光伏建筑的初步调研报告.docx

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光伏建筑的初步调研报告

光伏建筑的初步调研报告

1政策背景

1.1国家出台的政策

1.1.1关于印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知（财

建[2009]129号，2009年3月23日发布）第六条2009年补助标准原则上定为20元/Wp，具体标准将根据与建筑结合程度、光电产品技术先进程度等因素分类确定。

以后年度补助标准将根据产业发展状况予以适当调整。

1.1.2财政部办公厅、住房城乡建设部办公厅关于印发太阳能光电建筑应用示范

项目申报指南的通知（财办建〔2009〕34号）

二、补助标准

2009年补贴标准具体为：

对于建材型、构件型光电建筑一体化项目，补贴标准不超过20元/瓦；对于与屋顶、墙面结合安装型光电建筑一体化项目，补贴标准不超过15元/瓦；具体标准将根据项目增量成本、建筑结合程度确定。

以后年度补助标准将根据产业发展状况予以适当调整。

三、申报主体

财政部、建设部对太阳能光电建筑安装使用进行补贴，申报主体可为项目业主单位或光电一体化产品中标企业，由双方协商确定，并经当地财政部门审核确认。

1.1.3关于实施金太阳示范工程的通知（财建[2009]397号，2009年7月16日发布）第七条由财政部、科技部、国家能源局根据技术先进程度、市场发展状况等确定各类示范项目的单位投资补助上限。

并网光伏发电项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%给予补助，偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助。

光伏发电关键技术产业化和产业基础能力建设项目，给予适当贴息或补助。

第八条各地电网企业应积极支持并网光伏发电项目建设，提供并网条件。

用户侧并网的光伏发电项目所发电量原则上自发自用，富余电量及并入公共电网的大型光伏发电项目所发电量均按国家核定的当地脱硫燃煤机组标杆上网电价全额收购。

1.2地方出台的政策

1.2.1《江苏省光伏发电推进意见》（2009年6月19日）

“实施“屋顶并网发电工程”、“建筑一体化并网发电工程”和“地面并网

电站工程”三大工程，不断提高光伏发电应用水平，增强产业竞争力。

依托我省

光伏产业现有优势，选择学校、医院、政府机关等公共建筑，重点实施一批屋顶

及建筑一体化项目；选择沿海滩涂资源较丰富地区，建设一些地面并网示范工

程。

”

“着眼实现地面光伏并网发电上网电价1元/千瓦时（含税）的目标，不断

促进企业降低成本，提高竞争力。

2009－2011年分年度目标电价为：

”

单位：

元/千瓦时

1.2.2北京市加快太阳能开发利用促进产业发展指导意见（京政发[2009]43号）

（一）推行2万千瓦光伏屋顶工程。

在宾馆饭店、写字楼、污水处理厂、体育

场馆等公用、商业设施，以及本市开发区、工业园区的工业厂房中积极倡导推广

与建筑结合的太阳能屋顶光伏发电项目。

按照“支持高端、先申先得”的原则，到2012年12月31日前，对前

20MWp与建筑结合的太阳能光伏并网发电及风光互补项目，除享受国家优惠政策

外，由市财政根据项目建成后的实际发电效果，按照1元/瓦·年的标准给予连

续3年补助。

申请补贴的项目单体规模应大于50kWp，其中单晶硅、多晶硅和薄

膜电池光电产品组件转换效率应分别超过15%、14%和7%。

2光伏建筑的基础知识介绍

2.1光伏建筑的类型

与建筑结合的光伏发电可以分为BIPV（建筑集成光伏）和BAPV（建筑附加光伏）。

BIPV即BuildingIntegratedPhotovoltaic，其不但具有外围护结构的功能，同时又能产生电能供建筑使用。

此类建筑的太阳电池板是建筑外围护结构的一部分，其既可以遮风挡雨，又可以发电。

如果将太阳电池板拆除，此建筑将失去遮风挡雨的功能。

BAPV建筑中采用的是普通太阳电池组件，太阳电池组件通过支架安装在原先建好的屋顶上。

拆除此BAPV建筑上的光伏组件，并不会影响原有建筑的基本功能。

图1：

BIPV建筑，广东金刚玻璃科技股份有限公司建造的光伏采光顶，由高效多晶硅中

空光伏组件及支撑结构组成。

图2：

深圳市国际园林花卉博览园并网光伏发电系统，太阳电池组件通过支架安装在原先

建好的屋顶上

2.2光伏与建筑结合的几种方式

财政补贴将重点支持太阳能光电建筑一体化安装且发电主要用于解决建筑用能的项目，从项目类型上主要包括三类：

一是建材型，指将太阳能电池与瓦、砖、卷材、玻璃等建筑材料复合在一起

成为不可分割的建筑构件或建筑材料，如光伏瓦、光伏砖、光伏屋面卷材、玻璃

光伏幕墙、光伏采光顶等；

二是构件型，指与建筑构件组合在一起或独立成为建筑构件的光伏构件，如

以标准普通光伏组件或根据建筑要求定制的光伏组件构成雨篷构件、遮阳构件

等；

三是与屋顶、墙面结合安装型，指在平屋顶上安装、坡屋面上顺坡架空安装

以及在墙面上与墙面平行安装等形式。

图3：

威海市民文化中心非晶硅光伏屋面工

程，275千瓦，面积7800余平方米，年发电

量约33万千瓦时。

图4：

尚德光伏研发中心大楼光电幕墙建筑，

PV面积1.8万平方米，其中幕墙6900平米，

1M瓦，年发电量约73万千瓦时

图5：

青岛市高新技术开发区内的“生态大厦”太阳能遮阳板。

外立面和屋顶设有50千瓦太

阳能光伏电池方阵，年可节电15万千瓦时。

图6：

国家体育馆屋顶太阳能光伏发电（BAPV），97.5千瓦，年发电约9万千瓦时

图7：

国家体育馆幕墙太阳能光伏发电（BIPV），5千瓦，年发电约0.4万千瓦时。

图8：

北京南站中央屋面采用的光伏发电一体化系统，2350平方米，245kw，年发电约

39万千瓦时

2.3光伏建筑的系统组成

一般分为四大部分:

光伏电池系统、控制系统、蓄电池组和支撑结构系统。

光伏电池系统通常采用晶体硅或薄膜材料加工而成,是光伏系统中最关键的技术,使用寿命为20～30年。

市场上生产和使用的光伏电池以晶体硅材料为主,晶体硅约占光伏电池总量的90%,主要有单晶硅电池和多晶硅电池,单晶硅光电转换平均效率约为15～18%,多晶硅的平均效率约为12～15%,目前市场价格约在每瓦14～16元。

薄膜电池材料主要有三种:

非晶硅（a-Si）、铜铟硒（CIS,CIGS）和碲化镉（CdTe）,光电转换平均效率约为5～8%,目前市场价格一般在每瓦12～14元之间。

由于弱光效应和温度系数效应两个因素影响,在立面光伏幕墙方面,相同功率非晶硅光伏幕墙比晶体硅光伏幕墙多发15～20%的电量。

控制系统是利用太阳能电池的光伏效应将太阳能转化为直流电能并贮存,或

通过逆变器等将直流电能转化为交流电直接供交流负载使用,主要包括控制器、

逆变器等。

蓄电池组用来贮存光伏电池发出的电能,并向负载供电。

如光伏电池所发电

能直接向负载供电,则无需蓄电池组。

支撑结构系统主要是光伏系统工程的依附结构,包括简易支撑系统、屋面系统和幕墙系统等。

将太阳能光伏系统与屋面或幕墙综合考虑,形成光伏屋面系统和光伏幕墙系统,这两种系统是太阳能光伏建筑一体化技术中最常见的两种形式。

2.4光伏建筑的并网方式

并网光伏建筑的电气方案主要有4种，即“上网电价”方式、“净电表计

量”方案、“净电表计量”三相电接线方案、“金太阳工程”并网发电。

图9：

“上网电价”方式①电网公司以高电价收购PV电量；②用户缴纳常规低价电费；

③PV电表接在用户电表之前（电网一侧）。

图10：

“净电表计量”方案：

①电力公司不用高价收购PV电量；②允许抵消用电量（自发自用）；③PV计量电表装在用户电表之后（负载一侧）。

图11：

“净电表计量”三相电接线方案

图12：

“金太阳工程”并网发电

①电力公司只与建筑业主结算；

②PV开发商与建筑业主结算；

③由电力公司确定并网点和电能计量装置。

3金太阳示范工程项目（北京，天津，河北地区）

4与房地产相关的几个项目

4.1恒通国际商务园

恒通国际商务园，位于朝阳区北京电子城核心区域内，占地32万平方米。

距亮马河商业区（即燕莎中心，第三使馆区等）与丽都商业圈仅10分钟路程。

座落于青翠幽雅环境中的恒通国际商务园为独具慧眼的跨国公司提供了一个设

立其总部所在地的最佳场所，著名公司如ABB、雀巢、强生、苏黎世保险、电通、

乐华梅兰、艾佩斯及浦发银行已入驻园区。

项目名称：

京东方恒通商务园区一期太阳能屋顶并网电站项目（国家“金太阳”示范工程项目）

建设地点：

北京市朝阳区酒仙桥路10号恒通商务园区内B4-B10楼群屋顶装机容量：

355.35KWp

屋顶使用面积：

5013㎡；安装方式：

屋顶支架

项目名称：

京东方恒通商务园区二期太阳能屋顶并网电站项目（建设中）（国家“金太阳”示范工程项目）

建设地点：

北京市朝阳区酒仙桥路10号恒通商务园区内C1C2、B28、B36楼群屋顶装机容量：

500.48kwp

屋顶使用面积：

14000㎡；安装方式：

屋顶支架

项目名称：

京东方8.5代线厂房光伏发电项目（国家“金太阳”示范工程项目、北京市重点节能环保项目）

建设地点：

北京经济技术开发区京东方第8.5代TFT-LCD生产线厂房屋顶装机容量：

一期3026.8KWp

二期2000kwp屋顶使用面积：

68000㎡；安装方式：

屋顶支架

4.2万科中心

万科中心项目位于深圳市盐田区大梅沙内环路南侧，占地面积约6万平米,

总建筑面积约8万平米，地下2层,地上5层。

建筑物功能包括：

国际会议中心、

万科集团总部办公、SOHO办公、经营性酒店及产权式酒店。

深圳万科中心太阳能光伏发电系统工程就位于万科中心项目的楼顶，建筑面

积3000平米，其中光伏发电面积接近2000平米，峰值功率267.3KW，年发电量

达28万度。

太阳能发电系统采用转换效率较高、技术也最为成熟的单晶硅电池

板发电；逆变器采用效率达98.1%的德国原装进口设备，保证系统工作稳定和高

效。

4.3建筑小区

深圳侨香村经济适用房住宅区工程：

单晶硅屋顶光伏并网发电站，发电功率

180kw，用于楼道照明和小区内部使用。

珠海仁恒园二期工程：

屋顶电站，发电功率240.8KW，用于楼道照明和地下

车库照明使用。

浙江慈溪天和家园：

慈溪市住房发展投资有限公司建设，总建筑面积13.4

万平方米。

在20#楼屋顶装设太阳能电池板。

用于地下车库照明和智能化设备用

电。

总安装功率43kWpe，总投资约300万元。

屋顶可利用面积与太阳能电池板

配置为：

西侧平台：

共87m2，175Wpe*36块=6900Wpe

斜屋面：

7块，共113.9m2，175Wpe*87块=15225Wpe

露台：

5个，共233．44m，175Wpe*126块=22050Wpe

三亚汇丰国际公寓：

由三亚瑞亚房地产开发公司开发，在楼顶附设光伏发电

组件，总安装功率20kw，所发电力主要是应用于小区公共用电部分，如房屋通

风、楼道照明、花园喷灌、小区广播等。

5光伏建筑应用特点分析

随着光伏建筑的发展，建筑的立面和楼顶不再仅仅是一个维护结构，他将成

为一项资源，一项可以应用光伏发电的资源。

从现有工程实例看，城市地区光伏建筑主要应用于博览会、商务办公、工业

厂房、大型公用建筑（如火车站，博物馆等）为主，用于住宅较少，究其原因主

要有：

（1）实现申请各类博览会时的节能承诺，如北京奥运会、上海世博会、深

圳园博会等建筑大规模应用光伏建筑。

（2）商务办公、工业厂房、公用建筑等白天有充足的用电需求，如房间照

明、空调、电梯、地下室照明与通风等，电力无需储存或者上网，直接在用户侧

使用完毕。

此外，公用建筑的用电负荷变化与光伏在白日发电的特性相拟合。

（3）商业用电和工业用电的价格高于民用电，特点是按照峰、平、谷不同

时段计量电费的场合，白日的电价更高，这样就与光伏发电白日发电的特点相拟

合。

所以应用于商业和工业更有利于投资的回收。

如：

北京一般工商业用电-非

居民照明的峰值价格达到1.234元/度，平段0.821元/度（来自北京电力公司网

站），而居民照明用电仅0.4883元/度。

（4）商务办公、工业厂房的屋顶形式更利于安装太阳能发电组件。

6粗略估算投资和运营成本的方法

6.1发电规模的粗略估算

（1）计算公式：

光伏发电系统峰值发电功率Wpe=

拟安装光伏组件的面积m2*光伏组件的单位峰值发电功率Wpe/m2

（2）光伏组件的单位发电功率Wpe参考值：

并网单晶硅电池组件：

135~145Wpe/m2

并网多晶硅电池组件：

136~144Wpe/m2

并网非晶硅薄膜组件：

59~63Wpe/m2

光伏玻璃幕墙/采光顶：

分为晶硅透光光伏组件和非晶硅薄膜透明组件，参

考厂家资料？

6.2投资的粗略估算

（1）计算公式：

Bc=（1+A1+A2+A3）WC0

Bc：

总投资，元

A1：

直流控制柜、逆变器、交流控制柜相对于光伏组件的投资系数

A2：

导管、桥架、电缆等辅助设施相对于光伏组件的投资系数

A3：

其他费用（施工、运输、调试等）相对于光伏组件的投资系数

W：

光伏发电系统的峰值发电功率，Wpe

C0：

光伏组件每峰瓦的价格，元/Wpe

（2）参考数值：

A1：

一般为0.4~0.6，采用国产低档产品取低值，进口高档产品取高值

A2：

一般为0.15~0.25，导管和桥架材质为不锈钢、电缆为高档品牌取高值

导管和桥架材质为镀锌钢、电缆为低档品牌取低值

A3：

一般为0.05~0.15，运输距离远、施工难度大取高值

A1+A2+A3：

一般为0.6~1.0

C0：

晶体硅组件14元/峰瓦，非晶硅薄膜组件9元/峰瓦，光伏玻璃幕墙/采

光顶需另行询价

Bc：

根据北京南站光伏屋顶2008年的资料，采用透光10%的进口非晶硅薄

膜组件的总投资为145~176元/峰瓦，透光10%的铜铟镓硒薄膜组件的的总投资

为142~146元/峰瓦；不透光的进口非晶硅薄膜组件的总投资为120~122元/峰瓦，

透光10%的铜铟镓硒薄膜组件的总投资为87.5~82元/峰瓦。

根据杭州能源与环境产业园2兆瓦屋顶光伏并网发电项目（2009年上半

年建成），采用多晶硅电池组件的总投资为32元/峰瓦

根据敦煌10MW大型荒漠光伏电站中广核的投标文件，光伏组件为10元/峰

瓦，工程总投资为20元/峰瓦

（3）注意事项

本公式适合于并网发电项目，不适用于带蓄电池的系统。

蓄电池的投资一般

为1.3元/瓦时，使用年限为5年。

6.3发电量的粗略估算

（1）计算公式：

Hy=WDTη

Hy：

年均发电量，kwh/年

W：

光伏发电系统的峰值发电功率，Wpe

DT：

年等效峰值日照时数，小时

η：

峰值功率转化为交流功率的系数

（2）参考数值：

η：

取0.6~0.87，由光伏阵列的效率（光伏阵列在1000W/m2太阳辐射强度

下,实际的直流输出功率与标称功率之比，一般取0.85）、逆变器效率（一般取

0.95）、交流并网效率（一般取0.95）组成

DT：

可按下表省会倾斜面/水平面年利用小时数取值

（3）注意事项：

在计算时，需根据光伏组件的安装角度合理选用等效利用小时数。

本公式中没有单独考虑光伏电池组件的衰减。

该衰减可以统一考虑在η的取

值中。

通常，组件的使用寿命不低于25年。

晶体硅组件衰减率2年内不高于2%、

10年内不高于10%、25年内不高于20%；非晶硅薄膜组件衰减率2年内不高于

4%、10年内不高于10%、25年内不高于20%。

6.4运营成本的粗略估算

（1）计算公式：

OM=αC0W/Hy/n

OM：

每度电的运营成本

α：

相对于光伏阵列的运行费用系数

C0：

光伏组件每峰瓦的价格，元/Wpe

W：

光伏发电系统的峰值发电功率，Wpe

Hy：

年均发电量，kwh/年

n:

运行年数

（2）参考数值：

α：

0.005~0.015

C0：

晶体硅组件14元/峰瓦，非晶硅薄膜组件9元/峰瓦

OM：

根据北京南站光伏屋顶2008年的资料，光伏组件价格为60元/峰瓦、

运行年限20年时，每度电的运行成本为0.009元/kwh。

6.5光伏发电上网电价的讨论

6.5.1与其他发电方式电价的对比

注1：

在2009年7月以前，电价是国家发改委以风电场项目特许权招标的形式确定电价，2009年7

月国家发改委发布的I~IV类不同风能资源地区的风力标杆上网电价

注2：

在2008年8月，发改委按照“一事一议”的方式批复上海崇明岛和内蒙鄂尔多斯项目的光伏发

电上网电价为4元/kwh，2010年4月国家发改委批复的宁夏4各项目的上网电价为1.15元/kwh。

甘肃敦

煌采用的是特许权招标的方式，中标价格为1.09元/kwh。

注3：

发电成本与光伏组件价格和等效利用小时数（当地太阳能资源）密切相关，甘肃敦煌项目等效

利用小时数2000小时、投资20元/kw、电价在1.09元/kwh时可实现8%的财务内部收益率。

6.5.2降低光伏发电电价的方式

光伏发电较高的初期投资以及较低的等效利用小时数造成了高昂的电价。

降

低电价的方法主要有：

􀁺国家在建设投资上的补贴：

若能实现《太阳能光电建筑应用财政补助资

金管理暂行办法》中2009年的20元/Wp补贴金额，在工程总投资为30

元/Wp时电价即可降低为1.25元/kwh；在工程总投资在25元/Wp时电

价即可降低为0.74元/kwh。

􀁺政府在上网电价上的补贴：

江苏省给出了适应光伏发电高电价的政策，

不经也给予每度电1元的补贴（连续补贴3年）。

􀁺光伏发电租价价格的下降：

随着光伏组件生产规模的扩大和新技术的研

发，光伏组件的成本每年均呈下降趋势，有资料称光伏组件的价格年均

下降7%。

􀁺提高光伏发电系统有效利用小时数：

通过设置光伏组件的合理倾角、设

置自动跟踪系统等措施可显著提高等效利用小时数，提高单位面积光伏

组件的发电量，降低光伏发电的成本

6.6一个假定案例的粗略分析

6.6.1发电规模确定时考虑的因素

（1）政策因素

a.《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》要求，装机容量大于

50kwp的给予补贴

b.《关于印发太阳能光电建筑应用示范项目申报指南的通知》，2009年补

贴标准具体为：

对于建材型、构件型光电建筑一体化项目，补贴标准不超过20

元/瓦；对于与屋顶、墙面结合安装型光电建筑一体化项目，补贴标准不超过15

元/瓦；具体标准将根据项目增量成本、建筑结合程度确定。

以后年度补助标准

将根据产业发展状况予以适当调整。

b.《北京市加快太阳能开发利用促进产业发展指导意见》要求项目单体规模

应大于50kWp，按照“支持高端、先申先得”的原则，对前20MWp由市财政根据

项目建成后的实际发电效果，按照1元/瓦·年的标准给予连续3年补助

d.《关于实施金太阳示范工程的通知》，接受金太阳示范工程补助的用户侧

并网的光伏发电项目所发电量原则上自发自用，富余电量及并入公共电网的大型

光伏发电项目所发电量均按国家核定的当地脱硫燃煤机组标杆上网电价全额收

购。

（2）用电负荷因素

由于国家政策鼓励用户侧并网发电项目自发自用，因此发电规模不宜大于用

户侧的用电负荷。

从费用角度考虑，住宅公用设施用电负荷（地下车库照明与通

风，电梯，水泵，水处理站等）电价高，所以比较适合用光伏发电替代。

从用电

量的变化规律看，公用设施白日仍需较多的电量。

所以光伏建筑的每日的发电量

不宜大于公用设施的白日用电量。

（3）建筑可用面积的因素

从建筑的美观等角度，并非建筑的所有立面、楼顶均适合设置光伏组件，所

以需要根据建筑的要求在合适的位置选择合适的光电组件进行布置。

6.6.2项目的参数计算

（1）发电规模：

100kWpe

（2）系统形式：

用户侧并网发电，不设蓄电池，项目自发自用

（3）光伏组件

无锡尚德多晶硅光伏组件，型号STP210-18/Ud，外形尺寸1482*992*35mm，

单块重量16.8kg，峰值功率210Wpe，倾斜42度在屋顶用支架安装

（4）光伏组件数量：

476块

（5）面积

光伏组件面积700m2。

因倾斜40度安装，需要考虑组件之间的间隔以防止阴影，经估算，间距2

米，组件的水平投影0.76*1.482米，则476块组件共需屋顶面积为1950m2。

（6）项目投资估算

按照30元/Wpe计算，项目总投资为300万元

（7）年发电量估算

倾斜面年利用小时数：

1748小时/年（倾斜角度42度）

峰值功率转化为交流功率的系数：

取0.75

年发电量为：

13.11万千瓦时，日均发电量359度电

（8）年运营成本计算

按照总投资的0.5%计算，每年的运行成本为1.5万元

6.6.3投资回收计算

（1）国家补贴

按照15元/Wpe计算，国家补贴共150万元。

（2）自有资金投入

150万元

（3）电价计算

从科学角度分析，应首先将公用设施用电按非居民照明用电和非工业用电分

别计算负荷，然后逐时计算耗电量，然后将峰（7~9月还要考虑尖峰时段）、平、

谷的电价按分时耗电量加权平均计算每日的平均电价，然后计算7~9月的耗电量

和其他月份的耗电量，在加权平均计算出每年的平均电价。

为简化计算，特作以

下假定：

a.非居民照明用电和非工业用电负荷各占一半

b.在7:

00~18:

00内公用设施用电负荷平均分布，即每小时的用电量不变

c.在一年内，公用设施用电的用电负荷逐日无变化

d.不考虑夏季的尖峰用电

根据以上假设，利用《北京电网峰谷分时结构调整后销售电价表》（见附件）

公布的电价，公用设施在7:

00~18:

00的年均电价为0.9618元/千瓦时。

（4）节约电费计算

假定每年的光伏发电量均可被公用设施有效利用，则年均节约电费为12.6

万元。

（5）静态投资回收期计算

因按照节约电费分析，不按照收入计算，所以不涉及增值税和所得税的问题。

若申请到150万元的国家补贴，则自有资金的静态投资回收期为：

150万元/（12.6万元-1.5万元）=13.5年

若无法申请到150万元的国家补贴，则自有资金的静态投资回收期为：

300万元/（12.6万元-1.5万元）=27.0年

（6）减排效果计算

利用光伏系统所发电量替代了使用电网的电力，每年光伏发电13.11万千瓦

时相当于节约煤炭约45.9吨，减少二氧化碳排放约115吨。

6.6.4建议

在有具体项目时，建议由专业人员先进行系统的设计和计算，然后向有关厂

商询价计算投资，再由财务评价人员对项目进行系统的经济评价。

在初期的预可行性研究阶段可以采用RetScreen软件进行详细的技术数据

计算和财务评价，并可计算CO2的减排量。

7下一步的调研建议

7.1调研对象

（1）已建成/在建光伏建筑

京东方恒通商务园区，清华超低能耗楼，北京国家体育中心、北京南站、深

圳侨香村经济适用房住宅区工程、珠海仁恒园二期工程、浙江慈溪天和家园等。

（2）相关单位

投资商：

中国节能投资公司，上海申能新能源投资公司，京东方科技集团股

份有限公司，北京京运通科技股份有限公司，中广核能源，廊坊新奥光伏集成有

限公司天津生态城投资开发有限公司等

集成商/供应商：

无锡尚德