智东西（公众号：zhidxcom）
作者 |  高歌
编辑 |  漠影

智东西5月27日报道，智能制造正在给制造业带来技术跨越。中国工程院院士周济称，今后十五年，正是智能制造等新一轮工业革命核心技术发展的关键时期。而光伏等绿色能源产业正在经历一次智能制造升级。

数日前，光伏材料头部玩家天津中环半导体股份有限公司（以下简称“中环股份”）在天津的首届智能光伏大会中，深入地探讨并分享了自己在光伏领域的智能制造升级的经验。

在大会上，据TCL科技高级副总裁、中环股份总经理沈浩平分享，光伏行业、特别是光伏制造业始终遵循两条曲线。

一条是光伏工艺技术发展的曲线，这条曲线代表了光伏转换率的不断提升；另一条则是制造业发展曲线，由自动化替代手工作业，用科学管控替代传统管理模式。

沈浩平认为，在工业4.0时代，这两条曲线将合二为一，智能化、智慧化的光伏制造工艺将提高光伏转换率，并降低LCOE（平准化度电成本），也将是光伏行业未来三到五年的一个发展方向。

而从光伏行业的发展来看，两条曲线的合二为一并非是纸上谈兵的空想和不切实际的高调，而是存在着切实的行业需求和工艺升级的必要性。

▲中环股份新能源材料BG晶片BU副总经理危晨（左）和中环股份新能源材料BG晶体BU数字化总监高润飞（右）

会后，智东西独家与中环股份新能源材料BG晶片BU副总经理危晨、中环股份新能源材料BG晶体BU数字化总监高润飞来两位负责人进行了深入采访交流，就中环股份如何实现智能制造、其210mm硅片产品又给光伏行业带来了怎样的变化进行了沟通。

我们发现，智能制造不仅深刻地影响了光伏产业，也在推动光伏硅片的品质向制造能力要求更高、技术工艺更复杂的方向发展。下面是我们在采访中对光伏智能制造更多的发现与讨论。

一、光伏产业突围210硅片，倒逼产业升级

对中国光伏行业来说，2021年是光伏发电平价上网的第一年。在国家碳达峰、碳中和的战略趋势下，光伏和其他新能源成为了减少碳排放的主力军。

据中国可再生能源学会副理事长赵颖分享，当前中国发电总量的60%来自煤炭。按照国家计划，到2060年，煤电将只占10%左右。所以煤电留下的空白就要由风电、光伏发电满足。也就是到时候，光伏发电很大程度上要承担起当今煤炭的重任。

所以未来的数十年，既是光伏产业的高速发展期，也是对光伏发电产业的一个挑战。光伏发电不仅需要“多”，也需要逐渐摆脱政府补贴，对标传统能源成本，实现发电侧平价。

此前光伏硅片尺寸大多为6英寸、8英寸。光伏硅片尺寸沿用了半导体硅片晶圆尺寸，尺寸为6英寸和8英寸的硅片边长分别对应125mm和156mm。

▲光伏硅片

而随着光伏发电的全面展开，8英寸以内的硅片在性能提升和成本降低上接近瓶颈，其尺寸调整一直在1mm、2mm之间，很难进一步降低光伏度电成本。

这样，光伏硅片尺寸的提升也就成为了行业的共识。相较来说，大尺寸硅片在生产通量和BOS（光伏平衡系统）成本上具有显著优势。其中，生产通量的提升也就是大尺寸硅片可以带来产能提升，但是无需增加设备、人力和管理成本；而BOS也就是支架、边框等，其成本也会随着硅片面积而降低。

为此，中环股份推出了边长为210mm的G12硅片产品。在开发210硅片之初，中环股份经过了精准的测算，认为210（12英寸）硅片兼顾了性能、制造难度与成本。如果210硅片搭配中环股份子公司环晟光伏（江苏）开发的高效叠瓦技术，其组件效率能够超过21%，最高功率可超过600W。这两者搭配使单片组件发电瓦数提升了一个新的台阶。

▲210mm硅片

其他尺寸则相对来说优势较小，假如硅片尺寸减少到182mm，则单片组件发电瓦数就很难达到600瓦；如果尺寸继续增大，在收益增长有限的情况下，生产和制造效率会降低，制造难度也会随之提高。所以从硅片尺寸来看，210在未来的一段时间内将会是一个行业发展趋势。

如今，中环股份的G12硅片产品既提升了终端性能、也降低了光伏LCOE，已经得到了行业的普遍认可。去年，中环股份与天合光能、东方日升等39家光伏产业链核心玩家组成了600W+联盟，迎接“光伏6.0”时代，现在这个联盟已经有74家成员。

这一系列行业变革也正是中环股份通过技术重塑产业格局的最好例证，同时210硅片的推出也对光伏制造提出了新的要求，这也是中环股份花费10年时间进行的探索和准备。

二、中环智能制造10年探索

值得注意的是，210硅片的推出，并非只是硅片尺寸的简单放大。事实上，由于硅片尺寸的变化，光伏硅片的加工、运输、存储各个环节设备都需要进行升级，实现自动化。相应的，产业链也需要进行升级。

从技术角度来说，产品制程工艺的发展、难度的上升，要求光伏制造企业带动产业链的智能化、智慧化。

而从人的角度来说，当前中国的人口红利正在减弱，简单、重复的工作面临劳动力成本的上升。企业也要改善制造环境、减少简单的工作，增加工程师、专业技术人员。这也需要制造工厂的智能化升级。

沈浩平曾提到，每个员工都需要有尊严地工作。因为工厂往往需要连续运行，一线员工十分辛苦。硅片尺寸变大后，直接来讲就是材料、产品更重了。企业领导要看到新产品对员工工作负担、劳动难度的加大，所以智能制造升级也必须进行。

▲TCL科技高级副总裁、中环股份总经理沈浩平

中环股份也很早就开始了对智能制造的探索。从2011年至今，中环股份已有5期单晶工厂，今年也还在规划第六期，而每一期工厂都不是简单的复制，而是在探索实现智能制造的升级路径。

据中环股份新能源材料BG晶片BU副总经理危晨分享，中环股份自2011年建立全球首个DW切片工厂时，便开始进行自动化的探索，经历了近4年的时间中环突破了多项工艺设备的自动化。在这个基础上，中环股份于2016年在无锡建立了工业3.0的应材工厂，完成了物流自动化的全面贯通与运营信息化融合，也是行业内自动化水平和信息化水平最高的工厂。

2018年，中环股份开始进行智能工厂-天津环智工厂的搭建，2020年工厂正式投产，目前已达到智能工厂的标准。

以天津环智工厂为例，危晨强调，晶片加工在升级成智能制造时，主要分为两个阶段。第一个阶段是在工厂内部，从生产到交付过程中的自动化。这一阶段，中环股份通过工艺设备自动化和信息化的搭建、融合，提升了产品质量的一致性及生产效率，并降低了成本。

在这个过程中，中环股份认识到，他们需要从工厂为单位的孤岛式智能化制造向全产业链协同进行转变，对产业链进行数字化整合，实现原料数据和全产业链的质量追溯，并对每个环节的制程数据进行相应的分析。

危晨称，目前，环智工厂已经达到了智能工厂的水平。接下来，中环股份的工作重点将放在整体产业链的数据打通以及大数据应用上。

由于半导体产业对智能制造的探索较早，所以中环股份也引入了美国半导体设备供应商应用材料公司。应用材料在智能制造领域的经验较为丰富，也为中环股份带入了一些先进的理念。

具体来说，传统的人工作业一般需要人力搬运原料，再人工给机台上料。在制造过程中，工厂工人还需要输入一些作业信息，令机台进行加工，最后人工下料。

而在环智工厂中，应用材料与中环股份通过电子标签、自动化机台设备、自动化物流与仓储、智能制造软件、智能选货软件和可视化工厂软件等进行了整体设计、施工。

▲工厂自动化模式介绍

天津环智工厂由机台自动化入手，使机台能够自动进行上料、下料，并自动收集原料信息，之后将上料、作业过程和下料的时间点、数据上传至资讯系统，减少人工输入的环节。

此外，环智工厂通过机械手臂完成上料、下料，借由无人搬运车和轨道运输车进行自动搬运。之后，机台自动化搭配自动搬运，完成智能制造。

在升级完成后，与传统工厂相比，智能工厂的人均劳动也生产率提高了300%，人均年生产产值达到1000万元。

▲单晶工厂的自动化成果

三、混改蜕变的中环：经营绩效倍增计划

2014年《政府工作报告》中提出，要加快发展混合所有制经济，国企民企融合成为了新一轮国资国企改革重头戏。随着改革的逐渐施行，中环股份也成为了国企混改的受益者，迎来了快速发展的契机。

2020年7月中环集团开展国有企业混合所有制改革，TCL科技成功摘牌，收购其100％股权。由此，TCL科技成为中环股份的控股股东。目前TCL科技通过中环集团持有中环股份27.3%的股份，并直接持有2.57%的股份。

随着TCL科技入股后，中环股份正在焕发新的活力。中环股份确立了光伏材料全球领先、半导体材料追赶超越的战略目标。据中环股份介绍，TCL对中环的支持主要“赋能”和“助力”两个关键词。其中，“赋能“对中环的体制、机制改革具有很大的帮助。

沈浩平称，混改之后，在银川项目上，3个月就完成了讨论、决策和政府谈判。

在TCL赋能协同之下，中环股份决策流程更短、速度显著加快，运行效率更高，市场反应更加敏捷。混改成果正在转化为经营业绩，今年一季度，中环股份净利润5.41亿元，同比增长114.58%，管理层表示对2021年的“经营绩效倍增计划”充满信心。TCL一季度的净利润增幅也高达488.97%，二者的业绩增长相辅相成。

结语：智能制造主力绿色能源产业升级，前景可期

当今，整个光伏产业已经认可了使用大尺寸硅片来提升电池效能、降低BOS成本的方法，而对210硅片的很多质疑都集中在运输、产线升级成本上。

但随着智能制造升级，企业的制造成本、产线运营成本必将下降，产品质量、良率也会逐渐提高，产线升级势在必行。

同时，长期来看，光伏行业发展前景巨大，作为碳达峰、碳中和战略的重要部分，产线升级具有积极意义，而210硅片的长期成本优势也不容忽视。当前，210硅片正在被越来越多的光伏厂商所认可。未来，混改后的中环股份又会为光伏产业做出怎样的贡献，值得期待。

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