光伏智能將推動第三次工業(yè)革命
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2021-06-22
核心提示：
光伏智能將推動第三次工業(yè)革命
編者按：每次在標題上署名的時候，都有些忐忑。因為這代表著會有大量的個人淺見和態(tài)度，作為報道類文章是要盡力避免的。此前大部分標題署名的都是“請愿”或“諫言”類文章，但關(guān)于“智能”和“工業(yè)革命”，業(yè)內(nèi)的描述或過于艱深，或流于表面，同時多為管中窺豹不見全貌，因此筆者試著向非技術(shù)人士描述光伏行業(yè)正在發(fā)生怎樣的變化，這場疊加了“碳中和”和“第三次工業(yè)革命”的超級浪潮，將如何重塑行業(yè)，并徹底改變世界。
我們來看看，頂級智能光伏和相關(guān)企業(yè)都在想點什么?
新能源、數(shù)字化、柔性制造：新工業(yè)革命三駕馬車
人類已經(jīng)歷了兩次工業(yè)革命，每次隨之而來的都是抓住機遇的國家崛起，在工業(yè)革命過程中完成實力的強弱轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在，中國處在民族偉大復興的進程中，全球也正站在第三次工業(yè)革命起點。
關(guān)于第三次工業(yè)革命將從何而來，目前說法不一?！兜谌喂I(yè)革命》作者杰里米·里夫金認為第三次工業(yè)革命將來自能源互聯(lián)網(wǎng)與可再生能源的結(jié)合;另一種以《經(jīng)濟學家》編輯保羅·麥基里為代表的，認為第三次工業(yè)革命來自數(shù)字化革命，帶來制造模式的重大變革，智能制造和柔性制造帶來制造的革命。
個人理解，里夫金更關(guān)注第三次工業(yè)革命開啟后在應用側(cè)的價值，而保羅麥基里則偏重于制造，也就是經(jīng)常被提到的“工業(yè)4.0”。
第三次工業(yè)革命主要表現(xiàn)為智能制造技術(shù)、信息技術(shù)、新能源技術(shù)等技術(shù)的重大突破，以智能化、信息化、低碳化為主要特征。無論是哪種變革最終催生第三次工業(yè)革命，能源互聯(lián)、新能源、數(shù)字化都將部分甚至全部地在這次工業(yè)革命的占據(jù)重要地位。
而采用數(shù)字化的多能融合，本身又是最主要的新能源應用形式的光伏智能制造與應用，必將引領新的“碳中和”與新一輪工業(yè)革命的浪潮。
這是歷史賦予我們光伏人的榮光。
智能&光伏的共贏
為什么光伏需要發(fā)展智能技術(shù)?
隨著碳中和、新農(nóng)村建設、西部開發(fā)、光伏進一步成熟等多個利好驅(qū)動下，光伏建筑一體化、新型發(fā)電建筑、企業(yè)一站式減碳綜合方案、光伏農(nóng)牧漁業(yè)、光伏治沙、光伏海水淡化、新能源汽車的一體化與電力供應、城市級智慧能源與市政網(wǎng)絡等市場和應用場景都會隨之而來。
這樣的未來令人激動人心，據(jù)測算，要實現(xiàn)碳中和，中國需要保持平均每年200GW的光伏裝機。
而保持如此高速的增長，需要具備如下先決條件：
1、發(fā)電成本進一步下降。(降制造成本、提升通量生產(chǎn)效率、提高轉(zhuǎn)換效率、提高營維水平減少發(fā)電量損失……)
2、光伏裝機場地供應量增大。(方式有：增加土地、電網(wǎng)接入條件、新場景、新應用形式)
3、高比例可再生能源電網(wǎng)建設(智能微網(wǎng)、柔性直流輸電、提高系統(tǒng)靈活度、提高用戶側(cè)智能化水平，促進源荷雙向智能互動、落實可再生能源保障消納機制……)
4、提升投資者用戶體驗，激發(fā)投資熱情(提升收益、減碳、便捷、額外附加功能)
可以看到，這四點要素中，光伏智能化發(fā)展貫穿始終：光伏制造、場站管理、智慧電網(wǎng)、智能應用都離不開智能化的發(fā)展，用智能化手段聯(lián)接場景，為其賦能，進而演化出新的以能量流和信息流為紐帶的智能物聯(lián)網(wǎng)絡。
智能，不僅是光伏企業(yè)迎接大時代新浪潮時的外在適應能力，也是企業(yè)不斷突破自身現(xiàn)狀，超越人的腦力、體力和專注力的極限的最重內(nèi)生動力。
過去的十余年間，光伏行業(yè)的發(fā)展遵循兩條曲線，一條是工藝技術(shù)曲線，帶來了光伏效率的不斷突破，另外一條是制造曲線，用標準的替代無序的，用自動化替代手工線，兩條曲線共同進步帶來了光伏產(chǎn)業(yè)堪稱偉大的成就。
但隨著210等先進技術(shù)的推出，我們發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)4.0時代，這兩條曲線將合二為一：即先進的技術(shù)需要先進的制造工藝，先進的制造工藝就位下一階段的先進技術(shù)提供平臺，進而帶來全新的光伏產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
而為什么智能技術(shù)需要光伏?
雖然人工智能的發(fā)展始于替代人工的需要，但單純的替代人工并不足以想要得到跨越式發(fā)展，智能只有加入行業(yè)屬性，才能夠進一步進化出能夠決策并自我提升的智慧。
專家估計，到2025年，所有的企業(yè)信息技術(shù)解決方案都會被云化，每個企業(yè)都要結(jié)合自身的核心業(yè)務，探索最適合自己的云化解決方案。
智能業(yè)務是最有可能改變?nèi)祟愇磥砗蜕a(chǎn)方式的一般通用技術(shù)，而能源行業(yè)是最適合智能化技術(shù)發(fā)展的土壤。
首先，光伏產(chǎn)業(yè)鏈是工業(yè)領域中最頂尖的一批，從多晶硅制造、到拉棒、電池、組件、逆變器、支架，再到應用側(cè)和電網(wǎng)端，都需要非常強的科技與自動化設備支撐，有成體系建設發(fā)展智能化技術(shù)的基礎。
其次，能源本身的性質(zhì)更容易實現(xiàn)數(shù)字化經(jīng)營。
最后，光伏本身具備聯(lián)接屬性，而且隨著“碳中和”大勢發(fā)展，會越來越多地聯(lián)接整個生產(chǎn)與消費體系，具備人工智能實現(xiàn)自我價值的最大舞臺——融合與超越。常有國人自豪稱從制造業(yè)的角度，世界只有兩個國家：中國和外國?，F(xiàn)代的工業(yè)體系中，所有的工業(yè)總共可以分為39個工業(yè)大類，191個中類，525個小類，只有中國是全部具備的。完整的生態(tài)鏈讓中國光伏在過去的競爭中取勝，完整的智慧新能源全聯(lián)接場景也將帶動智能技術(shù)的騰飛。
這也是為什么筆者認為光伏產(chǎn)業(yè)步入了繼2004年德國可再生能源法之后的第二次歷史機遇的原因：“碳中和”為光伏提供了聯(lián)接萬物的政策基礎，隨之而來的用能全面清潔電力化的社會更加需要數(shù)字化的精細管理，同時降低度電成本與需求側(cè)多樣性將更加考驗制造企業(yè)的自動化與柔性制造能力。
百川到海：進度不一卻目標一致的光伏智能化進程
到底什么是智能?它的標準是什么?又如何定義智能化發(fā)展過程中的不同階段?
5月21日，首屆光伏智能大會上，一位智能電網(wǎng)的專家提出了這三個問題。
在中環(huán)股份和索比光伏網(wǎng)的邀請下，光伏業(yè)內(nèi)頂尖的智能企業(yè)齊聚天津，召開了這樣一場特殊的大會。之所以稱其特殊，是因為這是首次產(chǎn)業(yè)鏈上游硅片一直到組件、電站、電網(wǎng)及相關(guān)制造設備的廠商和專家齊聚，共同探討光伏智能化發(fā)展的未來。
步入全面電力社會后，人類的用能形態(tài)正在變得趨同以電力為主，而當步入數(shù)字化時代時，我們的生產(chǎn)與應用模式也同樣變得趨同。以往談到智能光伏大家說得更多的是它能夠帶來哪些價值，而這次我們希望能夠推動光伏產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)智能技術(shù)發(fā)展的同時，也能夠逐步讓數(shù)字化的各環(huán)節(jié)連城一個整體。
感謝這些智能企業(yè)同臺分享，讓我們有了一窺光伏產(chǎn)業(yè)智能化進程全貌的機會。
正如電網(wǎng)專家所言，光伏各環(huán)節(jié)智能化在“發(fā)展先后”、“智能化程度”、“對智能理解和側(cè)重”等方面有很大差別。所以確實也存在智能制造被簡單地認為是自動化生產(chǎn)的情況。所以此次會議過后，相信會有很多參會企業(yè)會重新評估自身智能化程度以及未來發(fā)展目標。
筆者對各光伏企業(yè)智能化程度做了個簡單的梳理。
中環(huán)股份：智能的“本我、自我與超我”
首先來談談中環(huán)股份。2015年起，中環(huán)花了六年的時間，將以前幾十年的晶硅材料經(jīng)驗，完成了自動化到智能工廠的過渡。期間經(jīng)歷了工業(yè)2.0(設備自動化和生產(chǎn)人工化)、工業(yè)3.0(生產(chǎn)自動化)、工業(yè)3.5(智能生產(chǎn)，全自動化制造)、工業(yè)4.0(智能工廠)四個階段。
在制造流程全自動化的基礎上，提升了產(chǎn)品質(zhì)量和設備效率，并將ERP(企業(yè)決策平臺)和MES(生產(chǎn)管理系統(tǒng))結(jié)合起來，讓管理層對智能工廠可以做到如臂使指。
210超大硅片也是伴隨著中環(huán)智能制造的發(fā)展腳步進入業(yè)內(nèi)視線的：2018年，實現(xiàn)了生產(chǎn)流水線自動化和生產(chǎn)派工半自動化、在線實時品控的中環(huán)具備了挑戰(zhàn)更難的超大尺寸技術(shù)的硬件實力，并在隨后的兩年間逐步改進，到2020年12月，初步完備的天津智能DW工廠除了210硅片良品率達到了96%以上之外，產(chǎn)能也逐步爬坡到了15GW。
自動化、柔性化、數(shù)字化、智能化、智慧化，其中的聯(lián)系是層層演進卻又獨立存在的關(guān)系。正如本次大會的主旨“智構(gòu)、賦能、融合”，其實中環(huán)在融合階段還是只做了一半。“智構(gòu)”從基礎上奠定智能化制造的基礎，從整個體系上作出改變;隨后通過為這套體系“賦能”，讓這套體系變得更加強大;隨后通過“融合”全價值鏈和自主學習，最后超出現(xiàn)有的極限，從解放人工轉(zhuǎn)向開創(chuàng)新業(yè)態(tài)。
拿手機舉例，早期智能手機出現(xiàn)，奠定了未來發(fā)展的基礎。隨后的十年里手機功能不斷增強，一些迎合用戶體驗的設計和語音識別等功能也在不斷為手機“賦能”;而未來隨著5G和軟硬件進一步發(fā)展，手機將成為“融合”與“聯(lián)接”的移動數(shù)據(jù)終端。即使是現(xiàn)在，我們手機中的功能里，圍繞著打電話這一需求只占很小一部分。
筆者認為這也可以用佛洛依德的“本我、自我與超我”來對智能的發(fā)展做簡單的比喻：智慧工廠的“本我”是工廠的底層核心功能，“自我”則是讓工廠各功能變得更強大和完善，而實現(xiàn)“超我”，則需要具備決斷力和約束力，并且在這部分需要和人腦PK，這也是為什么說“融合后超越”是智慧工廠的方向，是因為在跨專業(yè)決策時，人工智能往往更具備優(yōu)勢。
如果有一輛智能馬車，“本我”代表驅(qū)動力，“自我”代表控制力，“超我”則代表指導力。中環(huán)股份下階段瞄準的目標就是如何培養(yǎng)智慧決策系統(tǒng)的指導力。
中環(huán)表示，將在十四五建成具備工業(yè)4.0+特征的智慧工廠，打通全行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)，讓系統(tǒng)實現(xiàn)深度學習，做到數(shù)據(jù)自主決策、自主控制。
應用材料、西門子、IBM、羅博特科、華為智能：智能OS&APP
中環(huán)股份在智能化領域的成功背后，有著應用材料、IBM、西門子這些國際頂級智能化企業(yè)的身影。在實體廠房之外，中環(huán)與合作伙伴還搭建了數(shù)字孿生的虛擬工廠。
應用材料表示，半導體工業(yè)在進入300mm的時代，就已經(jīng)在建置符合工業(yè)4.0的現(xiàn)代化無人化工廠，使用 AIoT(人工智能+物聯(lián)網(wǎng))的觀念與技術(shù)，透過的設備傳感器與機臺自動化控制、無人搬運、智能派工，建構(gòu)有感知意識的新型“智能型自動化”的工廠。他們主要提供自動化設備和管理系統(tǒng)軟件。
西門子則為中環(huán)提供了數(shù)字化仿真、生產(chǎn)、運維及優(yōu)化的服務，做到質(zhì)量、能耗、設備、物流、研發(fā)的數(shù)字化場景。
2008年起就提出“智慧地球”的IBM提出“經(jīng)營數(shù)字化與平臺數(shù)字化”的概念：主張以工業(yè)大腦為核心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系是打造智能制造與敏捷運營的基礎，并提出了“體系改革、管理強化、數(shù)字化能力增強”等手段，來應對光伏企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程難點及挑戰(zhàn)。
羅博特科董事長戴軍是幾座光伏超級工廠“背后的男人”。戴軍指出：“光伏行業(yè)經(jīng)過20多年的發(fā)展，自動化水平、工藝復雜度、單設備產(chǎn)能、單車間規(guī)模都在不斷提升，產(chǎn)品種類也不斷增多，但離散的制造模式仍然沒有改變。”光伏設備已經(jīng)從過去獨立運行的離線模式，發(fā)展到了前后端自動銜接的聯(lián)網(wǎng)自動化生產(chǎn)模式。但戴軍認為，未來羅博特科將力推重新定義的“離線模式”：工藝設備獨立運行，標準柔性自動化設備智能對接每一道工序，讓自動化階段時工藝設備前后端效能必須匹配的問題得到解決，進一步提升了產(chǎn)能。
上述企業(yè)中有軟件有硬件，側(cè)重的方向也不一樣。如果智能光伏工廠是一部手機，它們做的是其中的操作系統(tǒng)或具體功能的APP。
而這三家外國企業(yè)和中國企業(yè)差異也很值得關(guān)注：西門子、應材和IBM更多的是希望通過技術(shù)來驅(qū)動行業(yè)，以技術(shù)為主;羅博特科則更注重針對行業(yè)需求開發(fā)技術(shù)，并隨著智能制造在全產(chǎn)業(yè)鏈上的數(shù)據(jù)互通不斷拓展和升級技術(shù)。
這種差異說明了術(shù)業(yè)有專攻的同時，也說明了智能化尚未完全成熟，沒有真正做到千行百業(yè)統(tǒng)一步調(diào)，不然這些企業(yè)會有高度的一致性。
即使是這三家國外巨頭，在智能工廠建設的過程中，仍然需要中環(huán)股份的大量參與。也就是說：用APP的那個用戶，也要反向去為了用APP而先去做這套OS系統(tǒng)。目前世界上也沒有一款針對所有行業(yè)的智能化系統(tǒng)，因為大部分智能化方案里仍然缺失行業(yè)屬性，目前還不能一套智能內(nèi)核穿搭不同的行業(yè)“皮膚”，所以需要智能化服務商與用戶對接，這也是IBM提出的數(shù)字化挑戰(zhàn)的難點之一。
就個人而言，筆者從長遠角度也很看好華為智能，雖然現(xiàn)在目前華為云業(yè)務這部分市占率不如阿里，但華為有制造背景，在于行業(yè)融合的方面更具優(yōu)勢。順帶一提，目前一些基金公司招人更傾向于招聘理工科而非金融背景的人才，也是和這個原因類似：工科更難“補課”。
華為、陽光新能源、國家電網(wǎng)：傳統(tǒng)智能光伏主力軍
從工信部2020年公示的智能光伏試點示范項目和企業(yè)名單可以看出，主管部門在智能光伏這方面還是更側(cè)重于電站和電網(wǎng)側(cè)應用的。
華為、陽光新能源、國家電網(wǎng)中國電力科學院的專家也分享了在智能化領域的進展。
在智能化方面，如同三家外企與本土企業(yè)羅博特科的方向性差異，傳統(tǒng)逆變器兩強陽光與華為的路線也發(fā)生了不同的變化：華為的方案是通過智能實現(xiàn)光伏、電網(wǎng)乃至全部應用場景的全聯(lián)接，在碳中和的大背景下，光伏場景化將很快迎來爆發(fā)期;陽光電源集團旗下的陽光新能源則側(cè)重數(shù)字化為技術(shù)本身服務，不斷提升技術(shù)水平和解決方案實力。
在華為的方案中，可以窺探到行業(yè)綠電、家庭綠電、全屋智能、綠色出行、智慧園區(qū)、智慧政務與智慧城市等方案，已經(jīng)在不同條線上共同推進，未來很可能融合在一起，形成一個數(shù)字化的全聯(lián)接超級平臺。
而陽光新能源則通過不斷強化的技術(shù)優(yōu)勢，一躍成為全球最大的光伏解決方案提供商。
如果要形容的話，華為是液態(tài)的，上善若水，利萬物而不爭;陽光電源則是固態(tài)的，細化完善技術(shù)方案，不讓壘土，故能成其高。
中國電力科學院專家指出，光伏電站對智能化的需求是全方位的：首先是對光伏電站經(jīng)濟性、運行情況、電站質(zhì)量的全方位評估;其次新一代電力調(diào)度系統(tǒng)，要求光伏電站無功容量大、調(diào)節(jié)精度高、響應時間快，并且具備智能化分析數(shù)據(jù)和建模，引導電網(wǎng)自動調(diào)度和控制;同時光儲結(jié)合、多能互補的新型高比例新能源電網(wǎng)，也需要智能化管理作為支撐。
同時，專家指出在智能發(fā)電發(fā)展進程中應該明確每個階段的特征：初級階段通過大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、專家知識庫、人工智能、機器人等技術(shù)，構(gòu)建生產(chǎn)運行核心業(yè)務體系，并實現(xiàn)不同業(yè)務間信息融合和業(yè)務互通;中級階段在此基礎上，提升自學習、自適應、自尋優(yōu)能力，做到機器為主、人工為輔;高級階段則實現(xiàn)集成化、機器自主決策、無人值守、無人常規(guī)檢修化。
大體系與標準建立
我們面對的是一個前所未有的大勢和復雜無比的新挑戰(zhàn)，“智構(gòu)、賦能、融合”并不只是針對某個企業(yè)的智能制造或智能管理能力，對光伏產(chǎn)業(yè)同樣意義重大：構(gòu)建智能化的全產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，進而做到融合，真正做到智能制造與智能應用無縫接軌，將對光伏乃至全社會產(chǎn)生極大的積極意義。
希望通過業(yè)內(nèi)領先的智能企業(yè)共同協(xié)作，快速提升行業(yè)智能化水平，提升產(chǎn)品與服務能力，不斷自我突破，讓企業(yè)在變革中基業(yè)長青，讓光伏行業(yè)盡可能的為建設零碳智能的新時代做出應有的貢獻。