光伏智能将推动第三次工业革命
光伏产业网讯
发布日期：2021-06-22
核心提示：
光伏智能将推动第三次工业革命
编者按：每次在标题上署名的时候，都有些忐忑。因为这代表着会有大量的个人浅见和态度，作为报道类文章是要尽力避免的。此前大部分标题署名的都是“请愿”或“谏言”类文章，但关于“智能”和“工业革命”，业内的描述或过于艰深，或流于表面，同时多为管中窥豹不见全貌，因此笔者试着向非技术人士描述光伏行业正在发生怎样的变化，这场叠加了“碳中和”和“第三次工业革命”的超级浪潮，将如何重塑行业，并彻底改变世界。
我们来看看，顶级智能光伏和相关企业都在想点什么?
新能源、数字化、柔性制造：新工业革命三驾马车
人类已经历了两次工业革命，每次随之而来的都是抓住机遇的国家崛起，在工业革命过程中完成实力的强弱转换。现在，中国处在民族伟大复兴的进程中，全球也正站在第三次工业革命起点。
关于第三次工业革命将从何而来，目前说法不一。《第三次工业革命》作者杰里米·里夫金认为第三次工业革命将来自能源互联网与可再生能源的结合;另一种以《经济学家》编辑保罗·麦基里为代表的，认为第三次工业革命来自数字化革命，带来制造模式的重大变革，智能制造和柔性制造带来制造的革命。
个人理解，里夫金更关注第三次工业革命开启后在应用侧的价值，而保罗麦基里则偏重于制造，也就是经常被提到的“工业4.0”。
第三次工业革命主要表现为智能制造技术、信息技术、新能源技术等技术的重大突破，以智能化、信息化、低碳化为主要特征。无论是哪种变革最终催生第三次工业革命，能源互联、新能源、数字化都将部分甚至全部地在这次工业革命的占据重要地位。
而采用数字化的多能融合，本身又是最主要的新能源应用形式的光伏智能制造与应用，必将引领新的“碳中和”与新一轮工业革命的浪潮。
这是历史赋予我们光伏人的荣光。
智能&光伏的共赢
为什么光伏需要发展智能技术?
随着碳中和、新农村建设、西部开发、光伏进一步成熟等多个利好驱动下，光伏建筑一体化、新型发电建筑、企业一站式减碳综合方案、光伏农牧渔业、光伏治沙、光伏海水淡化、新能源汽车的一体化与电力供应、城市级智慧能源与市政网络等市场和应用场景都会随之而来。
这样的未来令人激动人心，据测算，要实现碳中和，中国需要保持平均每年200GW的光伏装机。
而保持如此高速的增长，需要具备如下先决条件：
1、发电成本进一步下降。(降制造成本、提升通量生产效率、提高转换效率、提高营维水平减少发电量损失……)
2、光伏装机场地供应量增大。(方式有：增加土地、电网接入条件、新场景、新应用形式)
3、高比例可再生能源电网建设(智能微网、柔性直流输电、提高系统灵活度、提高用户侧智能化水平，促进源荷双向智能互动、落实可再生能源保障消纳机制……)
4、提升投资者用户体验，激发投资热情(提升收益、减碳、便捷、额外附加功能)
可以看到，这四点要素中，光伏智能化发展贯穿始终：光伏制造、场站管理、智慧电网、智能应用都离不开智能化的发展，用智能化手段联接场景，为其赋能，进而演化出新的以能量流和信息流为纽带的智能物联网络。
智能，不仅是光伏企业迎接大时代新浪潮时的外在适应能力，也是企业不断突破自身现状，超越人的脑力、体力和专注力的极限的最重内生动力。
过去的十余年间，光伏行业的发展遵循两条曲线，一条是工艺技术曲线，带来了光伏效率的不断突破，另外一条是制造曲线，用标准的替代无序的，用自动化替代手工线，两条曲线共同进步带来了光伏产业堪称伟大的成就。
但随着210等先进技术的推出，我们发现，在工业4.0时代，这两条曲线将合二为一：即先进的技术需要先进的制造工艺，先进的制造工艺就位下一阶段的先进技术提供平台，进而带来全新的光伏产品和产业生态。
而为什么智能技术需要光伏?
虽然人工智能的发展始于替代人工的需要，但单纯的替代人工并不足以想要得到跨越式发展，智能只有加入行业属性，才能够进一步进化出能够决策并自我提升的智慧。
专家估计，到2025年，所有的企业信息技术解决方案都会被云化，每个企业都要结合自身的核心业务，探索最适合自己的云化解决方案。
智能业务是最有可能改变人类未来和生产方式的一般通用技术，而能源行业是最适合智能化技术发展的土壤。
首先，光伏产业链是工业领域中最顶尖的一批，从多晶硅制造、到拉棒、电池、组件、逆变器、支架，再到应用侧和电网端，都需要非常强的科技与自动化设备支撑，有成体系建设发展智能化技术的基础。
其次，能源本身的性质更容易实现数字化经营。
最后，光伏本身具备联接属性，而且随着“碳中和”大势发展，会越来越多地联接整个生产与消费体系，具备人工智能实现自我价值的最大舞台——融合与超越。常有国人自豪称从制造业的角度，世界只有两个国家：中国和外国。现代的工业体系中，所有的工业总共可以分为39个工业大类，191个中类，525个小类，只有中国是全部具备的。完整的生态链让中国光伏在过去的竞争中取胜，完整的智慧新能源全联接场景也将带动智能技术的腾飞。
这也是为什么笔者认为光伏产业步入了继2004年德国可再生能源法之后的第二次历史机遇的原因：“碳中和”为光伏提供了联接万物的政策基础，随之而来的用能全面清洁电力化的社会更加需要数字化的精细管理，同时降低度电成本与需求侧多样性将更加考验制造企业的自动化与柔性制造能力。
百川到海：进度不一却目标一致的光伏智能化进程
到底什么是智能?它的标准是什么?又如何定义智能化发展过程中的不同阶段?
5月21日，首届光伏智能大会上，一位智能电网的专家提出了这三个问题。
在中环股份和索比光伏网的邀请下，光伏业内顶尖的智能企业齐聚天津，召开了这样一场特殊的大会。之所以称其特殊，是因为这是首次产业链上游硅片一直到组件、电站、电网及相关制造设备的厂商和专家齐聚，共同探讨光伏智能化发展的未来。
步入全面电力社会后，人类的用能形态正在变得趋同以电力为主，而当步入数字化时代时，我们的生产与应用模式也同样变得趋同。以往谈到智能光伏大家说得更多的是它能够带来哪些价值，而这次我们希望能够推动光伏产业各环节智能技术发展的同时，也能够逐步让数字化的各环节连城一个整体。
感谢这些智能企业同台分享，让我们有了一窥光伏产业智能化进程全貌的机会。
正如电网专家所言，光伏各环节智能化在“发展先后”、“智能化程度”、“对智能理解和侧重”等方面有很大差别。所以确实也存在智能制造被简单地认为是自动化生产的情况。所以此次会议过后，相信会有很多参会企业会重新评估自身智能化程度以及未来发展目标。
笔者对各光伏企业智能化程度做了个简单的梳理。
中环股份：智能的“本我、自我与超我”
首先来谈谈中环股份。2015年起，中环花了六年的时间，将以前几十年的晶硅材料经验，完成了自动化到智能工厂的过渡。期间经历了工业2.0(设备自动化和生产人工化)、工业3.0(生产自动化)、工业3.5(智能生产，全自动化制造)、工业4.0(智能工厂)四个阶段。
在制造流程全自动化的基础上，提升了产品质量和设备效率，并将ERP(企业决策平台)和MES(生产管理系统)结合起来，让管理层对智能工厂可以做到如臂使指。
210超大硅片也是伴随着中环智能制造的发展脚步进入业内视线的：2018年，实现了生产流水线自动化和生产派工半自动化、在线实时品控的中环具备了挑战更难的超大尺寸技术的硬件实力，并在随后的两年间逐步改进，到2020年12月，初步完备的天津智能DW工厂除了210硅片良品率达到了96%以上之外，产能也逐步爬坡到了15GW。
自动化、柔性化、数字化、智能化、智慧化，其中的联系是层层演进却又独立存在的关系。正如本次大会的主旨“智构、赋能、融合”，其实中环在融合阶段还是只做了一半。“智构”从基础上奠定智能化制造的基础，从整个体系上作出改变;随后通过为这套体系“赋能”，让这套体系变得更加强大;随后通过“融合”全价值链和自主学习，最后超出现有的极限，从解放人工转向开创新业态。
拿手机举例，早期智能手机出现，奠定了未来发展的基础。随后的十年里手机功能不断增强，一些迎合用户体验的设计和语音识别等功能也在不断为手机“赋能”;而未来随着5G和软硬件进一步发展，手机将成为“融合”与“联接”的移动数据终端。即使是现在，我们手机中的功能里，围绕着打电话这一需求只占很小一部分。
笔者认为这也可以用佛洛依德的“本我、自我与超我”来对智能的发展做简单的比喻：智慧工厂的“本我”是工厂的底层核心功能，“自我”则是让工厂各功能变得更强大和完善，而实现“超我”，则需要具备决断力和约束力，并且在这部分需要和人脑PK，这也是为什么说“融合后超越”是智慧工厂的方向，是因为在跨专业决策时，人工智能往往更具备优势。
如果有一辆智能马车，“本我”代表驱动力，“自我”代表控制力，“超我”则代表指导力。中环股份下阶段瞄准的目标就是如何培养智慧决策系统的指导力。
中环表示，将在十四五建成具备工业4.0+特征的智慧工厂，打通全行业产业链数据，让系统实现深度学习，做到数据自主决策、自主控制。
应用材料、西门子、IBM、罗博特科、华为智能：智能OS&APP
中环股份在智能化领域的成功背后，有着应用材料、IBM、西门子这些国际顶级智能化企业的身影。在实体厂房之外，中环与合作伙伴还搭建了数字孪生的虚拟工厂。
应用材料表示，半导体工业在进入300mm的时代，就已经在建置符合工业4.0的现代化无人化工厂，使用 AIoT(人工智能+物联网)的观念与技术，透过的设备传感器与机台自动化控制、无人搬运、智能派工，建构有感知意识的新型“智能型自动化”的工厂。他们主要提供自动化设备和管理系统软件。
西门子则为中环提供了数字化仿真、生产、运维及优化的服务，做到质量、能耗、设备、物流、研发的数字化场景。
2008年起就提出“智慧地球”的IBM提出“经营数字化与平台数字化”的概念：主张以工业大脑为核心的工业互联网平台体系是打造智能制造与敏捷运营的基础，并提出了“体系改革、管理强化、数字化能力增强”等手段，来应对光伏企业数字化转型过程难点及挑战。
罗博特科董事长戴军是几座光伏超级工厂“背后的男人”。戴军指出：“光伏行业经过20多年的发展，自动化水平、工艺复杂度、单设备产能、单车间规模都在不断提升，产品种类也不断增多，但离散的制造模式仍然没有改变。”光伏设备已经从过去独立运行的离线模式，发展到了前后端自动衔接的联网自动化生产模式。但戴军认为，未来罗博特科将力推重新定义的“离线模式”：工艺设备独立运行，标准柔性自动化设备智能对接每一道工序，让自动化阶段时工艺设备前后端效能必须匹配的问题得到解决，进一步提升了产能。
上述企业中有软件有硬件，侧重的方向也不一样。如果智能光伏工厂是一部手机，它们做的是其中的操作系统或具体功能的APP。
而这三家外国企业和中国企业差异也很值得关注：西门子、应材和IBM更多的是希望通过技术来驱动行业，以技术为主;罗博特科则更注重针对行业需求开发技术，并随着智能制造在全产业链上的数据互通不断拓展和升级技术。
这种差异说明了术业有专攻的同时，也说明了智能化尚未完全成熟，没有真正做到千行百业统一步调，不然这些企业会有高度的一致性。
即使是这三家国外巨头，在智能工厂建设的过程中，仍然需要中环股份的大量参与。也就是说：用APP的那个用户，也要反向去为了用APP而先去做这套OS系统。目前世界上也没有一款针对所有行业的智能化系统，因为大部分智能化方案里仍然缺失行业属性，目前还不能一套智能内核穿搭不同的行业“皮肤”，所以需要智能化服务商与用户对接，这也是IBM提出的数字化挑战的难点之一。
就个人而言，笔者从长远角度也很看好华为智能，虽然现在目前华为云业务这部分市占率不如阿里，但华为有制造背景，在于行业融合的方面更具优势。顺带一提，目前一些基金公司招人更倾向于招聘理工科而非金融背景的人才，也是和这个原因类似：工科更难“补课”。
华为、阳光新能源、国家电网：传统智能光伏主力军
从工信部2020年公示的智能光伏试点示范项目和企业名单可以看出，主管部门在智能光伏这方面还是更侧重于电站和电网侧应用的。
华为、阳光新能源、国家电网中国电力科学院的专家也分享了在智能化领域的进展。
在智能化方面，如同三家外企与本土企业罗博特科的方向性差异，传统逆变器两强阳光与华为的路线也发生了不同的变化：华为的方案是通过智能实现光伏、电网乃至全部应用场景的全联接，在碳中和的大背景下，光伏场景化将很快迎来爆发期;阳光电源集团旗下的阳光新能源则侧重数字化为技术本身服务，不断提升技术水平和解决方案实力。
在华为的方案中，可以窥探到行业绿电、家庭绿电、全屋智能、绿色出行、智慧园区、智慧政务与智慧城市等方案，已经在不同条线上共同推进，未来很可能融合在一起，形成一个数字化的全联接超级平台。
而阳光新能源则通过不断强化的技术优势，一跃成为全球最大的光伏解决方案提供商。
如果要形容的话，华为是液态的，上善若水，利万物而不争;阳光电源则是固态的，细化完善技术方案，不让垒土，故能成其高。
中国电力科学院专家指出，光伏电站对智能化的需求是全方位的：首先是对光伏电站经济性、运行情况、电站质量的全方位评估;其次新一代电力调度系统，要求光伏电站无功容量大、调节精度高、响应时间快，并且具备智能化分析数据和建模，引导电网自动调度和控制;同时光储结合、多能互补的新型高比例新能源电网，也需要智能化管理作为支撑。
同时，专家指出在智能发电发展进程中应该明确每个阶段的特征：初级阶段通过大数据、云计算、物联网、专家知识库、人工智能、机器人等技术，构建生产运行核心业务体系，并实现不同业务间信息融合和业务互通;中级阶段在此基础上，提升自学习、自适应、自寻优能力，做到机器为主、人工为辅;高级阶段则实现集成化、机器自主决策、无人值守、无人常规检修化。
大体系与标准建立
我们面对的是一个前所未有的大势和复杂无比的新挑战，“智构、赋能、融合”并不只是针对某个企业的智能制造或智能管理能力，对光伏产业同样意义重大：构建智能化的全产业生态链，进而做到融合，真正做到智能制造与智能应用无缝接轨，将对光伏乃至全社会产生极大的积极意义。
希望通过业内领先的智能企业共同协作，快速提升行业智能化水平，提升产品与服务能力，不断自我突破，让企业在变革中基业长青，让光伏行业尽可能的为建设零碳智能的新时代做出应有的贡献。