演講回顧｜定律：點(diǎn)亮非洲—分布式能源系統(tǒng)與直流產(chǎn)品生態(tài)

非洲電力困境重重，如何突破現(xiàn)有格局？直流電能否成為非洲能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵？非洲又該如何借助新技術(shù)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛？上海理工大學(xué)教師，能罡科技工業(yè)設(shè)計(jì)戰(zhàn)略負(fù)責(zé)人定律受邀出席第五屆廣州創(chuàng)意周，在云山十方匯大師論壇上發(fā)表了一場(chǎng)主題為《點(diǎn)亮非洲—分布式能源系統(tǒng)與直流產(chǎn)品生態(tài)》的深度演講。他介紹團(tuán)隊(duì)的歷史研究工作，講述廣東設(shè)計(jì)從清末民初至今的特色發(fā)展，強(qiáng)調(diào)其對(duì)全國(guó)設(shè)計(jì)的影響，以及南方設(shè)計(jì)裂變的積極作用。最后提出當(dāng)代中國(guó)設(shè)計(jì)應(yīng)從歷史中汲取知識(shí)，構(gòu)建獨(dú)特話語(yǔ)體系，推動(dòng)自身發(fā)展。 

那么為什么會(huì)有這樣的想法呢？我們看到這是一張世界的用電態(tài)勢(shì)圖，發(fā)現(xiàn)世界上紅色部分是具有特高壓的國(guó)家和地區(qū)，藍(lán)色部分是有普通高壓電的地區(qū)和國(guó)家，黃色區(qū)域是用電不足、經(jīng)常停電的地方，灰色區(qū)域更是如此。其實(shí)世界上大量的地方用電情況不像我們生活在新基建建設(shè)完善的地方這么好，很多地方都沒(méi)有電。但是我們的設(shè)計(jì)不能只考慮身邊的情況，還要想到出口，想到向別的國(guó)家賦能，這時(shí)候就要考慮那些沒(méi)有電的國(guó)家的需求。

順便說(shuō)一下，咱們廣東和非洲的貿(mào)易非常厲害，每年增長(zhǎng) 13.6%。但是我們要知道，非洲最近 10 年人均 GDP 只增長(zhǎng)了 0.5%，而廣東省的人均 GDP 卻在不斷提高，這是非常了不起的一件事。接著簡(jiǎn)單介紹一下非洲的基本情況，其實(shí)最近幾年非洲人口爆發(fā)式增長(zhǎng)，到 2024 年已經(jīng)接近 15 億人口了，城市人口接近 6 億。在城市不斷擴(kuò)張的情況下，非洲 54 個(gè)國(guó)家的各個(gè)首都都在考慮在城市里建高樓，從平面攤大餅的方式向高樓集中發(fā)展，但是他們卻力不從心。以人口最多的尼日利亞為例，尼日利亞的首都有 600 萬(wàn)人口，但是他們每天只有 4 個(gè)小時(shí)有電，而且還是交流電。為什么會(huì)這樣呢？

他們不是建不了發(fā)電站，而是沒(méi)有電網(wǎng)。中國(guó)的煤電技術(shù)原本是最合適的解決辦法，但是中國(guó)在 2021 年為了追求全球碳排放目標(biāo)，不再出口煤電技術(shù)了。也就是說(shuō)，非洲以及其他欠發(fā)達(dá)的南方國(guó)家，未來(lái)的電力供應(yīng)很難改善，這使得他們很難成為工業(yè)化國(guó)家。

我們知道，非洲的問(wèn)題不在于電，而在于電網(wǎng)。從發(fā)電到配電、輸電，再到總網(wǎng)、干網(wǎng)等一系列過(guò)程，損耗非常大。舉個(gè)例子，如果非洲像中國(guó)一樣發(fā)展交流電，每公里的建設(shè)成本是 200 萬(wàn)美金，再加上配電成本 100 萬(wàn)美金，每公里 300 萬(wàn)美金的成本，非洲任何一個(gè)國(guó)家都無(wú)法承擔(dān)。而且他們的政府 5 年一屆，可能政府任期還沒(méi)結(jié)束，電網(wǎng)還沒(méi)建好，政府就下臺(tái)了，所以他們才面臨今天這樣的情況。

好，我們來(lái)回顧一下為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況。大家知道電有兩種，一種是直流電，有正極和負(fù)極；交流電沒(méi)有正極和負(fù)極，交流電的電子在正極和負(fù)極之間來(lái)回流動(dòng)，像中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)是每秒來(lái)回流動(dòng) 50 次，歐洲的標(biāo)準(zhǔn)是每秒來(lái)回流動(dòng) 60 次。

1890 年，愛(ài)迪生發(fā)明了直流電，特斯拉實(shí)現(xiàn)了交流電的商用化。在 1890 年，有一場(chǎng) “電流大戰(zhàn)”，全世界投票決定人類(lèi)未來(lái)使用什么電。在當(dāng)時(shí)工業(yè)化革命的背景下，大量工廠集中建設(shè)，最后投票決定全世界采用特斯拉的交流電標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)時(shí)愛(ài)迪生把大部分資產(chǎn)都投入到直流電領(lǐng)域，他建設(shè)的電站、電廠，生產(chǎn)的電燈等各種電器都失敗了，所以愛(ài)迪生非常生氣。他得出的結(jié)論是：交流電是基于工業(yè)革命、城市化人口聚集為前提的，是一種集中式、中心式的范式，中國(guó)的西電東輸、南水北調(diào)就是這種中心式的做法。中國(guó)是社會(huì)主義國(guó)家，能夠完成這種中心式的建設(shè)，但在其他國(guó)家，特別是非洲這樣的多民族國(guó)家，很難完成這種中心式建設(shè)，這就是我們看到非洲這么多年沒(méi)有大發(fā)展的原因。

我們知道今天我們的電力技術(shù)是怎么來(lái)的，是當(dāng)年蘇聯(lián)教會(huì)我們的，蘇聯(lián)的技術(shù)又是法國(guó)人教會(huì)的，再往前，法國(guó)人是從德國(guó)人那里學(xué)到的，技術(shù)就是這樣一步步傳播過(guò)來(lái)的。

這種中心式網(wǎng)絡(luò)，放在今天 “一帶一路” 的背景下，不能再用 1890 年的思路。用過(guò)去的能源范式來(lái)幫助今天 “一帶一路” 的國(guó)家是不合適的，那是上個(gè)世紀(jì)的范式。

如今中國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)師有更多的發(fā)展背景。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，中國(guó)擁有 200 個(gè)單項(xiàng)產(chǎn)業(yè)鏈全球第一。中國(guó)發(fā)展帶來(lái)的高效物流成本是全世界最低的，只有美國(guó)的 0.5 倍。我們實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)網(wǎng)全局調(diào)度，這體現(xiàn)了中國(guó)強(qiáng)大的基建能力。這種能力對(duì)我們的產(chǎn)品生態(tài)產(chǎn)生了一種生態(tài)隔離。

當(dāng)我們的設(shè)計(jì)師每天思考物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品如何上網(wǎng)的時(shí)候，全球還有一半人口根本沒(méi)有交流電，他們對(duì)產(chǎn)品的思考方式完全不同。

今天我們討論這個(gè)話題的背景是，現(xiàn)在很多產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品賣(mài)不掉，產(chǎn)能過(guò)剩。這時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)，直流電生態(tài)產(chǎn)品還有很大一片空白市場(chǎng)遠(yuǎn)未得到滿足。這是非洲的背景情況，從 1972 年到 2017 年，非洲人均 GDP 幾乎沒(méi)有增長(zhǎng)。非洲的電池、電網(wǎng)建設(shè)非常落后，基于這樣的背景，我開(kāi)始思考技術(shù)與生態(tài)的關(guān)系。我們得到的啟示是：國(guó)家治理的生態(tài)決定了能源技術(shù)的生態(tài)，進(jìn)而決定了產(chǎn)品生態(tài)。非洲國(guó)家的治理不能僅僅復(fù)制西方的中心式交流電網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗麄兗冉ú黄鹨膊贿m合，而更適合采用分布式結(jié)合中心式、直流電結(jié)合交流電的方式。所以，就像今天劉老師講的換道，我們要換道，構(gòu)建分布式系統(tǒng)，重構(gòu)直流電的產(chǎn)品生態(tài)，這是我對(duì)產(chǎn)能過(guò)剩現(xiàn)象的思考。

好，講到生態(tài)，我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下我們的能源技術(shù)生態(tài)。這是我畫(huà)的一張圖，人類(lèi)進(jìn)入工業(yè)化以后，有各種各樣的能源，每種能源都會(huì)圍繞我們的衣食住行形成一個(gè)生態(tài)圈和產(chǎn)業(yè)圈。從化石能源到燃油驅(qū)動(dòng)能源，再到交流電的生態(tài)圈，我們知道交流電的生態(tài)圈是基于建筑、房子形成的，源于當(dāng)年的工業(yè)革命，人們聚集在一起建設(shè)工廠。從特斯拉開(kāi)始，我們發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了機(jī)器人、電動(dòng)飛機(jī)，形成了一個(gè)直流電的生態(tài)圈。在直流電產(chǎn)業(yè)鏈里，灰色部分是尚未涉足的領(lǐng)域，比如直流醫(yī)療、直流路政、直流工業(yè)等，這些領(lǐng)域都有很大的發(fā)展空間。

非洲直流農(nóng)業(yè)發(fā)展前景與技術(shù)生態(tài)構(gòu)建

這次我們的非洲方案得到了加納總統(tǒng)和尼日利亞科技部長(zhǎng)的支持，他們都向我們提出了一個(gè)需求。他們說(shuō)丁老師，我們最急需的是直流農(nóng)業(yè)，因?yàn)榉侵薜娜加吞貏e貴，二十幾塊錢(qián)一升，咱們國(guó)家油價(jià)還剩 7 塊多錢(qián)，相對(duì)便宜很多，非洲農(nóng)民用不起柴油，問(wèn)能不能發(fā)展直流農(nóng)業(yè)。于是我針對(duì)直流農(nóng)業(yè)這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域展開(kāi)研究，后來(lái)發(fā)現(xiàn)最外圈藍(lán)色部分是柴油農(nóng)業(yè)，中間藍(lán)色部分是交流電的農(nóng)業(yè)機(jī)械，中間綠色部分是目前非常少的直流農(nóng)業(yè)。

未來(lái)，藍(lán)色部分所有的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品都有可能全部轉(zhuǎn)化為直流的。僅直流農(nóng)業(yè)這一個(gè)小點(diǎn)，就可以拓展出無(wú)數(shù)的實(shí)用新型專(zhuān)利和發(fā)明專(zhuān)利，這就是我們的占位策略。因?yàn)槿缃袷且慌_(tái)農(nóng)機(jī)配一個(gè)柴油機(jī)，未來(lái)可能是 10 臺(tái)農(nóng)機(jī)共用 1 個(gè)電池，電池可以通用，無(wú)論是播種、收獲還是深加工，都不用頻繁安裝電池，電池可以復(fù)用。這也是根據(jù)摩爾定律，最近 3 年電池價(jià)格下降了 60%，相當(dāng)于 3 年前的三分之一。我們判斷，未來(lái) 5 年直流儲(chǔ)能電池會(huì)更加便宜，價(jià)格可能是原來(lái)的十分之一。當(dāng)電池價(jià)格降到原來(lái)的十分之一時(shí)，整個(gè)技術(shù)生態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，價(jià)格對(duì)技術(shù)生態(tài)的影響很大，所以我們制定了技術(shù)方案。

現(xiàn)在的方案是，太陽(yáng)能板接收的是直流電，然后通過(guò)逆變器升壓變成交流電，經(jīng)過(guò)傳輸后，再通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成直流電供電器使用，這個(gè)過(guò)程浪費(fèi)了 20% 的電量。我們的方法是摒棄這些步驟，直接采用 48 伏直流電的太陽(yáng)能板，生產(chǎn)直流電的家電，打造直流電生態(tài)，這樣就跳過(guò)了中間的轉(zhuǎn)換過(guò)程，形成了一個(gè)無(wú)需逆變器、無(wú)需適配器、無(wú)需交流電的生態(tài)。

圍繞這個(gè)生態(tài)我們做了什么呢？我們主要做了控制面板和芯片。以后和我們合作的企業(yè)，只要在現(xiàn)有的直流產(chǎn)品上安裝幾塊錢(qián)一顆的芯片，就可以實(shí)現(xiàn)通訊功能。因?yàn)槭侵绷麟姡诩依锶魏蔚胤蕉寄軐?shí)現(xiàn)通訊，就像手機(jī)的邏輯一樣，房子變成一個(gè)大手機(jī)，在臥室、廚房等任何地方都能總控整個(gè)房間，技術(shù)邏輯變得非常簡(jiǎn)單，就像電腦的邏輯一樣可以不斷升級(jí)。

所以我們?yōu)槟孀兤鳌㈤_(kāi)關(guān)以及各種企業(yè)賦能，將我們的技術(shù)邏輯融入其中，形成了今天的技術(shù)生態(tài)，我們實(shí)際上做的是總控和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如今，我們和非洲 15 所大學(xué)以及他們的政府部門(mén)，正在自上而下地制定非洲的能源標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)打造新的產(chǎn)品技術(shù)生態(tài)。以電冰箱為例，現(xiàn)在市場(chǎng)上正在銷(xiāo)售的交流電電冰箱可能有兩三百款，而直流電冰箱只有兩三款，因?yàn)橹绷鞅渲饕谴帽洹④?chē)載冰箱。你們想想看，這中間的差距有多大。假設(shè)這兩三百款交流冰箱都能轉(zhuǎn)化為直流冰箱，那競(jìng)爭(zhēng)力將非常強(qiáng)。

同時(shí)，這件事還有一個(gè)啟發(fā)。當(dāng)年我們給非洲提供儲(chǔ)能電池時(shí)，一個(gè)三度電的電池要 1 萬(wàn)塊錢(qián)，其中 3000 塊錢(qián)是逆變器的費(fèi)用。現(xiàn)在我們把逆變器去掉，不僅節(jié)約了大量成本，還幾乎沒(méi)有損耗，不過(guò)前提是傳輸距離較近，適用于村域、社區(qū)等范圍。這是我們給聯(lián)合國(guó)的技術(shù)方案，聯(lián)合國(guó)購(gòu)買(mǎi)我們的智慧教室，每個(gè)教室 1000 美金，里面配備投影儀、燈光、空調(diào)、開(kāi)關(guān)等設(shè)備，這個(gè)方案可以幫助更多非洲學(xué)校開(kāi)展教學(xué)，這也是我們做的公益活動(dòng)。

我們還形成了自己的光電總架和光電架構(gòu)，背后的通訊采用窄帶通訊，而我們現(xiàn)在常用的是寬帶通訊。這里用了一個(gè)中文 “度” 字，有雙重含義，代表交流電和直流電并行的一種技術(shù)方案。

最后簡(jiǎn)單介紹一下我們還做了哪些事。我們做了開(kāi)源的指令集，并貢獻(xiàn)給開(kāi)源基金會(huì)，賦能給所有企業(yè)。我們還流片制作了自己的芯片，價(jià)格非常便宜，幾塊錢(qián)就能賦能給所有家電產(chǎn)品或機(jī)電產(chǎn)品。我們還打造了自己的硬件生態(tài)和智能生態(tài)，這里就不一一介紹了，這就是我們的商業(yè)模式，以及參與其中的人員。

最后跟大家分享一下，前天也就是 1 月 15 號(hào)，我們?cè)诩幽么蟮牡谝患业觊_(kāi)張了，下個(gè)月可能會(huì)在尼日利亞開(kāi)店。給大家分享一下加拿大店開(kāi)張的情況，里面展示了尼日利亞總統(tǒng)來(lái)中國(guó)參加 “一帶一路” 活動(dòng)的時(shí)候，專(zhuān)門(mén)來(lái)到我們公司。去年 9 月份我們?cè)谏钲谂e辦了一個(gè)加納論壇，探討加納是否全盤(pán)應(yīng)用我們這套方案。建設(shè)的方案是。（提及）加納的科技部長(zhǎng)，總統(tǒng)跟我們一起探討這個(gè)事情，除了加納，還有另外幾個(gè)非洲國(guó)家也參與其中。要用我們這套方式來(lái)建立全新的非洲標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行全新的建設(shè)，這就是 15 號(hào)我們?cè)诩蛹{第一家店開(kāi)張的情況。來(lái)了很多政商界的重要人物，順便說(shuō)一個(gè)有趣的事情，加納駐華大使個(gè)人掏了 10 萬(wàn)美金參與這個(gè)項(xiàng)目，還在加納自己開(kāi)店賣(mài)我們的產(chǎn)品。這就是昨天的事情。好，謝謝大家。

云山十方匯大師論壇由廣東省未來(lái)設(shè)計(jì)研究院主辦，于2025年1月17日在廣州設(shè)計(jì)之都圓滿舉行。本次論壇以“換道超越的中國(guó)設(shè)計(jì)探索”為主題，匯聚國(guó)內(nèi)外頂尖設(shè)計(jì)大師、行業(yè)精英、學(xué)者，共同探討設(shè)計(jì)在中國(guó)建設(shè)中的實(shí)踐路徑與未來(lái)趨勢(shì)。同期舉行柳冠中大師設(shè)計(jì)邀請(qǐng)展、第五屆廣州創(chuàng)意周開(kāi)幕式、新質(zhì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新峰會(huì)、頒獎(jiǎng)典禮、設(shè)計(jì)之旅等一系列活動(dòng)。