演講回顧｜定律：點亮非洲—分布式能源系統與直流產品生態

非洲電力困境重重，如何突破現有格局？直流電能否成為非洲能源轉型的關鍵？非洲又該如何借助新技術實現經濟騰飛？上海理工大學教師，能罡科技工業設計戰略負責人定律受邀出席第五屆廣州創意周，在云山十方匯大師論壇上發表了一場主題為《點亮非洲—分布式能源系統與直流產品生態》的深度演講。他介紹團隊的歷史研究工作，講述廣東設計從清末民初至今的特色發展，強調其對全國設計的影響，以及南方設計裂變的積極作用。最后提出當代中國設計應從歷史中汲取知識，構建獨特話語體系，推動自身發展。 

那么為什么會有這樣的想法呢？我們看到這是一張世界的用電態勢圖，發現世界上紅色部分是具有特高壓的國家和地區，藍色部分是有普通高壓電的地區和國家，黃色區域是用電不足、經常停電的地方，灰色區域更是如此。其實世界上大量的地方用電情況不像我們生活在新基建建設完善的地方這么好，很多地方都沒有電。但是我們的設計不能只考慮身邊的情況，還要想到出口，想到向別的國家賦能，這時候就要考慮那些沒有電的國家的需求。

順便說一下，咱們廣東和非洲的貿易非常厲害，每年增長 13.6%。但是我們要知道，非洲最近 10 年人均 GDP 只增長了 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。接著簡單介紹一下非洲的基本情況，其實最近幾年非洲人口爆發式增長，到 2024 年已經接近 15 億人口了，城市人口接近 6 億。在城市不斷擴張的情況下，非洲 54 個國家的各個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 萬人口，但是他們每天只有 4 個小時有電，而且還是交流電。為什么會這樣呢？

他們不是建不了發電站，而是沒有電網。中國的煤電技術原本是最合適的解決辦法，但是中國在 2021 年為了追求全球碳排放目標，不再出口煤電技術了。也就是說，非洲以及其他欠發達的南方國家，未來的電力供應很難改善，這使得他們很難成為工業化國家。

我們知道，非洲的問題不在于電，而在于電網。從發電到配電、輸電，再到總網、干網等一系列過程，損耗非常大。舉個例子，如果非洲像中國一樣發展交流電，每公里的建設成本是 200 萬美金，再加上配電成本 100 萬美金，每公里 300 萬美金的成本，非洲任何一個國家都無法承擔。而且他們的政府 5 年一屆，可能政府任期還沒結束，電網還沒建好，政府就下臺了，所以他們才面臨今天這樣的情況。

好，我們來回顧一下為什么會出現這種情況。大家知道電有兩種，一種是直流電，有正極和負極；交流電沒有正極和負極，交流電的電子在正極和負極之間來回流動，像中國的標準是每秒來回流動 50 次，歐洲的標準是每秒來回流動 60 次。

1890 年，愛迪生發明了直流電，特斯拉實現了交流電的商用化。在 1890 年，有一場 “電流大戰”，全世界投票決定人類未來使用什么電。在當時工業化革命的背景下，大量工廠集中建設，最后投票決定全世界采用特斯拉的交流電標準。

當時愛迪生把大部分資產都投入到直流電領域，他建設的電站、電廠，生產的電燈等各種電器都失敗了，所以愛迪生非常生氣。他得出的結論是：交流電是基于工業革命、城市化人口聚集為前提的，是一種集中式、中心式的范式，中國的西電東輸、南水北調就是這種中心式的做法。中國是社會主義國家，能夠完成這種中心式的建設，但在其他國家，特別是非洲這樣的多民族國家，很難完成這種中心式建設，這就是我們看到非洲這么多年沒有大發展的原因。

我們知道今天我們的電力技術是怎么來的，是當年蘇聯教會我們的，蘇聯的技術又是法國人教會的，再往前，法國人是從德國人那里學到的，技術就是這樣一步步傳播過來的。

這種中心式網絡，放在今天 “一帶一路” 的背景下，不能再用 1890 年的思路。用過去的能源范式來幫助今天 “一帶一路” 的國家是不合適的，那是上個世紀的范式。

如今中國工業設計師有更多的發展背景。經過幾十年的發展，中國擁有 200 個單項產業鏈全球第一。中國發展帶來的高效物流成本是全世界最低的，只有美國的 0.5 倍。我們實現了數據結網全局調度，這體現了中國強大的基建能力。這種能力對我們的產品生態產生了一種生態隔離。

當我們的設計師每天思考物聯網產品如何上網的時候，全球還有一半人口根本沒有交流電，他們對產品的思考方式完全不同。

今天我們討論這個話題的背景是，現在很多產業產品賣不掉，產能過剩。這時候我們發現，直流電生態產品還有很大一片空白市場遠未得到滿足。這是非洲的背景情況，從 1972 年到 2017 年，非洲人均 GDP 幾乎沒有增長。非洲的電池、電網建設非常落后，基于這樣的背景，我開始思考技術與生態的關系。我們得到的啟示是：國家治理的生態決定了能源技術的生態，進而決定了產品生態。非洲國家的治理不能僅僅復制西方的中心式交流電網絡，因為他們既建不起也不適合，而更適合采用分布式結合中心式、直流電結合交流電的方式。所以，就像今天劉老師講的換道，我們要換道，構建分布式系統，重構直流電的產品生態，這是我對產能過剩現象的思考。

好，講到生態，我們來簡單介紹一下我們的能源技術生態。這是我畫的一張圖，人類進入工業化以后，有各種各樣的能源，每種能源都會圍繞我們的衣食住行形成一個生態圈和產業圈。從化石能源到燃油驅動能源，再到交流電的生態圈，我們知道交流電的生態圈是基于建筑、房子形成的，源于當年的工業革命，人們聚集在一起建設工廠。從特斯拉開始，我們發現出現了機器人、電動飛機，形成了一個直流電的生態圈。在直流電產業鏈里，灰色部分是尚未涉足的領域，比如直流醫療、直流路政、直流工業等，這些領域都有很大的發展空間。

非洲直流農業發展前景與技術生態構建

這次我們的非洲方案得到了加納總統和尼日利亞科技部長的支持，他們都向我們提出了一個需求。他們說丁老師，我們最急需的是直流農業，因為非洲的燃油特別貴，二十幾塊錢一升，咱們國家油價還剩 7 塊多錢，相對便宜很多，非洲農民用不起柴油，問能不能發展直流農業。于是我針對直流農業這個細分領域展開研究，后來發現最外圈藍色部分是柴油農業，中間藍色部分是交流電的農業機械，中間綠色部分是目前非常少的直流農業。

未來，藍色部分所有的農業機械產品都有可能全部轉化為直流的。僅直流農業這一個小點，就可以拓展出無數的實用新型專利和發明專利，這就是我們的占位策略。因為如今是一臺農機配一個柴油機，未來可能是 10 臺農機共用 1 個電池，電池可以通用，無論是播種、收獲還是深加工，都不用頻繁安裝電池，電池可以復用。這也是根據摩爾定律，最近 3 年電池價格下降了 60%，相當于 3 年前的三分之一。我們判斷，未來 5 年直流儲能電池會更加便宜，價格可能是原來的十分之一。當電池價格降到原來的十分之一時，整個技術生態就會發生變化，價格對技術生態的影響很大，所以我們制定了技術方案。

現在的方案是，太陽能板接收的是直流電，然后通過逆變器升壓變成交流電，經過傳輸后，再通過逆變器轉換成直流電供電器使用，這個過程浪費了 20% 的電量。我們的方法是摒棄這些步驟，直接采用 48 伏直流電的太陽能板，生產直流電的家電，打造直流電生態，這樣就跳過了中間的轉換過程，形成了一個無需逆變器、無需適配器、無需交流電的生態。

圍繞這個生態我們做了什么呢？我們主要做了控制面板和芯片。以后和我們合作的企業，只要在現有的直流產品上安裝幾塊錢一顆的芯片，就可以實現通訊功能。因為是直流電，在家里任何地方都能實現通訊，就像手機的邏輯一樣，房子變成一個大手機，在臥室、廚房等任何地方都能總控整個房間，技術邏輯變得非常簡單，就像電腦的邏輯一樣可以不斷升級。

所以我們為逆變器、開關以及各種企業賦能，將我們的技術邏輯融入其中，形成了今天的技術生態，我們實際上做的是總控和技術標準。如今，我們和非洲 15 所大學以及他們的政府部門，正在自上而下地制定非洲的能源標準，通過農業標準打造新的產品技術生態。以電冰箱為例，現在市場上正在銷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，因為直流冰箱主要是船用冰箱、車載冰箱。你們想想看，這中間的差距有多大。假設這兩三百款交流冰箱都能轉化為直流冰箱，那競爭力將非常強。

同時，這件事還有一個啟發。當年我們給非洲提供儲能電池時，一個三度電的電池要 1 萬塊錢，其中 3000 塊錢是逆變器的費用。現在我們把逆變器去掉，不僅節約了大量成本，還幾乎沒有損耗，不過前提是傳輸距離較近，適用于村域、社區等范圍。這是我們給聯合國的技術方案，聯合國購買我們的智慧教室，每個教室 1000 美金，里面配備投影儀、燈光、空調、開關等設備，這個方案可以幫助更多非洲學校開展教學，這也是我們做的公益活動。

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

最后簡單介紹一下我們還做了哪些事。我們做了開源的指令集，并貢獻給開源基金會，賦能給所有企業。我們還流片制作了自己的芯片，價格非常便宜，幾塊錢就能賦能給所有家電產品或機電產品。我們還打造了自己的硬件生態和智能生態，這里就不一一介紹了，這就是我們的商業模式，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，我們在加拿大的第一家店開張了，下個月可能會在尼日利亞開店。給大家分享一下加拿大店開張的情況，里面展示了尼日利亞總統來中國參加 “一帶一路” 活動的時候，專門來到我們公司。去年 9 月份我們在深圳舉辦了一個加納論壇，探討加納是否全盤應用我們這套方案。建設的方案是。（提及）加納的科技部長，總統跟我們一起探討這個事情，除了加納，還有另外幾個非洲國家也參與其中。要用我們這套方式來建立全新的非洲標準，進行全新的建設，這就是 15 號我們在加納第一家店開張的情況。來了很多政商界的重要人物，順便說一個有趣的事情，加納駐華大使個人掏了 10 萬美金參與這個項目，還在加納自己開店賣我們的產品。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設計研究院主辦，于2025年1月17日在廣州設計之都圓滿舉行。本次論壇以“換道超越的中國設計探索”為主題，匯聚國內外頂尖設計大師、行業精英、學者，共同探討設計在中國建設中的實踐路徑與未來趨勢。同期舉行柳冠中大師設計邀請展、第五屆廣州創意周開幕式、新質設計創新峰會、頒獎典禮、設計之旅等一系列活動。