與電動汽車、鋰電池并稱為中國外貿出口“新三樣”的光伏，在全球市場已成為“一騎絕塵”般的存在。本文介紹了西門子與北京京運通科技股份有限公司合力同打造TIA解決方案在光伏領域的前沿應用，以“三核驅動”推動持續(xù)增長。

　　文/西門子數(shù)字化工業(yè)

　　中國擁有完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，光伏新增裝機量連續(xù)10年位居世界之首。2022年，中國光伏產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值突破1.4萬億元，同比增長超過95%。

　　盡管市場普遍沉浸在樂觀氛圍中，但隨之而來的卻是產(chǎn)能過剩引發(fā)降價風潮，這也直接導致“內卷”愈發(fā)嚴重。當新一輪產(chǎn)業(yè)周期到來時，企業(yè)該如何應對?

　　北京京運通科技股份有限公司(以下簡稱：京運通)，深耕光伏產(chǎn)業(yè)近20年，與西門子的合作也由來已久，雙方共同親歷了中國光伏輝煌發(fā)展的全過程。

　　京運通于2021年獲評國家級專精特新“小巨人”，2022年營收以三位數(shù)增長突破121億元。對于如何跨越產(chǎn)業(yè)周期，提升企業(yè)競爭力，京運通心中早已有了答案……

　　1 “這是一場馬拉松”

　　多晶硅被稱為“賜給人類的寶石”。由太陽能級多晶硅加工成的硅片是光伏電池片的核心材料。在硅片生產(chǎn)環(huán)節(jié)，無論是晶體硅生長設備還是硅片材料制造，均存在較高的技術壁壘。

　　創(chuàng)建于2002年的京運通在這一領域深耕多年，以晶體硅生長設備研發(fā)為起點，逐漸成長為一家以光伏高端裝備制造、光伏硅片材料制造、新能源發(fā)電和節(jié)能環(huán)保四大產(chǎn)業(yè)為中心的綜合型集團化企業(yè)。

　　光伏是典型的周期成長行業(yè)。在京運通看來，成功穿越周期的要訣就是聚焦技術，堅持創(chuàng)新。企業(yè)要敢于并善于以技術創(chuàng)新重塑經(jīng)營與增長的邏輯。

　　京運通副總經(jīng)理馮震坤表示，“這個過程像一場曠日持久的‘馬拉松’，想跑得更遠、耗時更短，就要找到能讓自己保持專注、突破平臺期的跑步伙伴。對京運通來說，西門子就是這樣一位伙伴?！?/p>

　　京運通與西門子的合作始于其創(chuàng)立之初。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速，雙方合作也翻開智能制造的新篇章。2023年3月，京運通成為西門子在光伏設備研發(fā)制造領域的戰(zhàn)略合作伙伴之一，雙方將各展所長為新能源光伏產(chǎn)業(yè)的高質量發(fā)展貢獻合力。

　　2 “三核驅動”推動持續(xù)增長

　　目前，京運通擁有四大制造基地，分別位于北京、內蒙古烏海、江蘇無錫和四川樂山，硅棒和硅片產(chǎn)能高達40吉瓦(GW)。在京運通布局產(chǎn)業(yè)鏈的進程中，來自西門子的自動化、數(shù)字化和智能化解決方案同向發(fā)力，逐漸形成“三核驅動”的發(fā)展模式。

　　從高端設備全集成自動化(TIA)產(chǎn)品組合到大數(shù)據(jù)解決方案，西門子科技在京運通不斷落地。同時，西門子也積極為京運通提供相關的技術支持、應用培訓，持續(xù)賦能其業(yè)務發(fā)展。

　　“我們非常榮幸與京運通共同見證并參與了中國光伏產(chǎn)業(yè)的從無到有，從有到強。我們之間的合作可以說是始于自動化，深于數(shù)字化和智能化?！蔽鏖T子數(shù)字化企業(yè)工廠自動化生產(chǎn)機械事業(yè)部光伏行業(yè)經(jīng)理侯凱表示，“通過協(xié)同創(chuàng)新，我們共同打造了TIA解決方案在光伏領域的前沿應用。未來，我們還將在數(shù)字化咨詢、碳中和等方面加強合作，支持京運通走科技創(chuàng)新之路，共同推動新能源光伏產(chǎn)業(yè)邁上新臺階?！?/p>

　　3 經(jīng)典方案的新突破

　　單晶爐被業(yè)內人士戲稱為“煉丹爐”，形象比喻出多晶硅原材料加工過程之不易。半導體級單晶硅的純度要求極高，通常需要達到99.9999999%以上的純度，為此，單晶爐必須提供足夠的溫度和壓力來促進晶體生長的過程，以減少雜質和缺陷的數(shù)量。

　　以京運通新款全自動軟軸單晶爐為例，其爐內熔料可重達上千公斤，溫度可超過1500℃。在這樣密閉、低壓、高溫的爐體內實現(xiàn)晶體硅生長并非易事，溫度、壓力、拉速……一個細節(jié)的問題就可能導致單晶生長失敗，晶體尺寸越大，其生長控制的難度越高。

　　西門子基于晶體硅生長條件及工藝技術為京運通定制了以SIMATIC增強型控制器、分布式I/O系統(tǒng)、SINAMICS伺服驅動系統(tǒng)等硬件為核心的TIA解決方案。

　　該方案能夠以高度的精密性、穩(wěn)定性、可靠性和靈活性完成單晶爐從合爐到停爐的全自動控制。值得一提的是，這也是西門子TIA在單晶爐領域的首次實際應用，并且自2019年以來持續(xù)在京運通單晶爐設備的發(fā)展進程中發(fā)揮著重要作用。

　　2023年，隨著京運通產(chǎn)業(yè)布局的擴大，西門子TIA的應用隨之擴展至切片機領域，為其打造了由SIMATIC 1500 T-CPU運動控制器、SINAMICS伺服驅動器和工控機觸摸屏集成的解決方案。

　　在TIA的賦能下，京運通切片機可通過久經(jīng)考驗的工藝軟件包，更可靠地實現(xiàn)速度控制、定位控制、同步控制和張力控制，實現(xiàn)硅片的薄片化切割，從而有效節(jié)約硅料、提升出片率，達到行業(yè)領先的切割良率。

　　4 大數(shù)據(jù)解鎖自動化新技能

　　自2019年起，西門子與京運通一道，率先將大數(shù)據(jù)等前沿技術應用到光伏設備自動化控制中，對單晶爐拉晶過程進行趨勢預測、滾動尋優(yōu)和增強控制，以提升單晶硅生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性與生產(chǎn)能力，減少對人工的依賴。

　　經(jīng)過持續(xù)智能優(yōu)化，晶棒綜合成活率提高，穩(wěn)溫時間縮短，平均單產(chǎn)得到提升。京運通也由此在數(shù)字化、智能化、可持續(xù)化的道路上更進一步。

　　5 “中國綠色硅谷”的未來

　　一排排單晶爐高速運轉，一根根經(jīng)過預冷處理后新鮮出爐的單晶硅棒銀光閃亮……在“中國綠色硅谷”樂山，幾乎每位京運通制造基地的訪問者，都會強烈感受到“雙碳”目標下光伏產(chǎn)業(yè)的無限生機。

　　京運通樂山制造基地主要從事單晶硅棒、切片及相關配套設施的研發(fā)、制造。今年上半年，在一期項目滿產(chǎn)達產(chǎn)的同時，樂山制造基地二期項目亦實現(xiàn)點火試投運。

　　在京運通的未來版圖中，這里會被打造成為一座高度智能化、低碳化的“黑燈工廠”，以創(chuàng)新的數(shù)字化技術和解決方案照亮產(chǎn)業(yè)生態(tài)，助力樂山向千億級、世界級先進制造業(yè)集群挺進。

　　“西門子是京運通重要的合作伙伴，未來我們將圍繞新能源光伏領域設備標準化、車間數(shù)字化、工廠智能化等方向展開深入合作。”馮震坤說道：“產(chǎn)業(yè)周期中的起起落落會反復出現(xiàn)，我們只有做好自己，與合作伙伴共創(chuàng)、共贏，才會走得更穩(wěn)、更遠?！?/p>

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