光伏智造 | 光伏產業運行情況及智能化發展趨勢分析

一直以來，我國的光伏產業發展均位於世界前列，「十三五」期間的光伏發電市場多元化發展格局繼續深化。當智能製造、工業4.0成為全球工業製造領域最熱門辭彙時，中國光伏行業正在尋求轉型。如何進一步降低成本、提高轉化率、增強國際競爭優勢是擺在行業面前的一道道考題。

一、2017年光伏產業總體運行情況

2017年，受國內光伏分散式市場加速擴大和國外新興市場快速崛起雙重因素影響，我國光伏產業持續健康發展，產業規模穩步增長、技術水平明顯提升、生產成本顯著下降、企業效益持續向好、對外貿易保持平穩。在技術進步及生產自動化、智能化改造的共同推動下，我國領先企業多晶硅生產成本降至6萬元/噸，組件生產成本降至2元/瓦以下，光伏發電系統投資成本降至5元/瓦左右，度電成本降至0.5-0.7元/千瓦時。

二、面臨的形勢和困難

2017年國家陸續發布了一系列光伏利好政策共16項，儘管有了密集出台的政策鋪路，但當前我國光伏產業仍面臨著一系列待解難題：產能持續釋放，市場供需壓力加大；產品結構單一，產業技術創新薄弱；棄光限電嚴重，東西部供需矛盾突出；光伏補貼拖欠，影響產業鏈正常運行；受貿易保護影響，光伏「走出去」前景不容樂觀。

其中最重要的就是科研投入不足。我國光伏產品以晶體硅電池為主，且主要集中在常規電池環節，產品結構相對單一，在異質結（SHJ）等高效電池和產品可靠性方面與國外相比仍存差距，基礎研究亟待提升。此外，我國在光伏高端電池工藝及裝備、材料方面仍有不足，包括黑硅、PERC、N型技術等所需的關鍵設備仍依賴進口，智能化工廠系統集成能力仍有待提升。雖然已有部分光伏製造企業經過自主研發創新，實現產線人力成本降低70%以上，大幅提升了盈利能力。但我國行業整體基礎研究薄弱的趨勢沒有扭轉，市場規模擴張的同時遭遇技術升級動力不足，成為制約光伏產業做大做強的掣肘。

三、智能化是企業發展必經之路

近年來，隨著「工業製造2025」的提出和相關智能軟、硬體的突破，智能製造已成為包括光伏企業在內的眾多製造業企業新的發展方向。光伏智造源於技術推動和需求拉動雙重作用：

一方面，智能化是企業利用最新技術改造自身的主動選擇。光伏產品保質期長，一般在25-30年左右，隨著產品產量的不斷積累，傳統的手工建檔方法將佔用大量的物理存儲空間，追蹤查詢也十分繁瑣，而隨著自動化、智能化、柔性化技術日趨成熟，光伏企業生產管理方式必然會向智能化升級。

另一方面，智能化是產業發展到一定水平的必然要求。目前光伏應用企業普遍要求上、中游企業對產品的各項生產信息提供溯源，倒逼光伏製造企業對生產線進行智能化改造。

四、智能化改造優勢明顯

光伏製造產業競爭激烈，平均利潤微薄，加上外部環境變化和政策風向調整，多數企業時刻面臨著生存風險。在此環境下，光伏企業生存之道在於「高轉化率+低成本」。在高轉化率方面，近年來我國光伏企業不斷取得突破，目前行業平均轉化率已達18%，龍頭企業的轉化效率更是全球領先。在降低成本方面，除了技術進步因素之外，製造、運營、管理等環節的成本控制仍有很大空間，這也是企業挖掘盈利潛力、保持競爭力的重要領域，而智能化則是幫助實現成本節約、質效提升的關鍵手段。智能化不僅僅是簡單的機器替人，它在許多方面提升了傳統製造的效率和質量，全方位降低了光伏製造的成本，增強企業的盈利能力。

1、降低庫存成本

光伏產業是後發優勢明顯的產業，由於產品和設備更新換代速度快，大企業往往面臨著進退兩難的發展局面，規模大可以產生規模效應，但又面臨著產品被淘汰、產能過剩的風險。因此，庫存控制是產業發展十分重要的一環。而智能化能實現信息流全部暢通，打通研、產、供、銷整個鏈條，進行智能分析和控制，由「庫存生產」轉向「按單生產」，可有效縮短庫存周期，大幅提升產業的利潤水平。

2、降低人力成本

自動化設備能夠部分取代人工操作，實現「機器換人」，而智能化則可以讓設備互聯，實現在線工藝的自動控制和設備之間的信息通訊，進一步降低人工干預程度。

3、降低管理成本

首先，通過系統層「ERP+MES」的智能化支撐，每個光伏產品可生成唯一的序列號，可以隨時對產品生產過程任一環節進行溯源和追蹤，調出來料、工序作業、質檢、出貨等所有相關信息，較人工歸檔管理效率成倍提升；其次，智能化系統對生產線的產能、產品質量、生產設備狀況實時監控，能快速分析和調配產能，及時發現問題並自動發送信息給對應的管理層級，有效提升監測管理效率。此外，智能化生產布局使得基層管理設計更加簡潔，「交接制」變成「全天候負責制」，溝通成本大幅降低。

4、降低損耗成本

機器比人工有更高的精準度，據工信部數據顯示，智能化製造使得全行業良品率平均提升近1個百分點。對規模大的企業來說，1%的良品率提升意味著上千萬成本的節約，對增強企業盈利能力有重要作用。精準度提升在串焊環節尤為明顯，以前由人工目測判斷，效率低下，人眼易疲勞出錯，而利用智能化視覺系統判定後，不僅效能提升10倍以上，且能夠達到零差錯。

五、龍頭企業示範作用

事實上，大部分的光伏企業已經逐步實現由「製造」向「智造」的轉型。在上游智造業環節，市場目前呈現兩極分化的態勢，龍頭組件企業基本上處於滿產開工的狀態，而二、三線的光伏企業訂單較少，生存空間被不斷擠壓。行業內部已經達成了「不創新就被淘汰」的共識。

案例1 通威

通威太陽能(成都)公司S2車間里,幾輛無人駕駛的IGV智能小車往來穿梭忙著下料，在這裡，單晶矽片經過制絨、擴散、刻蝕、退火、鍍膜、絲網印刷、測試分選七道完整精密的工序，「化身」為一張張電池片。在這條被稱為「世界首條工業4.0高效電池生產線」的車間，除了幾位監督人員外，整個電池製造環節全部由高度智能化、自動化生產設備完成。

這條生產線於2017年9月投產，在全球光伏發展中具有里程碑意義。門口的數字屏顯示著工廠的運轉情況，生產車間的實時畫面，訂單效率、A品率、碎片率，以及車間內的濕度、溫度、清潔度等都直觀可見。數據顯示，該生產線每天能生產高效電池135萬片，同等產能下，用工減少40%，能源消耗降低30%，生產效率提升25%。

案例2 紅太陽

PERC是提升太陽能電池效率的主要技術，被業界認定為是未來2-3年能夠主宰太陽能電池市場的主流技術。2016年10月湖南紅太陽光電公司建成並投入生產了目前國內首條自動化程度最高、單線產能最大、單位能耗最低的PERC 高效電池智能製造生產線。通過將PERC技術與智能製造深度融合，可使電池平均轉換效率達到20.5%，生產效率提高20%，運營成本降低20%，能源利用效率提高15%。

2017年5月，紅太陽光電成功中標國內某知名光伏上市公司300WM高效電池整線自動化項目，紅太陽光電以8個月的時間實現了光伏智能製造從示範到產業化輸出，成為國內首家在光伏製造領域為客戶量身定製「高效電池+智能製造」整線系統集成解決方案和交鑰匙工程單位。

案例3 協鑫

協鑫集成旗下的智能製造團隊自主研發了高速自動焊接機、高精度排版一體機、機器人碼垛分檔系統等一系列智能設備及系統，改造11條全自動組件生產線，導入28項自動化項目，在張家港基地成功打造備受矚目的「黑燈工廠」，創造了26項全球行業第一。該智能車間於2017年8月正式進入無人化關燈生產，自動化水平達到了92%。改造之後，車間所需人力由以前52人降到了8個人，生產效率提升50%，製造成本下降30%，綜合成本降低1%；不良率降低0.1個百分點，質量優良率提高21%；交貨周期縮短30%。

六、國家未來重點工作

隨著全球能源短缺和環境污染問題凸顯，光伏產業已成為各國普遍關注和重點發展的新興產業。為進一步規範我國光伏產業發展、推動產業轉型升級，促進我國光伏產業邁向全球價值鏈中高端，下一步國家將重點做好如下工作：深入實施《中國製造2025》，發布《智能光伏產業發展行動計劃（2018-2020年）》。推動光伏產業智能化升級，鼓勵大數據、NB-IOT等信息技術在光伏領域應用；推動互聯網、大數據、人工智慧與光伏產業深度融合。探索推進在建築、水利、農業、扶貧等領域應用示範建設。合力推動智能光伏產業發展，積極培育世界級先進位造業集群。加快推進《太陽能光伏產業綜合標準化技術體系》實施，提升產業配套能力。

中國光伏產業曾經大而不強，一度遭遇危機。如今，眾多中國光伏企業，以智能製造為手段推進技術創新，正在成為全球光伏產業的強者＋智者，托起我們的『光伏強國夢』。

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