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在2014兩年的德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，“工業(yè)4.0”概念又一次成為了5000家展商關(guān)注的焦點(diǎn)。這已經(jīng)是全球領(lǐng)先的工業(yè)企業(yè)在該展會(huì)上提出這個(gè)概念，早在2006年，德國(guó)政府通過(guò)了名為《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》的戰(zhàn)略文件，重點(diǎn)就是《未來(lái)項(xiàng)目-“工業(yè)4.0”》，該項(xiàng)目已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新。

經(jīng)歷了蒸汽、電氣和信息時(shí)代三次工業(yè)革命，我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。短短250年間，世界發(fā)展進(jìn)展遠(yuǎn)超過(guò)去的數(shù)千年。第四次工業(yè)革命，離我們尤其是光伏產(chǎn)業(yè)并不遙遠(yuǎn)。


中國(guó)從“光伏1.0”到“光伏4.0”

光伏1.0：2008年前的光伏產(chǎn)業(yè)處于黃金時(shí)代的蒙昧期。

光伏2.0：2008-2010年金融危機(jī)促使光伏企業(yè)思考，成熟，同時(shí)開(kāi)始了中國(guó)光伏電站的萌芽。“金太陽(yáng)”政策也由此期間誕生。

光伏3.0：2011-2013，微利時(shí)代到來(lái)，光伏電站磕磕絆絆發(fā)展，有五大四小、協(xié)鑫集團(tuán)的中環(huán)工程打頭陣，也有順風(fēng)光伏、聯(lián)合光伏這樣的后起之秀，行業(yè)誕生了很多新的商業(yè)模式，同時(shí)傳統(tǒng)制造業(yè)的理念也被逐步打破。這個(gè)階段出臺(tái)了光伏電價(jià)，也讓光伏電站建設(shè)技術(shù)普及并形成了一些列規(guī)范。

光伏4.0：2014年—，光伏電站逐步邁向智能化時(shí)代，更高的系統(tǒng)效率，更方便的運(yùn)維和監(jiān)控以及更快捷的通訊和管理將成為未來(lái)的主流。

在過(guò)去200多年世界工業(yè)化、現(xiàn)代化的歷史上，我們?cè)群笫ミ^(guò)三次工業(yè)革命的機(jī)會(huì)。在前兩次工業(yè)革命過(guò)程中，中國(guó)都是邊緣化者、落伍者，急劇地衰落，由于錯(cuò)失工業(yè)革命機(jī)會(huì)，中國(guó)GDP占世界總量比重，由1820年的1/3下降至1950年不足1/20。之后中國(guó)在極低發(fā)展水平起點(diǎn)下，發(fā)動(dòng)國(guó)家工業(yè)化，同時(shí)進(jìn)行了第一次、第二次工業(yè)革命。即使是在上世紀(jì)80年代以來(lái)的信息革命中，我們也僅僅是僥幸上了末班車(chē)，還是個(gè)“后來(lái)者”，因?yàn)閷?duì)外開(kāi)放才成為“追趕者”。但是中國(guó)實(shí)現(xiàn)了成功追趕，已經(jīng)成為世界最大的ICT（信息通信技術(shù)）生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)和出口國(guó)，正在成為領(lǐng)先者。

光伏行業(yè)是中國(guó)邁入21世紀(jì)后第一次與美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家站在同一起跑線(xiàn)上，在加速信息工業(yè)革命的同時(shí)，正式發(fā)動(dòng)和創(chuàng)新第四次綠色工業(yè)革命。在制造環(huán)節(jié)已經(jīng)成為世界第一，這也是為什么美國(guó)、歐盟借口發(fā)動(dòng)雙反的重要原因。尤其是美國(guó)“醉翁之意不在酒”，根本原因是謀求政治利益和未來(lái)第四次工業(yè)革命中的領(lǐng)先地位。

“工業(yè)4.0”與“光伏4.0”的交匯

那么，“工業(yè)4.0”究竟是什么？應(yīng)該具備哪些特色？

“工業(yè)4.0”被概括為“大數(shù)據(jù)、新能源、新材料和生物科技”四大領(lǐng)域，如果說(shuō)第三次工業(yè)革命的重心在于更快速的發(fā)展工業(yè)，那么第四次工業(yè)革命則主要集中在更加充分的利用資源和更高效的產(chǎn)出。光伏與其相關(guān)有三個(gè)半：除了前三項(xiàng)外，生物科技也可以配合光伏電站形成良好的可循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。因此可以說(shuō)“光伏4.0”是和“工業(yè)4.0”緊密結(jié)合的。

以德國(guó)的聯(lián)合平臺(tái)可以看出“工業(yè)4.0”的結(jié)構(gòu)：由VSMA（機(jī)械設(shè)備制造協(xié)會(huì)）、ZVEI（電子工業(yè)中央聯(lián)盟）和BITKOM（信息通訊新媒體協(xié)會(huì)）搭建，產(chǎn)品、自動(dòng)化與通訊技術(shù)是拉動(dòng)其向前發(fā)展的三駕馬車(chē)。

新的革命建立在網(wǎng)絡(luò)通訊的基礎(chǔ)上，7000Mb/s支撐起了復(fù)雜多變的工作環(huán)境能夠得以實(shí)時(shí)交互。生產(chǎn)工藝與信息技術(shù)需要完美融合。同時(shí)強(qiáng)調(diào)分散，增加生產(chǎn)設(shè)備的自主控制，把設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形式聯(lián)接起來(lái)形成更開(kāi)放、更積極通訊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更具動(dòng)態(tài)性和靈活性，從而提高生產(chǎn)效率和發(fā)掘出更多優(yōu)化的可能。此外能夠根據(jù)當(dāng)前的狀況靈活決定生產(chǎn)過(guò)程。

具體結(jié)合到光伏電站上就是：1、快速而穩(wěn)定的通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維響應(yīng)；2、靈活的開(kāi)關(guān)配合電網(wǎng)形成“智能、堅(jiān)強(qiáng)”的電網(wǎng)系統(tǒng)；3、增強(qiáng)對(duì)電站的控制以獲得最大的發(fā)電量。

新材料則主要集中在電池、背板、二極管等環(huán)節(jié)的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新，尤其是用穩(wěn)定的硅元器件取代傳統(tǒng)的壽命只有5-10年的銅質(zhì)電容，直接增強(qiáng)光伏投資者的信心。

組串、集中、微逆和功率優(yōu)化器：哪種是“光伏4.0”的寵兒？

功率優(yōu)化器最的概念最早由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體推出，目前市面上有常見(jiàn)的不具備升壓功能的和具備升壓功能的兩種。前者通過(guò)組件串聯(lián)連接，后者則直接將電壓提高到逆變器可以工作的電壓，組件之間采用并聯(lián)構(gòu)架。目前市場(chǎng)上有兩種主流模式：與接線(xiàn)盒廠(chǎng)商合作或與組件企業(yè)合作。

微逆與功率優(yōu)化器類(lèi)似，特色是能夠盡可能的挽回?fù)p失，但同樣價(jià)格較貴。微逆在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家市場(chǎng)銷(xiāo)量很好，但在中國(guó)目前還缺乏合適的生存空間。

將通信領(lǐng)域的IT技術(shù)帶到了光伏行業(yè)，迎合“工業(yè)4.0”，提出“用數(shù)字信息技術(shù)，引領(lǐng)綠色能源革命”的概念。利用在網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢(shì)，將能源數(shù)字化，將數(shù)字技術(shù)同功率技術(shù)相結(jié)合。


目前業(yè)內(nèi)一致認(rèn)可在分布式領(lǐng)域應(yīng)該使用中小型逆變器，當(dāng)然，這里面需要考慮成本問(wèn)題，所以工業(yè)4.0和光伏4.0同樣不是一蹴而就，而是需要通過(guò)光伏人去不斷提出新的構(gòu)想，實(shí)現(xiàn)并逐步完善。目前看來(lái)，智能光伏電站解決方案與傳統(tǒng)的集中式方案系統(tǒng)初始投資成本持平，未來(lái)，智能光伏電站成本將進(jìn)一步的降低，以實(shí)現(xiàn)客戶(hù)價(jià)值的最大化。

“光伏4.0”：讓電網(wǎng)更堅(jiān)強(qiáng)、更智能

目前在電網(wǎng)看來(lái)，新能源發(fā)的電是質(zhì)量很差的電，因?yàn)榧床唤邮芩恼{(diào)度，又不能參與調(diào)頻調(diào)峰，所有事情都需要它來(lái)幫新能源電站。這是一個(gè)固有的矛盾怎么去化解呢？

SMA公布的數(shù)據(jù)顯示：當(dāng)頻率提升的時(shí)候，在一段時(shí)間里，隨著頻率提升，逆變器的出力下降，類(lèi)似傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的水電廠(chǎng)火電廠(chǎng)一樣，做到利用頻率變化，傳遞電網(wǎng)量過(guò)剩的信號(hào)，在這個(gè)情況下把新能源發(fā)的電再消掉一些。

在這種情況下讓新能源在這種情況下有一個(gè)信號(hào)，讓它做到自動(dòng)地把功率將下去，否則它拼命地發(fā)功率又與用不到，導(dǎo)致電網(wǎng)的功率越飄越高，結(jié)果整個(gè)系統(tǒng)全網(wǎng)崩潰掉。未來(lái)的光伏和電網(wǎng)系統(tǒng)可以解決這個(gè)問(wèn)題。跟電網(wǎng)調(diào)動(dòng)預(yù)測(cè)，能夠讓電網(wǎng)知道今天發(fā)多少電，可以管理一下，這樣至少有一個(gè)準(zhǔn)的供電調(diào)度的能力。電網(wǎng)將新能源作為一個(gè)負(fù)荷的，即使是負(fù)荷，至少可以預(yù)測(cè)一下負(fù)荷曲線(xiàn)，這對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)調(diào)節(jié)的也會(huì)簡(jiǎn)單一點(diǎn)。IT技術(shù)能明確地實(shí)時(shí)知道組件的發(fā)電量，是對(duì)光伏行業(yè)的一大福音。

未來(lái)的智能型光伏電站逆變器將承載著更多功能，有望整合數(shù)據(jù)采集、分析和遠(yuǎn)程控制，結(jié)合高速互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)區(qū)域乃至全球的光伏電站進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控和分析。依次為依據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析來(lái)不斷提升電站質(zhì)量和管理，同時(shí)也有望實(shí)現(xiàn)運(yùn)維自動(dòng)化和故障提前排除。