正硅新能源吴协祥：光伏产业革命性智能化解决方案
2015-03-30 10:49:48
由天合光能、中山大学主办，SPI绿能宝、十一科技、木联能、华为、隆基硅（乐叶光伏）、Solarbe索比光伏网、南度度节能服务网合作举办的2015年广东省分布式光伏论坛2015年3月24-25日在广州举行。会上邀请了广东省发改委、能源局相关负责人莅临出席并发表主题演讲。中山大学太阳能研究院院长沈辉、天合光能COO朱治国、信息产业电子第十一设计研究院常务副院长徐湘华、SPI绿能宝董事长彭小峰、中民投分布式发电事业部总经理包育栋、广东省电力设计院副院长梁汉东等也出席了本次会议并发言，光伏企业优秀代表天合光能、华为、乐叶光伏等发表了精彩演讲。会议就当前南方六省光伏产业现状及如何创新开拓市场、加快产业升级、突破融资瓶颈等问题进行了深入的讨论。
上海正硅新能源科技有限公司董事长吴协祥先生发表主题演讲《光伏产业革命性智能化解决方案》。
吴协祥：我也是广东人，很荣幸回到家乡给大家做介绍，我觉得无论是昨天的一些报道，尤其是绿能宝，还是今天前面的两位的专家的介绍，都是对于我下面的报告打下的伏笔，这个产业是悲喜交加，过去几年也是上上下下，像过山车的产业变化。现在看起来好像一切都朝着好的方向发展，前面两位都是实实在在做事情，搞研究的。这个产业现在大家已经非常关注的，而且投资了，但是不可避免的是产业的问题很突出，非常严重。今天这个报告原则上不可能通过一个报告就解决问题，但是是提供一个相对系统的解决方案，给大家做参考。
过去光伏产业大家应该可以看到，尤其是中国是以制造为核心的，最近这两三年是以应用为主，中国人做事情都很快，都比较着急，着急完了之后出事情太多了，我为什么想到这是一个革命性的解决方案，要解决所有的问题，是一个系统工程，我们大家对于这个产业不太懂的时候，叫做无知者无畏，你无知的时候犯的错误怎么解决，我是从这个角度来考虑的。
我本人在广东长大，在外地发展，希望有机会给家乡的光伏产业的发展带来一些帮助。我是主导做电站的系统标准，同时在上海也是技术标准委员会的成员，在标准的部分，我们早上看到的前面两位专家所提到的这些产业的问题，最后也是要落地到标准上进行改进。我自己做了10年来的半导体。
未来环境问题越来越突出，环境问题这么突出，太阳能产业的发展和应用可以说是迫在眉睫，各个地方政府如果再不抓紧脚步发展太阳能，简直就是犯罪，因为雾霾严重的情况已经影响到生存了。今天的介绍会分为7个部分，一是理解第三次工业革命，第二是当下光伏电站的三大类的问题，然后是一个总体的解决的思路。再就是光伏智能化的解决方案，之后有一个预告，就像电影一样的，有一个序幕和预告。
先从序幕看一下过去工业革命的发生，人类发展到今天，几千年了，事实上大概只有250年前第一次工作革命实现了用机器代替手工的时代，第二次工业革命是以化石能源和电线电话的技术改变的人类的生活，从那个时候开始石油和煤炭结合通信的技术成为第二次工作革命的主题。到的第三次工业革命就是在五六十年开始的，是以半导体为基础的，信息产业的发展，今天有了电脑和手机，包括很多智能的解决方案陆续会出来，第三次工业革命是一个持续深化的过程，每一次革命的发生都会持续100年左右，再进入下一次的革命，基本上过去300年的历史是这样的。
第三次工业革命最主要的基础是集成电路的技术，大规模的集成电路的出现使得我们把很多的电路技术整合起来，通过微电路来解决问题。回到光伏电站来讲，我要提一个问题，它真的值得投资们，我们木联能李总也是顺着前面两位专家反映提出的数据，提出它值得投资们，我们认为它值得，但是要看怎么值得法？我提出非智能，不投资。
首先关注的是电站是否投资有四个核心的问题，第一就是这个电站安全怎么样，第二是它的发电量是不是如你所计算的，第三是其监控和运维，是否可控，运维的成本如何，刚才有同事问到，这个大型的地面电站怎么运维。第四是25年的并网，发电是可以的，但是是否可以并得上去，四个问题从投资的角度要关注的核心，这个核心中的核心是25年，不能光靠今年，光靠现在，要靠未来。
前面两位专家从各个案例分享过了，大概有这么6个部分，一是各个电器质量的风险，整个电器，第二是组件本身的质量风险，第三是组件在运输包装过程中的风险，第四是施工的风险，现在施工的问题是最突出的。我前面从国电出来，做了1.3GW的电站，90%多的问题来源于安装，再就是运维问题，再就是设计的问题，林林种种的问题。我这里简单归纳一下，影响是三类，第一类发电量，第二量是安全性，第三类是监控与运维。我分解了一下产生的原因，从发电量的角度有6大类的原因，一是串并联的结构，就有一个适配问题，就是一个木桶效应，哪一块的组件的效应是最差的，由于种种的原因，导致其损失，这个损失是最大的，从25年来，这个木桶效应带来的损失这个电站的角度至少是在10%以上，我有很多的数据表明这个不同效应的影响出乎我们的所料。前面两位专家提出的问题是属于个案的问题，我们看到每一块的组件的问题，我们要从宏观去看，一个电站里，的各种问题，这种串并联的结构带来的影响是致命的。还有材料问题，施工问题，运维问题等等。
第二类的问题是安全问题，这里面排第一的是热斑，无论是国内国外都很突出，如果解决这个问题，从安全的角度考虑。而且热斑的特点，今天看是OK的，但是随着时间的推移，热斑随时出现，而且越来越严重。还有制造工艺问题，有四类问题，有很多人熟悉组件，熟悉电站，但是不太熟悉质量和可靠性的内核。还有电池片焊接工艺，现在自动焊为主，但是依然问题是很严重的，虚焊和过焊很严重，一年两年不会看到问题，但是三年五年之后的问题越来越多。第三类问题是层压交联度的问题，交联度的均匀性问题，尤其是10年前以上，老化的问题。第四个工艺问题是边框打胶，有二三十个组件厂，几乎没有一个组件厂的边框打胶是过关的，打着打着疲劳了，就不会均匀，往往是偏少，有一些制造厂要高度关注这个问题，时间长了之后，往往出的胶水量有变化。还有施工和运维的问题，这些都会带来安全性的影响。
我们做了100兆瓦，40万个组件，3500亩的地，怎么清洗，基本上都是消防车，究竟多长时间洗一次，有没有什么效果，甚至还可能带来负面的效果，温度高的时候，有时候一洗会爆掉，更不要说喷完水之后还会长草，最后拔草出现了问题。顺着这个讲一下，运维的问题，很多公司提出渔光互补，这个风险在哪里，运维非常麻烦，用水，一旦漏电就有安全问题，水使得一些生物生长比较快，生物往往都有化学的物质，粘在板子上，持续的温度变化过程中，有一些虫子喜欢在有温差的地方待着，影响发电量，落在板子上，污染板子，等等的问题。
总体的解决方案，我列举了9条。一是专业的质量管理团队。二是完善的质量管理体系，这个体系很重要，缺一不可，我们看产业的健康，是所有的方面都要做到。三是完善电站相关的标准，我本人的工作花了很大的精力，要把标准做好，孙博士也是在我们团队一起做标准。四是完善的可靠性测试分析的能力，这个可靠性测试分析，包括很多的制造厂，如果制造厂把可靠分析交给第三方的测试机构是不对的，包括质检院等等，我们的制造厂绝对不能把可靠性分析交给第三方测试机构，这个原因是什么，我做了18年的质量，可靠性分析是带给你对于自己的产品的分析，你要知道这个可靠性影响来自于哪里。第五是对于产业来说，是今天讲的主题，必须走技术创新，用智能化解决这一系列的问题，安全性和可靠性的监控。第六是电站的监控和运维的系统，包括木联能在内，我想他们的这一套软件系统，是对于这个有很大的帮助的。第七是要有商业的保险，这是从宏观上来看产业的健康。第八是电站产品证券化，昨天介绍了绿能宝，大家关注证券化，今天当然不是完全地证券化，但是这条路子基本上走得不错了，它的前方的道路是实现产业的证券化。第九是光伏云，通过云的思路解决整个电站未来的管理，未来的电站越来越多，包括交易和建造等等，要用云的概念去运作，我先提九条对策的建议。
什么叫做智能化，从昨天开始，好几位大公司，从华为到木联能，行业内讲智能化的公司也是很多的，这是好事情，这是正确的，我的理解是全球正在走智能化的道路，不仅仅是光伏行业，现在智能手机，智能汽车，智能家居，智能医疗，工业4.0，全部都是智能化，国家已经认识到了一点，我们出台了半导体产业基金1200亿，支持半导体的发展，智能化的基础是半导体。光伏智能化的技术分解为三个层面，往往大部分人所理解的智能化是中间这个阶段，叫做电站数字化管理，这个叫做智能化，像木联能等等，我的理解，也包括远景能源，还多了一些设备端的智能化。事实上智能化的基础是发电单元的智能化，当我们讲光伏电站的时候，它的底层是每一片电池，是电池到组件，到组件串，这个过程当中的智能化，这才是基础，如果基础没有打牢，低下的损失就发生了。我们有很多专家讲能源智能化和能源互联网的时候，它的基础是发电单元的智能化。
讲智能化的技术当中最主要的技术就是MPPT的技术，早期的逆变器只有一个MPPT，现在已经发展了逆变器厂家有多个MPPT，MPPT的作用是用来追踪优化发电量的输出，有一个MPPT，表明了所对应的电路的输出和其他电路的输出的优化，你有几个MPPT，表示有几路可以进行优化，这一路的内部是没有优化的。近期有一些组串式的MPPT的厂家，这个智能化的概念主要就是基于组串式的MPPT，它在发电上比传统的提高2%左右，当前有更多的厂家是用组件商开始的，做主件级的MPPT，可以提高5%的作用，这指的是从电站的角度。今天我要讲的更重要的是电池的组串式级。
光伏的智能化包含了6个方面的内容，一是智能发电，二是智能安全，三是智能监控，它的基础来自于在组件的底层就有信号，如果没有信号了，只有用现有逆变器的信号。四是智能运维，是持续深化的过程，现在运维的智能还很粗浅，未来还要有无人飞机之类的做相关的清洁等等工作，第五是智能用电，这个部分要跟储能结合起来，什么时候该储能，什么时候该用电，这是从使用的角度。第六是智能电网，今天讲智能电网概念的很多，但是讲内核的很少，我理解真正光伏的智能是6大板块。实现它需要太阳能的技术，半导体技术、通讯技术、互联网技术等五个技术的结合。
两个应用的途径，一是已经建了的电站，传统的电站，包括彭总已经逐步投资的很多电站的项目，这些电站的收益怎么样，彭总这个团队要重点考虑的。卖出去给到各个投资者，拿的是一个固定收益，电站收益的保障是这个团队要重点考量的，已经做好的电站本身不智能怎么办，我提的一个解决方案叫做外挂优化，这个工作原理给大家介绍一下。这里有两张图，传统的电站任何一个地方有一个遮荫口，这一块组件输出的电流减少，电压也减少，电压减少不要紧，电流减少很要命，因为是串联，十几和二十块变成全部小的电流的输入，一个组件上损失8%，变成整个组件串损失8%。外挂优化是通过每一块的组件接入优化器，无论每一块的组件输出多少，优化器可以自动调整，一块组件的输出减少不会影响到任何其他一块，这是其基本原理。内部的结构原理，下来再跟各位探讨。
外挂优化可以解决不少问题，通过优化了之后，热斑被你减低，对于电站的智能诊断，现在很多时候困扰的是整个电站输入功率可能觉得少了，但是你不知道这个原因来自于哪里，可能某块的组件，一般是拆下来做测试，这个拆下来是不现实的，往往看有没有热斑问题，首先检查线路是否出现问题。以我们的经验来看，一些大量的问题没有手段去检验，用外挂优化可以第一时间看到问题出在哪里，可以确保每块组串最大的功率输出，可以做能源管理的模式，就是运维，用了外挂优化之后可以去承担一个电站，做一个发电量的提升，外挂优化是一个神器。
第二个解决方案是用半导体芯片，从解决方案来说有三个差异，用芯片公损比较小，当你的电站比较健康的时候你的发电量降低。用外挂优化的话，公损比较小。半导体的可靠性更高。更加致命的是成本，大家知道手机也是，从原来的一两万的手机不断降低成本，它的根本来源于芯片，芯片的成本可以做到几毛或者是几分，芯片的发展未来的潜力是最大的。传统是用二级管，分成三组，当二级管出问题的时候更加严重，就是热斑，如果二极管可以正常管理，遮荫遮挡，如果不导通的话就是热斑，这个芯片的结构的连接结构是不同的，是把每一个串的输出输入到芯片，不是简单地替代二极管的概念。
当任何一个地方有一个遮挡的时候，前面举的外挂优化，一块组件被遮挡了损失8%，现在一块遮挡发生的时候，用芯片去解决，就不会带来8%的损失，相比传统的组件可以提高27.5%的发电能力，一块组件遮挡一片电池。芯片很小，里面的结构，我先讲一下成本，现在的成本国外基本上1元每瓦，这个电站的角度，能够提升发电量，从一个基本的统计的概率来说是5%以上，我自己家的屋顶也做了对比数据。智能芯片来做的话，发电量在10%以上，成本目前是5毛，下一步基本上计划在两年之内降低到2毛左右，从应用的角度可以忽略不计。除了优化本身带来好处，用了这个芯片之后，实测试出来是都可以按照实际来算。这是把芯片直接做在了接线盒，包括监控，包括通讯等等，当然监控的部分为了测试安全，从长远来说，每一块组件的监控可能是在分布式有这个需要，大型的电站是不需要的。这是从成本的角度考虑的。
智能芯片的优势，基本上可以解决热斑的问题，我们做了很多对比测试，它的均匀性往往超过普通的。二是组件不需要分档了，对于制造来说的意义是巨大的，现在组件的制造厂为了制造的分档，大量的库存，包括销售起来很麻烦，要分档去销，不仅要按照规律，还要按照电流，有芯片来说，不需要按照电流，也不需要按照功率，都可以在做电站设计的时候，基本上可以按照累计功率去算组串的功率。可以提高装机的密度，对于这种遮荫遮挡的容忍度提高了，尤其是在一些高价值的地区，比如日本，同样一个区域可以多装10%的组件。深入到每一个组件的监控，这个功能到年底才推出。
基于每一块组件智能监控的基础上实现智能电网，才是真正意义上的智能电网，这是在我自己家里的屋顶，装了11千瓦，在自己的老家揭阳装了11千瓦，有一些对比，有多晶、单晶和薄膜，数据很清楚了，我这里放的数据是安装完过了4个月的数据，芯片优化13%，比普通的组件多了13%，外挂优化多了5%，现在是多了20%，甚至多了30%，今天都有这样的差输出，原因有很多。我做了一个对比的测算，以上海为例，如果在居民的屋顶上装智能和非智能的对比，如果是智能的话，安装的成本高5毛左右每瓦，但是最后的收益率提高至少1个点，现在算下来是2点多，2%以上的收益率的增加。回收期也会降低，这里有一年以上，如果是工业的屋顶，它的发电量的提升基本上也都在10%以上，收益率也是在1个点的增加，回收期至少减少半年以上。
我已经做了两个示范，后续有兴趣的话，可以一起到现场进行参观。智能组件和外挂优化也做的一个测算，如果对于1GW的电站，我们看看市场有多大，1GW 25年的收益，如果用智能芯片的组件，可以增加30亿，如果是用外挂优化，相比普通的，会多8个亿的收益的增加，事实上还不止，组件厂还不分档，可以多得到标升功率的增加。
现在是一个新的互联网时代，我们处在能源互联网高速发展的机遇期。现有的传统电站实在存在着太多的问题，用智能的解决方案对于他们进行升级是非常迫切，也是一个非常好的商业机会。半导体芯片的智能解决方案将给光伏产业带来革命性的改变，带来更高的发电量。非智能，不投资。
最后给一个预告，为了推进智能光伏的发展，我们下个月4月24号在南京有一个智能光伏联盟的成立会，现在已经有20多家积极报名了，4月2号在北京有一个中国光伏电力投融资联盟成立的会议，这是国家能源局发起的，邀请我成为一个核心的组织成员，请大家关注，解决融资问题，可以对接到大家投资的需求。
非智能，不投资，请大家记住，我们公司叫做正硅新能源，我们希望成为全球智能光伏的领航者，把你领进来，希望大家关注，谢谢大家。
吴协祥先生个人简历
吴协祥，正硅董事长兼总裁，上海交通大学动力机械工学学士复旦大学管理学院MBA，SEMI中国标准委员会核心委员，光伏电站标准工作小组组长，上海市太阳能行业协会光伏技术委员会委员。18 年的半导体集成电路和 光伏产业生产管理经验，长期任职海内外知名上市公司质量、技术生产管理岗位；致力于光伏产业的智能化升级，从事智能芯片、智能组件、智能电站的开发与投资到传统光伏电站的智能化升级与运维。
历任：
国电光伏有限公司副总经理、总工程师；中芯国际集成电路制造（上海）有限公司质量经理；晶澳太阳能副总经理
正硅新能源科技有限公司是一家新型智能新能源整体解决方案提供商，以全球视野，不断创新整合半导体、储能、电力电子和互联网通迅等技术，致力于为客户提供一流高性价比的智能化光伏产品和系统解决方案，努力为客户带来光伏电站25年以上保障的整体智能化“一站式”服务，实现智能发电、智能安全、智能监控、智能运维和智能用电。
正硅新能源倡导“非智能 ，不投资”, 实现全新智能光伏电站的设计与建设、实现光伏电站的智能化升级与运维。
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