幾何級增長！西門子科技成就光伏領(lǐng)域超級黑馬
談及近些年倍受追捧的行業(yè)，光伏絕對算一個。在中國“30·60”雙碳目標的全力推進下，光伏行業(yè)正處于高速發(fā)展期。中國國家發(fā)改委能源所發(fā)布的《中國2050年光伏發(fā)展展望》預(yù)計，到2050年，光伏將成為中國第一大電力來源，約占當(dāng)年全國用電量的40%左右。與此同時，一個遠離公眾視野的細分市場也將迎來自己的高光時刻。
硅片是光伏電池材料的核心元件，其切割工藝歷來是行業(yè)研究的熱點，也是關(guān)系到光伏產(chǎn)業(yè)降本增效的“臨門一腳”。湖南宇晶機器股份有限公司（宇晶）正是這一領(lǐng)域的深耕者。在攜手西門子以科技賦能下，這家企業(yè)的主打產(chǎn)品——多線切割機的市場占有率在過去一年實現(xiàn)了幾何級增長，成為讓行業(yè)為之側(cè)目的超級黑馬。
沖破技術(shù)藩籬
市值超25億元，累計擁有國家專利173項，深耕精密數(shù)控機床領(lǐng)域20余年，從湖南益陽走向全國和國際市場，這就是宇晶，一家與5G產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)的科技型企業(yè)。公司產(chǎn)品主要用于太陽能光伏硅片、手機觸摸屏及后蓋、藍寶石、碳化硅及陶瓷等硬脆材料的精密加工。
如今，在新能源政策的大力扶持下，中國光伏發(fā)電量連續(xù)多年增幅保持在20%以上，市場對于硅片的需求量激增。而另一方面，由于光伏發(fā)電效率受硅片的切割工藝影響，該領(lǐng)域的技術(shù)競爭日趨激烈，落后產(chǎn)能將面臨淘汰。
明者因時而變。2019年，宇晶便啟動技術(shù)升級戰(zhàn)略，與西門子共同著手光伏硅片切割樣機開發(fā)，以期加快技術(shù)研發(fā)和沉淀，提高自身的市場競爭力，滿足不斷升級的行業(yè)需求。
機遇永遠屬于有準備的人。我們希望構(gòu)建明晰的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，通過多線切割機的快速迭代為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型和新能源產(chǎn)業(yè)升級做出貢獻。西門子在運動控制領(lǐng)域的實力毋庸置疑，是幫助我們沖破技術(shù)藩籬，把握發(fā)展紅利的理想伙伴。
楊佳葳
湖南宇晶機器股份有限公司總經(jīng)理
黑馬的誕生
在過去兩年多的時間里，西門子與宇晶共同致力于開發(fā)硅片多線切割機控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)。針對多線切割機“快、準、穩(wěn)”的應(yīng)用特點，西門子為宇晶度身定制了既匹配市場主流技術(shù)需求又兼容未來發(fā)展趨勢的整體解決方案。
多線切割機運動控制系統(tǒng)以西門子高端運動控制系統(tǒng)SIMOTION D為基礎(chǔ)，通過SINAMICS S120高性能伺服驅(qū)動器與SIMOTICS 1PH8和SIMOTICS 1FK2高性能伺服電機，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的速度控制、定位控制、同步控制與張力控制等。同時系統(tǒng)還具備斷電不斷線功能，能夠有效避免由斷電引發(fā)的生產(chǎn)中斷，減少損失。
緊湊、可靈活擴展、經(jīng)濟且響應(yīng)性高的SIMOTION D+ SINAMICS S120
SIMOTICS S-1FK2 獲得“2019年IF產(chǎn)品設(shè)計金獎”。
一體化的解決方案，少不了PROFINET總線系統(tǒng)的通訊連接，不但能夠靈活、可靠地采集驅(qū)動器、控制器、人機交互界面（HMI）和分布式IO外設(shè)的數(shù)據(jù)，也為后續(xù)的數(shù)字化升級提供了便利。
宇晶與西門子在各自優(yōu)勢領(lǐng)域的結(jié)合，最終達到“1+1＞2”的效果，實現(xiàn)了產(chǎn)能、技術(shù)、銷量的多贏。
在產(chǎn)能方面，即使受疫情影響，宇晶的多線切割機年產(chǎn)能仍從2020年的30余臺快速提升至2021年的近200臺。面對宇晶的旺盛需求，西門子團隊與多方密切溝通和協(xié)調(diào)，全力保障產(chǎn)品如期交付。2022年，接近20%市場份額的生產(chǎn)目標已排上日程。從0到20的飛躍，宇晶僅用了兩年。
在技術(shù)方面，宇晶多線切割機的關(guān)鍵數(shù)據(jù)均高于行業(yè)平均水平。一方面，其先進的加工設(shè)備和加工工藝實現(xiàn)了更高的制造精度。另一方面，西門子整體解決方案的綜合技術(shù)優(yōu)勢也幫助宇晶提升了設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性，大大降低了整機箱振動率，從而進一步提升了設(shè)備的切割良率。目前，宇晶多線切割機的切割良率可達97%以上，單刀出片數(shù)超過3700片。橫向?qū)Ρ葋砜矗瑑H一刀就高出業(yè)內(nèi)平均水平200多片。
宇晶多線切割機切割良率和單刀出片數(shù)橫向?qū)Ρ葓D（數(shù)據(jù)來自宇晶官網(wǎng)）
穩(wěn)定的產(chǎn)能與出色的技術(shù)表現(xiàn)也引來了市場的熱情反饋。宇晶2022年第一季度財報顯示，歸屬于上市公司股東的凈利潤同比增加827.17%，這正得益于多線切割機銷量的爆發(fā)式增長。宇晶也由此不斷擴大市場占有率，成功躋身中國切片機市場前五大供應(yīng)商，成為其所在領(lǐng)域當(dāng)仁不讓的黑馬。
成本與未來
長期以來，成本過高是限制光伏行業(yè)發(fā)展的難題，光伏硅片切割過程中硅材料損失高達50%左右，浪費嚴重。如今，創(chuàng)新切割工藝的應(yīng)用可有效提高光伏行業(yè)所追求的光電轉(zhuǎn)化率，也使制約光伏發(fā)展的成本難題有望得到緩解。西門子兼顧速度與精度的運動控制系統(tǒng)使宇晶有效規(guī)避了切割過程中斷線、停機、粗糙度過大等工藝難點，大大降低了切割過程中的材料損耗，從而使光伏成本相對更加可控，進一步降低度電成本，“平價上（電）網(wǎng)”成為可能。
通過將西門子運動控制解決方案與自身專利技術(shù)相結(jié)合，宇晶的光伏硅片多線切割機現(xiàn)已成為行業(yè)“爆款”。未來，其切割的硅片厚度有望薄至90微米（頭發(fā)絲的直徑一般為60-90微米），實力演繹“薄如蟬翼”。
“細如發(fā)絲”“薄如蟬翼”的硅片
隨著中國光伏行業(yè)逐步由規(guī)模擴張轉(zhuǎn)為高質(zhì)量發(fā)展，市場勢必對其核心元件的切割工藝提出更嚴苛的要求，進而推動多線切割機的更新迭代和技術(shù)升級。西門子和宇晶自合作以來，雙方團隊通過持之以恒的投入、長時間的產(chǎn)品開發(fā)與運行測試，一次又一次的設(shè)備完善升級，才取得了今天的成績。在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的大時代，我們唯有保持對技術(shù)的不斷探索，才能在發(fā)展中游刃有余。
吳之立
西門子（中國）有限公司
運動控制事業(yè)部 GMC行業(yè)業(yè)務(wù)總監(jiān)
隨著西門子與宇晶進一步推進與深化雙方在技術(shù)創(chuàng)新方面的合作，西門子運動控制解決方案的應(yīng)用也逐步從宇晶的光伏硅片多線切割機拓展到藍寶石、陶瓷片和碳化硅多線切割機產(chǎn)品系列。
關(guān)于未來，西門子也與宇晶勾畫了更加宏大的藍圖，雙方已就數(shù)字化切片工廠展開探討，計劃攜手邁向 “工業(yè)4.0”時代。
他們，已蓄勢待發(fā)。
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