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离网式太阳能照明系统在金字塔底层市场的应用与设计

离网式太阳能照明系统在金字塔底层市场的应用与设计. 王洪波. 飞利浦（中国）投资有限公司. 2009 年 10 月. 背景介绍. 什么是金字塔底层市场？. 全球收入金字塔. 全球以经济发展情况区分： 发达国家 发展中国家 全球以个体的收入或等效购买力区分：. 购买力 单位：美金. 人口. 富有收入. 8 亿. >15000. 中等收入. 15 亿. 1500-15000. 低收入市场 （金字塔底层）. 40 亿. <1500. 来源： Prahalad 和 Hart ， 2002. 全球金字塔底层市场照明状况：. 全球收入金字塔.

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离网式太阳能照明系统在金字塔底层市场的应用与设计

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  1. 离网式太阳能照明系统在金字塔底层市场的应用与设计离网式太阳能照明系统在金字塔底层市场的应用与设计 王洪波 飞利浦（中国）投资有限公司 2009年10月

  2. 背景介绍

  3. 什么是金字塔底层市场？ 全球收入金字塔 • 全球以经济发展情况区分： • 发达国家 • 发展中国家 • 全球以个体的收入或等效购买力区分： 购买力 单位：美金 人口 富有收入 8亿 >15000 中等收入 15亿 1500-15000 低收入市场 （金字塔底层） 40亿 <1500 来源：Prahalad和Hart，2002

  4. 全球金字塔底层市场照明状况： 全球收入金字塔 每年380亿美金的照明需求不容小觑！ 购买力 单位：美金 人口 照明形式 &年花费 电力 照明 为主 富有收入 8亿 >15000 1850亿美金 中等收入 15亿 1500-15000 燃油 照明 为主 低收入市场 （金字塔底层） 380亿美金 （770亿升燃油） 40亿 <1500

  5. 并且，40亿人口中约有16亿生活在黑暗中!!!蜡烛、煤油灯为主要照明光源…并且，40亿人口中约有16亿生活在黑暗中!!!蜡烛、煤油灯为主要照明光源…

  6. 其照明状况很糟糕 • 蜡烛和煤油灯的大致性能： • 照明特征： • 低亮度 • 明火光源，易着火 • 运行成本高 • 便携性差 • 不健康光源：煤油灯会产生烟雾 关注金字塔底层的人们，尤其是完全没有电力设施的人们，的照明需求也是我们照明工作者的社会责任……

  7. 事实上，飞利浦已经开始了相应的作为 • 2004年，飞利浦开始了为金字塔底层市场的产品开发工作 • 2007年6月，飞利浦在签署的斯霍克兰协定中承诺为撒哈拉以南区域的5亿人民提供照明和清洁饮用水的服务 • 2008年7月7号，飞利浦和荷兰外交部签署了合作协议，承诺服务于这一市场 飞利浦照明CEO Rudy Provoost与荷兰外交部长Koenders签署合作协议

  8. 离网式太阳能照明系统

  9. 如何才能满足金字塔底层市场的照明需求？ • 在电力设施不具备或不完善的情况下，可能的照明能源： • 人力发电，比如手摇式发电照明产品，但存在使用寿命短的问题 • 风力发电 • 太阳能发电 • 由于丰富的太阳能资源，太阳能发电适用于大部分的金字塔底层市场 • 金字塔底层市场的照明产品需求： • 手电筒 • 定向光束型手提灯 • 全向光束型手提灯 • 固定式照明系统

  10. 典型的离网太阳能照明系统 离网式太阳能照明系统示意图 太阳能板模组 光源模组 电池管理模组 服务于金字塔底层市场的系统期望 太 阳 能 量 输 入 光 输 出 可承担的 初始成本 探测、控制模组 离网太阳能照明系统 高性能 高效率 长寿命 低维护 用户操作界面模组 模块化 设计 用户输入

  11. 离网太阳能照明系统设计-目标 • 120流明光输出，每天使用5小时 • 每天充、每天用 • 每天5峰值小时数的太阳辐照时间，每天的最高环境温度40摄氏度

  12. 离网太阳能照明系统设计-方案 • 太阳能板 • 多晶硅 • 硅片光电转化效率14%，组建效率约12% • 电池 • 6V 密封铅酸蓄电池 • 光源：3种光源作为候选 • 冷白CFL灯管 • 超高光效冷白低功率LED • 中上光效冷白低功率LED

  13. 离网太阳能照明系统设计-系统评判参数 • 为了更好的评判系统的性能，我们定义了以下的参数： • 系统光量的初始成本定义为：初始成本/（光输出x 每天的照明时间）；单位为：元/流明小时。 • 系统的太阳能量效率定义为：（光输出x每天的照明时间）/（太阳能组件接收的太阳辐照能量x辐照峰值数）；单位为：流明小时/瓦时 • 系统年均运行成本定义为：寿命周期的总成本/寿命周期；单位为：元/年 • 以上3个自定义参数将作为不同光源方案的评价指数，从而定量的分析系统的优劣

  14. 离网太阳能照明系统设计-方案分析和比较 （1/2）

  15. 离网太阳能照明系统设计-方案分析和比较 （2/2） 注： 作为对比，如果都使用1盏煤油灯和1支蜡烛，对应的初始总成本为20元和1.1元，年均运行成本为692元和251元；并且煤油灯的二氧化碳年排放量为200千克。

  16. 离网太阳能照明系统设计-结论 • 根据系统评判指数可知：150lm/W的冷白LED方案最优。 • 基于LED光源的离网式太阳能照明系统是金字塔底层市场很好的解决方案 • 经济、便宜：高效LED方案对1盏煤油灯和1支蜡烛的方案的回收期约3和9个月 • 环保、易于携带 • 进一步，在离网式太阳能照明系统中： • 光源的光效在系统配置中起到了至关重要的作用：在满足同样的设计要求的前提下，系统要求的铅酸电池的容量和太阳能组件的功率随光源光效的提高而降低。 • 系统太阳能量效率随着光源光效的提高而提高。 • 光源的光效对于优化系统的成本起着重要的作用： • 系统的年均运行成本随着光源光效的提高和光源寿命的延长而降低。 • 虽然CFL灯管的流明价格（3元vs. 300流明）比即使中上水平的冷白LED的流明价格（1.2元vs. 6.9流明）便宜很多 ，但由于其光效低而要求较大功率的太阳能组件，从而导致系统的初始总成本较高。因此，对于太阳能照明系统，LED更适合作为其照明光源。 • 虽然高光效的LED流明价格（4元vs. 8.6流明）比中等水平光效的LED流明价格（1.2元vs. 6.9流明）贵很多，但由于其光效高而要求较小功率的太阳能组件，从而导致系统的初始总成本持平或略低。因此，在当前的太阳能组件价格水平上，太阳能照明系统可以承受使用高光效LED光源。

  17. 离网太阳能照明系统设计-展望 • 随着白光LED效率的持续提高和LED价格的持续降低，LED必将成为离网式太阳能照明系统最重要的光源选择，其也必将推动离网式太阳能照明系统进一步的普及和应用。 LED产业的Heitz定律 DOE 在2008年发布的研发目标计划

  18. 现在，飞利浦已经活跃在金字塔底层市场，将与业界同仁一起致力于为他们提供更好、更合适的产品现在，飞利浦已经活跃在金字塔底层市场，将与业界同仁一起致力于为他们提供更好、更合适的产品 进行中的 基于LED的手电筒、手提灯、固定照明系统等

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