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        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)

        2025-03-14 15:02:43 閱讀 14554 本文來(lái)源:美啊教育
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        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。 

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        定律

        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

        博士,清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系畢業(yè),澳門(mén)科技

        大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)博士,20年工業(yè)設(shè)計(jì)及相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),

        曾創(chuàng)辦多家智能硬件企業(yè)。



        以下是定律先生演講全文:


        01
        特斯拉助力非洲能源轉(zhuǎn)換
        先簡(jiǎn)單介紹一下我們?cè)诜侵捱@段時(shí)間做了什么。首先,我們用特斯拉的技術(shù)邏輯,把現(xiàn)有的機(jī)電產(chǎn)品邏輯重新?lián)Q道重構(gòu)了一遍。第二,我們利用電池的摩爾定律,定義未來(lái)的機(jī)電產(chǎn)品的全新的結(jié)構(gòu)專(zhuān)利,在專(zhuān)利方面我們也占了一些位。
        另外,我們建構(gòu)了非洲全新的分布式能源標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不是我們單方面說(shuō)的,而是由非洲差不多 5 個(gè)國(guó)家的 2 位總統(tǒng),還有部長(zhǎng)們共同參與建構(gòu)的。最后,我們把現(xiàn)有的儲(chǔ)能產(chǎn)品生態(tài)的成本直接降低了 30%,能源效率提高了,而且節(jié)能了 20%,這就是我們的大致情況。
        然后舉個(gè)例子,講講我們?cè)谧鍪裁词虑椤N覀儸F(xiàn)在家里的用電,以及城市建設(shè)的技術(shù)底層全是從西方來(lái)的,我們用的是 220 伏的交流系統(tǒng)。比如說(shuō)這張圖,你們看到家里裝修時(shí),每一個(gè) 220 伏的開(kāi)關(guān),像三開(kāi)和四開(kāi)的,下面零線和火線都要各走一遍。
        如果非洲的城市如今還按照這樣的模式發(fā)展,他們沒(méi)錢(qián)購(gòu)買(mǎi)這些管線,也沒(méi)有生產(chǎn)鏈和化工材料。而我們提出的新標(biāo)準(zhǔn)是 48 伏的直流電生態(tài),一根手機(jī)的 Type-C 線,就是咱們給手機(jī)充電的線,在房子蓋好以后,重新在家里面走一遍這根線,就可以把所有的家用電器全部串聯(lián)起來(lái),這樣大大節(jié)約了能源,這是我們通過(guò)第一性原則的方法進(jìn)行建構(gòu)的事情


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        02


        直流電的歷史與發(fā)展及其在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用


        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。

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        03

        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。

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        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)。

        責(zé)任編輯:羅家玉
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