“光伏4.0”VS“工业4.0“第四次工业革命浪潮下的光伏电站...

       在2014两年的德国汉诺威工业博览会上，“工业4.0”概念又一次成为了5000家展商关注的焦点。这已经是全球领先的工业企业在该展会上提出这个概念，早在2006年，德国政府通过了名为《高技术战略2020》的战略文件，重点就是《未来项目-“工业4.0”》，该项目已经上升为国家战略，旨在支持工业领域新一代革命技术的研发和创新。

       经历了蒸汽、电气和信息时代三次工业革命，我们的生活发生了翻天覆地的变化。短短250年间，世界发展进展远超过去的数千年。第四次工业革命，离我们尤其是光伏产业并不遥远。

       中国从“光伏1.0”到“光伏4.0”

       光伏1.0：2008年前的光伏产业处于黄金时代的蒙昧期。

       光伏2.0：2008-2010年金融危机促使光伏企业思考，成熟，同时开始了中国光伏电站的萌芽。“金太阳”政策也由此期间诞生。

       光伏3.0：2011-2013，微利时代到来，光伏电站磕磕绊绊发展，有五大四小、协鑫集团的中环工程打头阵，也有顺风光伏、联合光伏这样的后起之秀，行业诞生了很多新的商业模式，同时传统制造业的理念也被逐步打破。这个阶段出台了光伏电价，也让光伏电站建设技术普及并形成了一些列规范。

       光伏4.0：2014年—，光伏电站逐步迈向智能化时代，更高的系统效率，更方便的运维和监控以及更快捷的通讯和管理将成为未来的主流。

       在过去200多年世界工业化、现代化的历史上，我们曾先后失去过三次工业革命的机会。在前两次工业革命过程中，中国都是边缘化者、落伍者，急剧地衰落，由于错失工业革命机会，中国GDP占世界总量比重，由1820年的1/3下降至1950年不足1/20。之后中国在极低发展水平起点下，发动国家工业化，同时进行了第一次、第二次工业革命。即使是在上世纪80年代以来的信息革命中，我们也仅仅是侥幸上了末班车，还是个“后来者”，因为对外开放才成为“追赶者”。但是中国实现了成功追赶，已经成为世界最大的ICT（信息通信技术）生产国、消费国和出口国，正在成为领先者。

       光伏行业是中国迈入21世纪后第一次与美国、欧盟、日本等发达国家站在同一起跑线上，在加速信息工业革命的同时，正式发动和创新第四次绿色工业革命。在制造环节已经成为世界第一，这也是为什么美国、欧盟借口发动双反的重要原因。尤其是美国“醉翁之意不在酒”，根本原因是谋求政治利益和未来第四次工业革命中的领先地位。

       “工业4.0”与“光伏4.0”的交汇

       那么，“工业4.0”究竟是什么？应该具备哪些特色？

       “工业4.0”被概括为“大数据、新能源、新材料和生物科技”四大领域，如果说第三次工业革命的重心在于更快速的发展工业，那么第四次工业革命则主要集中在更加充分的利用资源和更高效的产出。光伏与其相关有三个半：除了前三项外，生物科技也可以配合光伏电站形成良好的可循环生态系统。因此可以说“光伏4.0”是和“工业4.0”紧密结合的。

       以德国的联合平台可以看出“工业4.0”的结构：由VSMA（机械设备制造协会）、ZVEI（电子工业中央联盟）和BITKOM（信息通讯新媒体协会）搭建，产品、自动化与通讯技术是拉动其向前发展的三驾马车。

       新的革命建立在网络通讯的基础上，7000Mb/s支撑起了复杂多变的工作环境能够得以实时交互。生产工艺与信息技术需要完美融合。同时强调分散，增加生产设备的自主控制，把设备通过网络形式联接起来形成更开放、更积极通讯的系统结构，更具动态性和灵活性，从而提高生产效率和发掘出更多优化的可能。此外能够根据当前的状况灵活决定生产过程。

       具体结合到光伏电站上就是：1、快速而稳定的通讯网络，实现远程监控与运维响应；2、灵活的开关配合电网形成“智能、坚强”的电网系统；3、增强对电站的控制以获得最大的发电量。

       新材料则主要集中在电池、背板、二极管等环节的开发创新，尤其是用稳定的硅元器件取代传统的寿命只有5-10年的铜质电容，直接增强光伏投资者的信心。

       组串、集中、微逆和功率优化器：哪种是“光伏4.0”的宠儿？

       功率优化器最的概念最早由美国国家半导体推出，目前市面上有常见的不具备升压功能的和具备升压功能的两种。前者通过组件串联连接，后者则直接将电压提高到逆变器可以工作的电压，组件之间采用并联构架。目前市场上有两种主流模式：与接线盒厂商合作或与组件企业合作。

       微逆与功率优化器类似，特色是能够尽可能的挽回损失，但同样价格较贵。微逆在国外一些发达国家市场销量很好，但在中国目前还缺乏合适的生存空间。

       通信巨头华为进入光伏逆变器行业后，给业内带来了巨大的技术革新。根据华为的数据显示，华为光伏逆变器推出的第一年就在全球完成了1GW的销量。

       华为将通信领域的IT技术带到了光伏行业，迎合“工业4.0”，提出“用数字信息技术，引领绿色能源革命”的概念。利用华为在网络和数据处理方面的优势，将能源数字化，将数字技术同功率技术相结合。

       同时，据华为产品负责人介绍，华为已经建立了一个规模庞大的“项目数据库”，通过华为多年建设信号基站等项目的经验，为光伏项目的改进和规避风险做足了准备。

       为实现上述目标，华为的产品包集成了智能电站监控和管理、大数据挖掘和分析以及接入方案，这也是“光伏4.0”的一次巨大的技术创新。

       目前业内一致认可在分布式领域应该使用中小型逆变器，华为、阳光等龙头企业也均针对分布式推出了新一代小机。阳光和华为，逆变器行业的双雄之间路线不同更多的体现在大型地面电站的逆变器选型上。两家企业的性格决定了华为在地面电站环节选择了全新的组串式技术以满足电站更加高效的发电和更简单便捷的运维；而阳光则决定深挖大型逆变器的潜力，在原有基础上不断升级改进。

       华为也正在与国内如黄河水电等大型央企共同协作，深挖组串式逆变器的潜力上，以更加适用于光伏未来的发展需求：更加分散、设备自主控制、积极开放的通讯系统，是组串式的天然优势。

       当然，这里面需要考虑成本问题，所以工业4.0和光伏4.0同样不是一蹴而就，而是需要通过光伏人去不断提出新的构想，实现并逐步完善。目前看来，智能光伏电站解决方案与传统的集中式方案系统初始投资成本持平，未来，智能光伏电站成本将进一步的降低，以实现客户价值的最大化。

       “光伏4.0”：让电网更坚强、更智能

       目前在电网看来，新能源发的电是质量很差的电，因为即不接受它的调度，又不能参与调频调峰，所有事情都需要它来帮新能源电站。这是一个固有的矛盾怎么去化解呢？

       SMA公布的数据显示：当频率提升的时候，在一段时间里，随着频率提升，逆变器的出力下降，类似传统同步发电机所驱动的水电厂火电厂一样，做到利用频率变化，传递电网量过剩的信号，在这个情况下把新能源发的电再消掉一些。

       在这种情况下让新能源在这种情况下有一个信号，让它做到自动地把功率将下去，否则它拼命地发功率又与用不到，导致电网的功率越飘越高，结果整个系统全网崩溃掉。未来的光伏和电网系统可以解决这个问题。跟电网调动预测，能够让电网知道今天发多少电，可以管理一下，这样至少有一个准的供电调度的能力。电网将新能源作为一个负荷的，即使是负荷，至少可以预测一下负荷曲线，这对电网来说调节的也会简单一点。IT技术能明确地实时知道组件的发电量，是对光伏行业的一大福音。

       未来的智能型光伏电站逆变器将承载着更多功能，有望整合数据采集、分析和远程控制，结合高速互联网，对区域乃至全球的光伏电站进行实施监控和分析。依次为依据，结合大数据分析来不断提升电站质量和管理，同时也有望实现运维自动化和故障提前排除。