加核能经过311日本大地震核危机后，核能源已经被多国禁止使用，因此，环保、节能已经成为世界范围内各行各业努力追求的目标。
　　 风能、太阳能是一种真正取之不尽清洁懂得能源，将是未来最理想的绿色新能源，目前其利用的有效途径便是利用光伏发电技术将太阳能转化为电能。利用风力发电机将风能转化为电能。半导体发光二极管（LED）也是一种环保、节能、高效的固态电光源。凭借其节能无污染，长寿命的特点、已运用于很多行业的照明领域中，因此，灵活运用、风能、太阳能光伏发电和LED固态照明优点的风光互补LED照明系统。实现了新一代能源和新型光源的完美结合。
　　一`风能，
　　 风力发电是现代能源转换中的一个令人瞩目的成功案例。过去十年来，随着风力发电站在世界各地迅速出现，风力发电的成本已大大降低。特别是一些资源缺乏的地区（如沙漠），风力发电站更容易显示出强大的优势。
　　 据国际能源署的报告，1980年风力发电的成本为每度电80美分，到了1991年，其成本仅为10美分。考虑到其他方面的开支，使用风力的新型发电厂和使用其他传统燃料如核能、煤和天然气的发电厂在成本方面并无太大的差异。
　　 许多因素降低了风力发电的成本。首先，风较机所用的材料有所改进，使用了更轻的复合材料，现在的风叶更大，更高效，其直径达125米，而上世纪70年代只有10米，由于受到风速等因素影响对风力发电站的选地受到了极大影响。其次，政府在改革上也给于支援，目前在汕头建成大型风能发电站。浙江省已建成苍南鹤顶山风电场。
　　二 `太阳能，
　　 多年来，太阳能发电起起落落，中国光伏发电产业于20世纪79年代起步，经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目、“送电到乡”工程等国家项目及世纪光伏市场的拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展2009年中国太阳能电池产量已经达到了4.3GW,中国所占的全球份额已达四成。
　　 太阳能光伏电站在节能方面效果显著。在辐照资源丰富的地区，一座MW级电站年发电量可达180万度，在25年寿命期内累计产出4500万度电。累计可节约标准煤17794吨。 减排CO₂ 46264吨, 减排SO₂ 427吨、减排NO₂ 125吨。
　　三、太阳能光伏发电的原理
　　 太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于p-n结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内静电场的作用下，各自向相反方向运动离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。
　　 太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类，一类是并网发电系统，即和电网通过相关标准相连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路。
　　 并网发电系统通过光伏阵列将接收来的太阳辐射能量转换成直流电，经过逆变后向电网输出与电网电压同频、同压的正交流电流。
　　 而独立式发电系统光伏阵列首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在电池中。
　　四、LED照明的技术特点：
　　 LED是一种在p-n结上施加正向电流时能发光紫外光、红外光的半导体固体发光器件。其发光机理的核心在于p-n结，当外加正向电压时，p-n结的平衡被打破，P区空穴进入p-n结中和原来的一部分负离子，N区电子进入p-n结中和原来的一部分正离子，当加一个正向电场时。这样就付p-n结变窄。
　　 能带上的电子跃迁，以电磁波形式释放出势能，这个电磁波就是LED的光，外加能量越大，释放光子的能量也就越高。
　　 LED半导体照明光源除具有使用寿命长（理论上使用寿命40000―50000小时，受其他材料的老化等影响，会影响其使用寿命）发光效率高、体积小、重量轻、环保安全可靠等优点以外，还有一个显著优点就是由于LED启动电压和工作电压一致，所以不需要使用镇流器，这样在节省成本和能耗的同时，也大大缩短了通断电的响应时间。可以通过电压调节LED明暗变化，使LED的应用更加广泛。
　　五、风能、太阳能与LED的结合
　　 风能、太阳能光伏发电技术与LED照明的结合的经典例子是风光互补照明。全天利用间歇的风能和太阳能转换成直流电，利用蓄电池充放能量，在夜间提供照明，由于蓄电池的使用寿命为3―5年，且报废的蓄电池，也会污染环境，随着超级电容的研制。新的更长使用寿命的储电池设备的开发会解决这个问题。LED的发光效率正在不断提高，超高亮度的LED问世，正在取代普通电光源，并大量节约能源且无污染。
　　结束语
　　低碳、节能，减排和可持续发展问题是本世纪人类面临的重大课题，开发新能源以及对现有能源的充分合理利用已经得到世界各国政府的高度重视。目前，太阳能利用技术和半导体产业已经由技术开拓时期开始步入高业化阶段，涉及的产品包括路灯照明、交通信号、景观照明、庭院装饰等。可以预见新一代能源和新型光源的太阳能半导体照明产业将会得到迅速发展，并引发一个绿色照明的新时代。在这之前，并网发电不失一个最佳解决办法，但由于政府并未开放普通用户并网发电，使众多分散的辐照区域无法充分利用，这样，待政府认识与政等的支持。

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