日前在天津舉辦的光伏智能大會上，行業(yè)龍頭企業(yè)天津中環(huán)半導(dǎo)體股份有限公司(簡稱“中環(huán)股份”)透露，全球第一家G12硅片智慧工廠將于6月達到設(shè)計產(chǎn)能25GW，光伏產(chǎn)業(yè)智能化生產(chǎn)時代全面來臨。
此次大會上，工信部電子信息司電子基礎(chǔ)處處長金磊判斷，我國光伏產(chǎn)業(yè)基本完成從人工生產(chǎn)到自動化、智能化，從人工運維向數(shù)字運維的轉(zhuǎn)變。智能光伏時代也為我國實現(xiàn)“雙碳”目標提供了新的動力。業(yè)內(nèi)人士認為，今后光伏產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展，并且隨著信息技術(shù)和先進制造的深度融合，而不斷提高智能化水平。作為我國在全球領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域之一，智能光伏還面臨哪些挑戰(zhàn)?記者進行了調(diào)研。
光伏產(chǎn)業(yè)邁入智能時代
近年來，我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。中國光伏行業(yè)協(xié)會發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2020年全國光伏新增裝機48.2GW，新增裝機連續(xù)8年居全球首位，累計裝機連續(xù)6年居全球首位。
“隨著光伏產(chǎn)業(yè)與5G通信、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的融合，智慧能源的時代已經(jīng)來臨。”金磊說。
早在2018年，工信部等六部門聯(lián)合印發(fā)《智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》，引導(dǎo)整個行業(yè)向智能光伏產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。三年多來，整個行業(yè)智能化水平不斷提高。
以行業(yè)龍頭中環(huán)股份為例，2016年，企業(yè)在無錫建立工業(yè)3.0的工廠，實現(xiàn)物流自動化和運營信息化的融合。2018年，中環(huán)股份建造智能工廠——天津環(huán)智G12工廠，并于2020年實現(xiàn)投產(chǎn)，這家工廠成為全球唯一的G12硅片智慧工廠。
“智慧工廠擁有大數(shù)據(jù)和云計算功能，具有智慧化分析決策能力。目前這個工廠達到工業(yè)4.0智能工廠的水平。”中環(huán)股份新能源晶片BU副總經(jīng)理危晨說，人均勞動生產(chǎn)率提高3倍，人均年產(chǎn)值達到1000萬元。
美國應(yīng)材自動化總架構(gòu)師廖述洋也認為，G12硅片生產(chǎn)符合現(xiàn)代化無人化工廠要求，通過設(shè)備傳感器與機臺自動化控制、無人搬運、智能派工等，建構(gòu)起一個有感知意識的新型智能型自動化工廠。
光伏行業(yè)鏈條也整體向智能化發(fā)展。在光伏電站領(lǐng)域，陽光新能源開發(fā)有限公司負責(zé)人張彥虎認為，我國電站數(shù)字化經(jīng)歷了硬件階段、數(shù)據(jù)階段，到2020年進入電站全生命周期數(shù)字化的3.0階段。在這一階段，全流程柔性設(shè)計軟件應(yīng)用場景更多，設(shè)計周期更短，比如200MW電站設(shè)計時間僅需20分鐘，而發(fā)電量則更多。
在光伏電池方面，電池芯片企業(yè)羅博特科在2014年建成第一個全自動化的電池片生產(chǎn)工廠。7年來，生產(chǎn)效率從4000片/小時發(fā)展到15000片/小時。“目前我們有27個智能化工廠項目。”羅博特科智能科技股份有限公司董事長、CEO戴軍說。
智能光伏助力我國實現(xiàn)“雙碳”目標
中國去年宣布，力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和。“‘雙碳’目標的指引下，光伏行業(yè)被賦予新的歷史使命，迎來一個新的春天。”天津中環(huán)半導(dǎo)體股份有限公司總經(jīng)理沈浩平說。
中國可再生能源學(xué)會副理事長、光伏專委會主任趙穎介紹說，目前國家發(fā)電約60%來自煤炭，按照相關(guān)規(guī)劃到2060年煤電比例降到10%，騰出來空間由光電和風(fēng)電填補。今后，光電總裝機容量將大大提高。
“如果把光伏作為一個主力能源，度電成本還要降低30%至50%。”天合光能全球產(chǎn)品戰(zhàn)略與市場負責(zé)人張映斌分析說，智能化將是不二選擇。比如，2010年生產(chǎn)電池和組件每GW需要2000人以上，到2020年只需200人左右，節(jié)省人力成本約90%。
中國電科院新能源研究所主任助理陳志磊也認為，為實現(xiàn)“雙碳”目標，可以采用綜合能源園區(qū)、綜合能源小鎮(zhèn)、綜合能源城市等多種方式，“多種能源利用需要智慧大腦去管控，這是智能化發(fā)揮作用的地方”。
現(xiàn)實中，智能光伏應(yīng)用逐步走進生活。日前，記者在中新天津生態(tài)城不動產(chǎn)登記服務(wù)中心看到，一排排干凈整齊的太陽能光伏板在屋頂沐浴著陽光。光伏座椅、光伏垃圾桶、光伏路面、光伏玻璃等聚集在小院中。
“這是天津市第一家現(xiàn)實應(yīng)用的零能耗建筑。”國網(wǎng)(天津)綜合能源服務(wù)有限公司項目負責(zé)人于波說，以5月18日為例，登記服務(wù)中心發(fā)電1200多度，自用500多度，儲存100多度，賣給電網(wǎng)600多度，“實現(xiàn)了自身發(fā)電量大于供電量”。
光伏智能時代仍面臨多重挑戰(zhàn)
光伏產(chǎn)業(yè)是基于半導(dǎo)體技術(shù)和新能源需求而融合發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)，也是我國在世界上的品牌與名片。
參與中環(huán)股份混改的TCL集團董事長李東生認為，完成混改后的中環(huán)股份將強化單晶硅和晶片優(yōu)勢，加強光伏產(chǎn)業(yè)鏈能力建設(shè)，增強全球化經(jīng)營能力，從而實現(xiàn)光伏產(chǎn)業(yè)全球領(lǐng)先，半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)國內(nèi)領(lǐng)先的目標。
但這并不意味著前方一片坦途。業(yè)內(nèi)專家指出，我國光伏產(chǎn)業(yè)保持領(lǐng)先地位仍然面臨多重挑戰(zhàn)。
一是信息安全風(fēng)險。中環(huán)股份晶體BU數(shù)字化總監(jiān)高潤飛介紹說，系統(tǒng)后臺顯示企業(yè)仍會遭受黑客攻擊。由此，每家企業(yè)都要做好信息安全系統(tǒng)，做好攻防演練，讓信息系統(tǒng)更加穩(wěn)固安全。
戴軍也認為，制造過程產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，如果單靠防火墻、殺毒軟件來保障，會影響交換頻率，需要探索新的信息安全方式。
二是相關(guān)人才不足。IBM大中華區(qū)咨詢服務(wù)總經(jīng)理徐聞天介紹說，智能時代涉及云、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，人才爭奪和培養(yǎng)將是企業(yè)必須著重解決的問題。但是，人才培養(yǎng)不是短期內(nèi)可以完成的，隨著智能化時代的到來，人才匱乏的現(xiàn)象將愈加突出，恐將影響企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。
三是傳統(tǒng)企業(yè)組織架構(gòu)不適應(yīng)新的數(shù)字化運行方式。多位專家反映，智能工廠不只是生產(chǎn)環(huán)境的智能化、數(shù)據(jù)化，更是對企業(yè)組織架構(gòu)的重新定義，如何對企業(yè)的組織架構(gòu)進行智能化改造，仍是全行業(yè)的新議題和新挑戰(zhàn)。特別是光伏企業(yè)數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)應(yīng)用能力較弱，一些企業(yè)缺乏底層數(shù)據(jù)管理，致使數(shù)據(jù)阻隔在煙囪式的組織中，無法產(chǎn)生應(yīng)用價值。
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