新能源、數字化、柔性制造：新工業革命三駕馬車

人類已經歷了兩次工業革命，每次隨之而來的都是抓住機遇的國家崛起，在工業革命過程中完成實力的強弱轉換。現在，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革命起點。

關于第三次工業革命將從何而來，目前說法不一。《第三次工業革命》作者杰里米·里夫金認為第三次工業革命將來自能源互聯網與可再生能源的結合;另一種以《經濟學家》編輯保羅·麥基里為代表的，認為第三次工業革命來自數字化革命，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，里夫金更關注第三次工業革命開啟后在應用側的價值，而保羅麥基里則偏重于制造，也就是經常被提到的“工業4.0”。

第三次工業革命主要表現為智能制造技術、信息技術、新能源技術等技術的重大突破，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革命，能源互聯、新能源、數字化都將部分甚至全部地在這次工業革命的占據重要地位。

而采用數字化的多能融合，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

為什么光伏需要發展智能技術?

隨著碳中和、新農村建設、西部開發、光伏進一步成熟等多個利好驅動下，光伏建筑一體化、新型發電建筑、企業一站式減碳綜合方案、光伏農牧漁業、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，據測算，要實現碳中和，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、發電成本進一步下降。(降制造成本、提升通量生產效率、提高轉換效率、提高營維水平減少發電量損失……)

2、光伏裝機場地供應量增大。(方式有：增加土地、電網接入條件、新場景、新應用形式)

3、高比例可再生能源電網建設(智能微網、柔性直流輸電、提高系統靈活度、提高用戶側智能化水平，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，光伏智能化發展貫穿始終：光伏制造、場站管理、智慧電網、智能應用都離不開智能化的發展，用智能化手段聯接場景，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網絡。

智能，不僅是光伏企業迎接大時代新浪潮時的外在適應能力，也是企業不斷突破自身現狀，超越人的腦力、體力和專注力的極限的最重內生動力。

過去的十余年間，光伏行業的發展遵循兩條曲線，一條是工藝技術曲線，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業堪稱偉大的成就。

但隨著210等先進技術的推出，我們發現，在工業4.0時代，這兩條曲線將合二為一：即先進的技術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提供平臺，進而帶來全新的光伏產品和產業生態。

而為什么智能技術需要光伏?

雖然人工智能的發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展，智能只有加入行業屬性，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，所有的企業信息技術解決方案都會被云化，每個企業都要結合自身的核心業務，探索最適合自己的云化解決方案。

智能業務是最有可能改變人類未來和生產方式的一般通用技術，而能源行業是最適合智能化技術發展的土壤。

首先，光伏產業鏈是工業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，再到應用側和電網端，都需要非常強的科技與自動化設備支撐，有成體系建設發展智能化技術的基礎。

其次，能源本身的性質更容易實現數字化經營。

最后，光伏本身具備聯接屬性，而且隨著“碳中和”大勢發展，會越來越多地聯接整個生產與消費體系，具備人工智能實現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的角度，世界只有兩個國家：中國和外國。現代的工業體系中，所有的工業總共可以分為39個工業大類，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接場景也將帶動智能技術的騰飛。

這也是為什么筆者認為光伏產業步入了繼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字化的精細管理，同時降低度電成本與需求側多樣性將更加考驗制造企業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，一位智能電網的專家提出了這三個問題。

在中環股份和索比光伏網的邀請下，光伏業內頂尖的智能企業齊聚天津，召開了這樣一場特殊的大會。之所以稱其特殊，是因為這是首次產業鏈上游硅片一直到組件、電站、電網及相關制造設備的廠商和專家齊聚，共同探討光伏智能化發展的未來。

步入全面電力社會后，人類的用能形態正在變得趨同以電力為主，而當步入數字化時代時，我們的生產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業各環節智能技術發展的同時，也能夠逐步讓數字化的各環節連城一個整體。

感謝這些智能企業同臺分享，讓我們有了一窺光伏產業智能化進程全貌的機會。

正如電網專家所言，光伏各環節智能化在“發展先后”、“智能化程度”、“對智能理解和側重”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的情況。所以此次會議過后，相信會有很多參會企業會重新評估自身智能化程度以及未來發展目標。

筆者對各光伏企業智能化程度做了個簡單的梳理。

中環股份：智能的“本我、自我與超我”

首先來談談中環股份。2015年起，中環花了六年的時間，將以前幾十年的晶硅材料經驗，完成了自動化到智能工廠的過渡。期間經歷了工業2.0(設備自動化和生產人工化)、工業3.0(生產自動化)、工業3.5(智能生產，全自動化制造)、工業4.0(智能工廠)四個階段。

在制造流程全自動化的基礎上，提升了產品質量和設備效率，并將ERP(企業決策平臺)和MES(生產管理系統)結合起來，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智能制造的發展腳步進入業內視線的：2018年，實現了生產流水線自動化和生產派工半自動化、在線實時品控的中環具備了挑戰更難的超大尺寸技術的硬件實力，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，產能也逐步爬坡到了15GW。

自動化、柔性化、數字化、智能化、智慧化，其中的聯系是層層演進卻又獨立存在的關系。正如本次大會的主旨“智構、賦能、融合”，其實中環在融合階段還是只做了一半。“智構”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，最后超出現有的極限，從解放人工轉向開創新業態。

拿手機舉例，早期智能手機出現，奠定了未來發展的基礎。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和軟硬件進一步發展，手機將成為“融合”與“聯接”的移動數據終端。即使是現在，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“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，是因為在跨專業決策時，人工智能往往更具備優勢。

如果有一輛智能馬車，“本我”代表驅動力，“自我”代表控制力，“超我”則代表指導力。中環股份下階段瞄準的目標就是如何培養智慧決策系統的指導力。

中環表示，將在十四五建成具備工業4.0+特征的智慧工廠，打通全行業產業鏈數據，讓系統實現深度學習，做到數據自主決策、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的身影。在實體廠房之外，中環與合作伙伴還搭建了數字孿生的虛擬工廠。

應用材料表示，半導體工業在進入300mm的時代，就已經在建置符合工業4.0的現代化無人化工廠，使用 AIoT(人工智能+物聯網)的觀念與技術，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軟件。

西門子則為中環提供了數字化仿真、生產、運維及優化的服務，做到質量、能耗、設備、物流、研發的數字化場景。

2008年起就提出“智慧地球”的IBM提出“經營數字化與平臺數字化”的概念：主張以工業大腦為核心的工業互聯網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、數字化能力增強”等手段，來應對光伏企業數字化轉型過程難點及挑戰。

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：“光伏行業經過20多年的發展，自動化水平、工藝復雜度、單設備產能、單車間規模都在不斷提升，產品種類也不斷增多，但離散的制造模式仍然沒有改變。”光伏設備已經從過去獨立運行的離線模式，發展到了前后端自動銜接的聯網自動化生產模式。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，進一步提升了產能。

上述企業中有軟件有硬件，側重的方向也不一樣。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或具體功能的APP。

而這三家外國企業和中國企業差異也很值得關注：西門子、應材和IBM更多的是希望通過技術來驅動行業，以技術為主;羅博特科則更注重針對行業需求開發技術，并隨著智能制造在全產業鏈上的數據互通不斷拓展和升級技術。

這種差異說明了術業有專攻的同時，也說明了智能化尚未完全成熟，沒有真正做到千行百業統一步調，不然這些企業會有高度的一致性。

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。目前世界上也沒有一款針對所有行業的智能化系統，因為大部分智能化方案里仍然缺失行業屬性，目前還不能一套智能內核穿搭不同的行業“皮膚”，所以需要智能化服務商與用戶對接，這也是IBM提出的數字化挑戰的難點之一。

就個人而言，筆者從長遠角度也很看好華為智能，雖然現在目前華為云業務這部分市占率不如阿里，但華為有制造背景，在于行業融合的方面更具優勢。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：傳統智能光伏主力軍

從工信部2020年公示的智能光伏試點示范項目和企業名單可以看出，主管部門在智能光伏這方面還是更側重于電站和電網側應用的。

華為、陽光新能源、國家電網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羅博特科的方向性差異，傳統逆變器兩強陽光與華為的路線也發生了不同的變化：華為的方案是通過智能實現光伏、電網乃至全部應用場景的全聯接，在碳中和的大背景下，光伏場景化將很快迎來爆發期;陽光電源集團旗下的陽光新能源則側重數字化為技術本身服務，不斷提升技術水平和解決方案實力。

在華為的方案中，可以窺探到行業綠電、家庭綠電、全屋智能、綠色出行、智慧園區、智慧政務與智慧城市等方案，已經在不同條線上共同推進，未來很可能融合在一起，形成一個數字化的全聯接超級平臺。

而陽光新能源則通過不斷強化的技術優勢，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，華為是液態的，上善若水，利萬物而不爭;陽光電源則是固態的，細化完善技術方案，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濟性、運行情況、電站質量的全方位評估;其次新一代電力調度系統，要求光伏電站無功容量大、調節精度高、響應時間快，并且具備智能化分析數據和建模，引導電網自動調度和控制;同時光儲結合、多能互補的新型高比例新能源電網，也需要智能化管理作為支撐。

同時，專家指出在智能發電發展進程中應該明確每個階段的特征：初級階段通過大數據、云計算、物聯網、專家知識庫、人工智能、機器人等技術，構建生產運行核心業務體系，并實現不同業務間信息融合和業務互通;中級階段在此基礎上，提升自學習、自適應、自尋優能力，做到機器為主、人工為輔;高級階段則實現集成化、機器自主決策、無人值守、無人常規檢修化。

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，“智構、賦能、融合”并不只是針對某個企業的智能制造或智能管理能力，對光伏產業同樣意義重大：構建智能化的全產業生態鏈，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生極大的積極意義。

希望通過業內領先的智能企業共同協作，快速提升行業智能化水平，提升產品與服務能力，不斷自我突破，讓企業在變革中基業長青，讓光伏行業盡可能的為建設零碳智能的新時代做出應有的貢獻。

(關鍵字：光伏)