12月1日，江苏省企业信息化协会总群迎来第46期“智造+V课堂”。本期“智造+V课堂“邀请了中利腾晖科技有限公司信息总监魏青竹魏博士为大家带来主题为《从光伏的智能制造到能源互联网》的精彩分享。
当前我国光伏产业面临的低端产能过剩、企业盈利能力普遍不强等问题，从而应进一步引导光伏制造业加快智能化、网络化、信息化发展，促进高端产能和落后产能的市场分化，推动落后产能加速退出市场，提升产业核心竞争力，为未来更深入地参与国际竞争、支撑国民经济绿色协同发展奠定基础。借由互联网+之风，光伏产业开始牵手互联网构建光伏互联网生态圈，进而推动能源向“互联网+”的产业革新。那么光伏产业如何在变幻莫测的互联网环境中生存、发展、壮大?如何在智能制造浪潮中抢占先机?这些都是大家热议的话题，本周跟着我们的V课堂一起来听听吧!
演讲嘉宾
嘉宾介绍
魏青竹
(中利腾晖科技有限公司信息总监)
(1)现任中利腾晖光伏科技有限公司技术、信息总监;
(2)毕业于中国科学院上海物理研究所;
(3)常熟理工学院客座教授;
擅长领域
(1)长期从事高效晶体硅太阳电池及相关应用产品开发和生产线智能化及信息化改造工作;
(2)互联网+光伏、能源互联网、光伏企业生产线智能化及信息化改造等方面有着丰富的实战经验;
获得成就
曾获得常熟市优秀专业技术工作者、苏州市“杰出工程师”等荣誉称号。近年来在省级以上学术刊物发表高水平论文14篇，获授权发明专利15项，获常熟市科技进步一、二等奖各1项，苏州市科技进步三等奖2项。
演讲主题
《从光伏的制造到能源互联网》
演讲大纲
1.中利腾晖光伏科技公司简介;
2.互联网+光伏产业发展趋势;
3.光伏的智能制造;
4.关于能源互联网的探讨;
原文实录
原文实录context：
魏博士：各位朋友们，大家晚上好，今天我要和大家分享的题目是从光伏智能智造到能源互联网，我是来自中利腾晖的魏青竹。我今天的报告主要分为以下的五个部分，包括中利腾晖的一个基本介绍，光伏产业链，光伏的智能智造，互联网+光伏，以及能源互联网的探讨。
中利腾晖光伏科技有限公司成立于2009年，母公司是深圳股市上市公司中利科技集团，总投资是48亿元人民币，截止2015年，公司累计开发电站3.6个GW以上，公司是光伏行业唯一通过VDE生产全过程质量认证的企业。同时是中国光伏领跑者一级认证企业，工薪部两化融合贯标试点企业以及江苏省两化融合试点示范企业，共申请专利230多项，拥有专利120多项，其中境外专利1项，发明专利30多项。
公司总部位于常熟，产能有1.5GW电池，以及2 GW的组件，另外我们在内蒙古包头，以及新疆吐鲁番，各有200兆瓦的组件工厂，同时在泰国中利腾晖拥有600兆瓦的电池和组件产能，公司投入了1.7亿元，建设了一个研发实验室，近三年总共投入10亿多元，进行项目开发工作。
我们企业是江苏省高新技术企业，江苏省民营科技企业，江苏省知识产权优势企业，江苏省知识产权贯标企业，同时建有江苏省太阳能光伏应用工程技术研究中心，江苏省企业技术中心，江苏省企业博士后创新实践基地，江苏省企业研究生工作站，苏州市太阳能发电与系统集成重点实验室，苏州市企业技术中心，苏州市创新先锋企业等平台。
产品的研发领域，涵盖了太阳能电池，组件，应用光伏等多种领域，拥有高级中级职称，研发人员150多人，其中博士3人，硕士45名，公司拥有4千平米的实验室，包括了120兆瓦的中试线，以及分析测试中心，同时还包括了2千平米的可靠性测试实验室，另外公司在常熟建立了80千瓦的户外系统实验基地，在青海建立了100千瓦的户外系统实验基地，同时在宁夏，浙江建有20兆瓦的户外实践基地。
接下来给大家初步介绍一下，光伏的一些基础知识，我们为什么要利用太阳能?我相信大家都清楚，一方面是能源紧张，包括煤,石油等这种基本上属于储存在地球内部的46亿年前的太阳能能量，还有严重的环境污染，我们可以看到，现在雾霾的天气越来越多，另外全球的气候变化，也是一个主要原因。太阳能在全球资源的容量超过了100万亿千瓦时，开发千分之一就可以满足全球的需求，联合国及世界各国都积极应对气候变化。
我们现在已经大规模，工业化大规模量产的晶体硅太阳能电池，基本上它的基本结构就是一个PN结，在光照的条件下产生电子空穴对，在有内电电场的作用下，对负载供电。同时我们可以看到，通过这个光谱，外面这个灰色部分是太阳光谱，晶硅太阳能电池只能用到红色的部分，因为长波光，由于能量过低不能被吸收，另外强度过强的光也只能产生一个电子空穴对，所以多余能量只能以热量的形式被损耗掉。
晶硅电池按照种类可以分为第一代，第二代，第三代产品，第一代太阳能电池，基本上就是传统的晶硅太阳能电池，它的优点是原材料丰富，性能稳定，转换效率高，缺点是生产耗电量大，所需的硅料多，耗电制造成本高，现在已经是市场的主流。第二代产品主要是薄膜太阳能电池，它具有很好的弯曲性能，但是它的主要缺点就是制造成本高，原材料有毒，一些材料稀少，只有少量的部分量产。第三代太阳能电池，包括了多结叠层太阳能电池，其他的一些薄膜太阳能电池，它的转化效率高，原材料丰富，但是它的制造成本由于非常高，同时工艺复杂不稳定，未来有一定的发展空间。第二代第三代太阳能电池的效率，有的已经达到或者超过第一代太阳能电池，但是由于制造成本，原材料有毒以及制造工艺不稳定的原因，在今后很长一段时间内，第一代晶硅太阳能电池，依旧会占据光伏市场的主导地位。
接下来我们看一下晶硅太阳能电池的产业链，它的原材料就是我们常见的砂土，经过提纯，成为石英砂，经过冶炼成为粗硅之后经过提纯，变成了高纯的硅料，然后通过铸锭或者是拉棒变成了单晶或者多晶硅，之后通过切片变成了硅片。我们公司做的就是电池组件，还有发电系统，电池前面我也说到了，它的核心部件是一个PN结，之后电池会进行一些分档，通过分选相同的效率，相同的电流之后，把电池片会进行串接，做成组件，组件安装需要一些支架，一些线缆连接，还有逆变器汇流箱等形成一个发电系统。
发电系统可以分为两大类。一类是独立光伏发电系统，另外一类就是并网光伏发电系统。独立光伏发电系统包括了建筑用光伏发电，农村电气化的一些村落发电系统等。并网包括与建筑结合的光伏发电系统，以及大规模沙漠开阔地带建立的大型地面电站等，并网发电在输电侧主要是通过我们前面介绍的太阳能电池板，通过串接，接入汇联箱进入直流电柜，通过逆变器通过升压系统，进入高压电网，在系统端都安装有配套的温度测试仪，辐照度测试仪，采集当地的气象数据及光照数据。通过计算机可以进行一些远程的操控。
我们常说的分布式发电，它的主要形式在屋顶上有一个光伏电池板进行串接，之后通过直流电进入逆变器，变成交流电，进入用电侧，可以作为我们户用，现在主要政策是自发自用，余电上网，可以和国家电网进行一些电能的买卖交易，
电站应用我们可以看一些图片，包括大型地面电站，太阳能汽车，外太空的供电，光伏屋顶发电，外墙装饰等等。后面我们讲的能源互联网这是一个很重要的组成部分。
第三部分给大家介绍光伏制造的一些基本情况。首先太阳光伏企业，比如我们企业，采用了很多高水平的电池和组件自动化生产设备，这些自动化设备是信息化的一些基础，同时近些年我们也发现，比如说我们公司建厂的时候，这些设备基本上都是国外的进口的，比如说Bauman自动化，但是近些年我们已经发现，国产的一些设备，有些甚至可以超越进口的设备性能，已经达到了一些世界的领先的水平。
接下来给大家介绍一下企业信息化的一个基本情况。信息化的整体系统的整体规划，包括了生产作业端的基本需求，包括制造的柔性化，质量的规范化，设备的自动化生产的可视化，分析数据化。
在制造业务端需要信息化、自动化及智能化的融合，所以我们用到了ERP系统，仓储管理系统，供应链管理系统，客户关系管理系统等。在协同智造端我们采用了设计研发协同，制造服务协同，供应链协同，在生产端的核心是MES，它的主要功能包括了产品跟踪，资源信息收集状态，性能分析，流程管理，数据采集，质量管理，人力资源管理，生产调度等等。
所用的一些系统，财务及绩效，重点是ERP、BI;产品设计为CAD、PLM;控制系统用到了PLC、DCS;物流重点，包括TMS，仓储管理;供应链管理用到了CSP系统。
以上就是我们企业在自动化及信息化的一些基本情况，电站是我们公司的一个主营业务，接下来给大家介绍一下我们采用的互联网+光伏的一些基本情况。
传统地面电站的运维管理，首先来说建筑面积大，这么一个概念，比如我们做的100兆瓦的一个地面电站，它基本占地面积是2千亩，所以说在这样大的一个电站环境下，进行运维，是一个很困难的事情。另外我们现在建设的大型地面电站，周边自然环境生活环境都是很恶劣的，包括一些丘陵一些沙漠地带，这样就造成了运维人员是很少的，设备运行长期可靠性严峻，同时由于人员经验和知识水平也是参差不齐，精细化程度还是有待提高的，各产业链各环节的共享也是不充分的。
光伏电站的一个基本结构就是前面提到的光伏组件串联后接入汇流箱，接入直流柜，接入逆变器，同时通过升压系统，进入高压电网以后，通过特高压输变电，比如说西电东输，可以输运到东部地区。
在运维上，我们采用互联网+光伏这个运营理念，包括了指标引领，及时纠偏，闭环管理，规范高效，大数据提升。指标引领，就是说太阳能电站最基本的指标就是发电量，我们要时时监控发电量。另外就是及时纠偏后面也会详细介绍一些纠偏的一些方法，同时进行一个闭环管理，包括电站，区域公司以及本部可以形成一个闭环。
另外一个很重要部分就是大数据提升，由于太阳能发电设计现在的一些数据还是缺乏，比如说气象数据，辐照数据，我们通过这个大型地面电站，进行一些数据的一些收集，进行一些分析，后面的再利用。前面也提到了，这具体的流程，比如说像传统的组串发生不准确的时候，发生故障无法有效的应对，人员上站排查故障点费时费力，缺少集中化的管理平台，运维人员的技能水平不高，远程是无法对他们进行协助。
造成的困难，比如逆变器，在100兆瓦的电站上，逆变器的数量可以达到比如说几十万个，基本上是很难排查到出现问题的电站，结果就是说，我们无法对电站的发电量进行一个合理的运维。而采用了互联网+光伏这套系统以后，我们可以精准的检测与定位发生故障问题，自动预分析与告警，自动预生成电子票的审核，再进行一些现场视频回传，同时有很多的传感器可以进行热成像，甚至现场的一些视频的一些监控，远程专家，运维专家可以时时指导，对这个故障修复进行一些现场的指导。
所以说我们的最终目标是增加发电收益，通过深入的损耗分析，改变检修方式，集中高效运营，对标寻找差距，这就是我们前面说到的指标引领，提升效益。对于前面提到的太阳能资源，我们通过环境监控设备、测量、等效、利用小时数，综合效率、逆变器、停机、损失小时数，这也是指标引领，提升效益。另外就是说，我们可以对组串电流进行分析，光伏方阵损耗进行分析，光伏方阵转换效率进行一些大数据的收集，逆变器损耗，逆变器离散率，逆变器转换效率，集成电路及相变的损耗，厂内线缆的一些损耗等等进行大数据分析。最终体现电站时时数据，电站运营数据，电站设计数据，进行一些对标。
因为我前面提到了几十万个逆变器，它们可以时时的分析进行对比，设计一些SPEC的上下限。超过这个范围可以报警，这样有利于运营，集中运营管理，远程的分析诊断，现场诊断，可以发现问题，解决问题，再对标，最终的目标就是持续提升发电量，这样形成一个闭环管理。同时前面收集到的这些大数据，可以为后面的电站设计提供一个依据，我们也清楚数据的珍贵性，这样第一手的数据，对这个电站设计也是非常有帮助的，通过前面的一些基本理念，我们设计了运维管理的平台架构。
我们采用的是Fusion solar智能运维管理系统，它是分为了不同的层级，包括了电站运维人员，电站站长，集团运维专家，集团管理者。他们有不同的权限，可以看到不同的数据，包括待办事项，两票处理，时时监控，设备运行状态。对于电站站长，他可以对报表和资产管理，班主运维评估，进行一些处理。集团运维专家更多的是一些远程诊断，大数据分析，辅助决策等等。
集团管理者主要就是一个集团指标，电站指标，运维评估，一个通过一些经营管理的一些APP进行分析，同时对这个逆变器选型，组件选型，电站选址进行一些决策。
这张图就是一个典型的某日的一个发电量情况，包括当日的发电量情况。我们可以看到这个电站发电0.25万度电，当前的辐照度我们可以获得，同时我们对这个电站的时时功率也可以看到，它的时时功率以及预测的PR的一个对比情况。
这就是设备时时运行状况，包括报警以及弹窗提示，定位，修复建议，由于基于组串，高精度测试，及时发现故障，进行自动分析，给出告警原因，不需要排查关联的设备，减少运维人员分析的时间，直接可以进厂进行维护，另外对于基于逻辑和物理的定位，避免了现场的排查。
举一个例子，比如说一个当日的发电量的情况，以及日负荷曲线的一个基本情况。我们可以看到每一个时间，基本上它的实际PR是低于它的标准PR的，所以说，这基本上是属于一个异常状态。
为此我们就要进行一些分析，比如说我们看一下前面发生问题，我们可以看一下逆变器组串的离散性，评价使用组串的电流，评价时间颗粒度是一天，反应的是组串之间的差异性。
我们可以看出来，比如说这个组串的不确定度，以及组串的功率，有些是已经严重的发生了一些问题，所以我们可以在对应的这个组串上进行一些排查，尽快的解决问题，提升这个发电量。
一个光伏电站，它是有一个理论发电量，它有很多的损耗，包括了组串环境及适配损耗，逆变器损耗，线缆损耗，并网损耗，所以说我们用很多的传感器，通过测量逆变器输入端，逆变器输出端，箱变输入以及上网的电量，可以大概的了解一下它的一个损耗情况，就是它的一个基本的经验值，这是我们设计的一个SPEC，超出这个范围就可以设定报警。这样我们就可以知道在这个光伏电站，某一个设备出现了问题，进行专项的排查，最终的目标是提升总体的发电量。
具体应用的时候，比如说我这个电站，通过具体的物理实现，通过防火墙，通过一个VPN网络，上传到静态IP的一个网络，通过防火墙进入云服务中心，通过集团的一个展示中心，以及后台进行分析监控解决问题。
用这一套系统，我们可以看到重要的指标一览无余，时时掌握电站的运营状态，通过分析模型，明确电站工作改进方向，清晰呈现运营状态，根据集团业务的运行特点，时时定制集团个性化的业务分析报告。
集团总部和电站现场进行跨区域的视频语音调度，远程故障诊断，提高故障响应速度，和运维效率，之所以做上面这个互联网+光伏的应用，我们是最终目标是实现能源互联网。因为这个互联网+光伏，它一方面是互联网+的一个完美应用，通过互联网+这个光伏的一个升级版，我们可以做到前面所提到这些好处之外，另外为能源互联网建立一个基础。
接下来给大家介绍能源互联网的一些基本情况。能源互联网，顾名思义它是类似于一个信息互联网，所有的能量，包括了前边提到的分布式产生供应的能量，通过网络进行互联，同时得到及时的反馈，并根据需求选择控制，最终的目标包括比如说像我们每个人日常的一些能量消耗，碳排放和需求，通过打通变成数字化坐标，每时每刻各种需求被集聚起来，被导向为最有效的能量生产供给。
能源互联网的关键主要有五点。包括了可再生能源的大规模利用，分布式发电，储能，能源共享，移动互联终端，其中最后这个移动互联终端，只是借用了互联网的一个概念，它包括了智能家居，智能终端，电动汽车，便携式设备，无线充电，智能建筑等等所有的用能单位。
首先来说一下，可再生能源，就是前面提到的光伏以及风能等等，这些新能源，这样就可以引入一个概念，叫清洁替代。利用这种能源代替传统能源，比如说一极一道，包括北极地区，这个是借用了国家电网的一本书，全球能源互联网这本书，它提到了一极一道。这个一极就是北极地区的风电技术，可开发的超过300万亿千瓦时的电能，另外在赤道附近，太阳能技术可以开发量超过1千万亿千瓦时，通过这些可再生能源的利用，我们完全可以替代现有的传统能源。但是毕竟采用这种集中式供电能源的方式，不是很便利，另外就是这个输变电，也是存在很大的问题，各国之间的如何传输，也是很大的问题，所以我们必须采用分布式发电，提高能源利用效率。
另外它可以减少输配电的损失，降低成本，另外调峰性好，起停快，便于灵活的调度。比如说我们每家每户在屋顶上安装太阳能发电，通过家用控制系统，通过逆变器就可以为我们的家电进行供电。这样的话，我们实现了减少二氧化碳和其他排污的排放，同时满足了特殊移动电源的需求，弥补了大电网在安全稳定性上的缺陷，这是可再生能源未来发展的一个重要方向。
储能技术的应用，不仅是将有用的能源存储起来，更重要的是从电网获得电能和输送电能的方式。包括了前面提到的可再生能源的一个平衡，在非用电时段，将太阳能存储起来，以后在用电高峰时段，比如说晚间，我们可以把这个储能进行使用，这样的话可以提高光伏以及风电的实际价值，抑制间歇性能源对公共电网的一些影响，另外它可以调节电能的质量，包括我们用太阳能的时候，中午阳光最强的时候，这时对电网会有一些冲击，对我们的一些使用也是有一些危害的，所以我们如果用储能，它是可以实现电能质量的调整。
储能已经成为电力批发市场提高能效的一种方式，提供调整频率的一种手段。这样可以时时控制电力需求的不平衡，也可以用储能技术循环性能，它的常见技术包括了蓄电池，就是我们常用的锂电池，飞轮储能，超级电容器，超级电感等等。另外从终端用户的角度来说，采用储能技术，可以降低终端用户的电力服务成本，同时提高服务质量，在没有能源的时候，我们可以提供紧急备用电力，全面的参与到需求响应程序，更好的整合基于家庭的可再生能源，以及更好的完成智能电网的应用。
在一些示范性的智能电网的项目中，储能项目已经得到了大规模的应用，每一种范围都有自身的性能范围和成本，可以满足不同的需求。从下面这个图我们可以看到，不同的技术和性能范围有相互重叠的部分，但是大家关注的，是它的最佳应用性能范围，储能的关键不仅仅是储能，其核心就是说，何时储能?何处储能?以及以何种速度储能，释放能量，以及收集和释放能量的替换频率，这些作为一个主要的平衡手段，是平衡储能技术并且找到最适合储能技术的一个应用领域。增加储能技术的三个方面，包括本身的储能介质，电能管理系统，以及一些通讯系统。
接下来就是要介绍的就是能源互联网的一个重要技术，就是智能电网，它是以双向数字科技创建的输电线路，用来传输电力，另外它可以侦测到电力供应者的电力供应状况以及一般家庭用户电力使用状况，同时调整家用电器的耗电量，以达到节能降低能耗，增加可靠性的一个目的。它包括了，我们说的EMS能源管理系统，家用能源管理系统，建筑能源管理系统，以及工厂能源管理系统。它是可以综合利用，比如说现有的情况下，可以利用传统能源以及新能源，在不同的条件下，进行通过微型的能源管理系统，进行一个调配。
分布式能源由于在可再生能源大于80%的使用量情况下，面临着一个多种能源协调互补的一个情况，提高新能源的综合利用效率，同时智能电网，必须是以互联网的思维来提升新能源电力系统的灵活性。它是以用户为中心，创新能源电力运营和商业模式和服务液态，我们可以采用集中式能源管理系统，或者是嵌入式能源管理系统，其中嵌入式能源管理系统就是更便于在各处进行发电。
另外包括了就是需求响应程序，通过需求响应程序，就是说需要多少电，进行一个动态的调节。前面智能电网，促使了分布式向能源互联网方向发展。最后就是在消费端，我前面提到了一个移动互联终端，它就需要一个叫电能替代。由于电能具有清洁高效安全便捷等特点，比如说它的经济效益，是石油的3.2倍，煤炭的17.2倍，我们每年现在燃烧煤，大概是7到8亿吨，占总能耗的20%，全球电能占终端电能消耗的比例在现在基本上不到20%，未来这个电能的消耗比例肯定会越来越高。这样就要求我们，在消费端以电代煤，推广用电取暖，用电烧饭，改用煤为用电，大幅度减少这个直燃煤。
另外就是以电代油，比如说推动电器化轨道交通，电动汽车等等。另外一个以电代气，包括比如说清洁能源代替天然气等应用。我们可以看，一度电可以做的事情是很多的，包括了各种的生产生活，大家可以减少每使用一度电的二氧化碳的排放，减少二氧化硫以及碳粉的排放，同时就是说，我们日常应用，也用了很多的电，但是这个电的基础，就是说不是说我们从火电发的这种电，基本上就是前面我提到的可再生能源。这样才是能源互联网的一个特点。
能源网交通网和信息通信网络，是全球最重要的三大基础网络设施。这方面比如说前面这个智能电网，也就是我们所说的能源互联网，以及会与这个智能通信网络以及低碳交通网，进行更多的一些交互贯通。智能通信网，包括了云计算，大数据，人工智能，能效管理平台等等。
智能电网就前面提到了，光伏，可再生能源，储能，分布式发电等等。能源互联网就是我前面提到的互联网+光伏，就是智能通信网和智能电网，就是能源互联网的一个交互使用。另外一方面比如说低碳交通网，包括了轨道交通，电动汽车充电桩等，也是与这个智能通信网，以及未来的智能电网进行更多的一些使用。
我们现在正处在能源互联网为基础的第三次工业革命的浪潮中，从前面我们也可以看到，能源互联网涉及到方方面面，所以我们需要各行各业的人员积极的进行创新，包括了比如说光伏、储能，IT、半导体，物联网，终端等等。大家就是齐心协力，能够把这个未来的这个电能能源互联网建立好，以后我们用电的时候，就不一定是从电网买电了，你家的电可能是来自于你自家的光伏电站，或者是别人家的光伏电站，个人安装光伏发电也不是什么稀罕事了，另外我们街头也会跑着更多的这种电动汽车，清洁能源会得到更多广泛的应用，会使天更蓝，水更青也看不见雾霾。
政策方面，因为能源互联网涉及到分布式发电，云平台，电力交力，互联网工业以及我们生活的方方面面。所以从现在到2020年，我们国家也制定了政策，要推动各国间的电网互联以及未来各州间的电网互联。到2050年，政策方面国家政策，以及世界的形式发展趋势，也是决定了能源互联网的前景是非常广阔的。所以我相信大家在这方面也是遇到了有很多的机遇，可以在这里发挥自己的特长。
以上是我今天报告的主要内容，谢谢大家的收听。
