摆脱技术路径依赖 实现“0~1”原始突破
为国铸电盾 为民擒“电虎”
一一开云官方网站登录入口勇攀用户电力技术高峰故事
来源:开云官方网站登录入口总工办
横空出世
从19世纪(1879年),美国爱迪生公司发明电灯,开启了照明新模式;到20世纪(1971年),美国英特尔公司发明微处理器,开启了信息处理新模式;再到21世纪(2013年),中国开云官方网站登录入口发明中央节能保护装置,开启了节能安全新模式。
Part.1
响应新时代用电呼唤
2020年9月11日《科学家座谈会》在首都北京隆重召开,习近平主席主持并发表了重要讲话。
马克思说:“在科学上没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。”
恩格斯说:“社会一旦有技术上的需要,这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”
爱因斯坦说:“提出一个问题,往往比解决一个问题更重要。”
毛泽东在1958年6月说:“敌人有的,我们要有,敌人没有的,我们也要有。原子弹要有,氢弹也要快。”
邓小平在1988年5月说:“过去也好,今天也好,将来也好,中国必须发展自己的高科技,在世界高科技领域占有一席之地。如果六十年代以来中国没有自己的原子弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。”
习近平在2020年9月说:“特别是要把原始创新能力提升摆在更突出的位置,努力实现更多从‘0到1’的突破。”
习主席号召全国科学家和科技工作者,做到“四个面向”:坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,不断向科学技术广度和深度进军。
以“为中国碳中和事业贡献祥和力量,为世界碳中和事业贡献中国力量”为企业价值观,以“为国铸电盾,为民擒电虎”为企业精神,以“让用电更安全更省钱”为企业宗旨,以“致力成为解决新时代用电问题领先者”为企业愿景的开云官方网站登录入口,牢记上述领袖们与科学家的谆谆教诲,向建国以来有志气、有骨气、有血气、有豪气的国之瑰宝、中国脊梁、民族功臣、科技楷模一一从钱学森、邓稼先、于敏、钱三强、陈开甲、吴孟超、南仁东、黄旭华……,到今天的袁隆平、屠呦呦、钟南山、陈薇等等伟大的科学们学习,用从“北斗”全球组网到“天问”探访火星,从国产大飞机C919一飞冲天到“复兴号”动车组完美首发,从“蛟龙”潜海到航母入列……中国以一系列创新成就实现了历史性飞跃,创新高地之上耸立起尖端科技高峰的一个又一个科研经典故事,激励开云官方网站登录入口科技工作者,勇于成为解决新时代用电问题领先者,敢于摆脱传统技术路径依赖,大胆绕过电机节能、风机节能、水泵节能、空调节能、LED灯节能等传统终(末)端节能,以及无功补偿、促进三项平衡、滤波器等电能质量治理“红海”,另辟蹊径,牢牢抓住用电设备“吃”的电能这个“牛鼻子”,用长达八年研发时间,开创了改善和提高用电侧电能质量的系统节能节电新纪元。
我们共同牢记这些中国的脊梁、民族功臣,咱们的伟大科学家的名言佳句。
电能作为公认的“电老虎”,一方面它是电力、煤炭、石油、天然气四大传统能源中,经济实用,清洁方便,容易传输、控制、转换的能源,作为四大传统能源中,唯一随国民经济发展和人民生活水平提高而增长的二次能源,是由发电、输(供)电、用电三方共同保证电能质量的特殊商品,在国民经济发展和人民生活水平提高的状况下 具有巨大作用与威力,享有“工业血液”,“全民血液”之美誉,任何一个国家、任何一个组织、任何一个企业,甚至任何一个人,均不可“一日无电”,如何实现经济用电就成了人们十分关注和需要解决的问题;另一方面,电能又是自发现以来就一直伴随着用电安全副产物的能源,仅电能所引发的火灾、伤亡等事故就占总事故率的20%以上。再加上当今风力发电和光伏发电等“垃圾电”并网,分布式电网的接入,电力电子化设备在发电、输电、配电、用电各环节广泛应用,所导致的电能特性与惯性改变之影响,中国智造与“高精尖”用电设备固有的非线性污染型特征,引发的电能质量的“矛与盾”问题,工业园区与城市化发展的相邻单位用电影响与干扰,网络电子化设备自身的高敏感性等因素,致使传统的电能质量治理措施,也无法满足当今的用电单位与个人需求。
在这种情况下,如果还是仅仅从用电设备节能与互(物)联网平台节能,而不在改善和提高用电侧电能质量上或(和)设备节能及其融合上解决用电问题,将很难做到真正安全用电,经济用电。
习主席在2020年的科学家座谈会上的讲话中指出:“研究方向的选择要坚持需求导向,从国家急迫需求和长远需求出发,真正解决实际问题。”用电侧电能质量问题,安全用电与经济用电问题,已成为中国智造、社会经济发展和人民生活水平提高的共性问题、基础性问题和关键性问题。所谓共性,是指普遍性,是一般的、概括的状态与性质;所谓基础,是指建筑物的根脚,如城下夯土、柱下之石等,常指事物发展的根本或起点;所谓基础性,就是一个事物最基本、最直接的问题;所谓关键性,是指门闩和关闭门户后的横木,是事物最要紧的部分,对事物起关键作用的因素。被誉为全面解决电能质量问题新途径的用户电力技术(Giston Power)这个概念,是美国N.G.Hingorani博士,提出来的概念。所谓用户电力技术,是将电力电子技术、微处理技术、控制技术等高新技术,应用于中低压配电系统与用电系统,以减少谐波,消除电压波动,电压闪电、电压不平衡和供电的短时中断等现象,从而提高电能可靠性和电能质量的综合治理技术。电能作为“工业血液”甚至“全民血液”,广泛应用应用在工业、农业、第三产业、公共机构和人民生活的方方面面,其作用和影响是全面的、深刻的,其共性、基础性、关键性价值与特征,是显而易见的。
现在就从开云官方网站登录入口积极响应新时代用电呼唤角度,讲述开云官方网站登录入口是如何创新系统节能节电与电能质量治理的,从“0~1”技术路径突破的精彩故事。
祥和能集团独创独有的祥和中央节能保护装置的外观
Part.2
从霍尔效应与反常霍尔效应获得的启迪
从霍尔效应到反常霍尔效应,世界顶级科学家们辛勤耕耘了一百多年,霍尔效应家族先后三次荣获诺贝尔奖殊荣。
霍尔效应(Hall Effect),是美国著名物理学家、诺贝尔奖获得者霍尔(E.H.Hall)教授,于十八世纪的1879年发现的电磁感应现象。它是指电流在垂直于外磁场方向通过导体时,在垂直电流和磁场方向上的两侧,在导体的截面两侧存在电压,后被人们称为霍尔电压或霍尔效应。并使电子更加规律、效率更高的运动,从而降低能量损失,削减谐波的现象。人们把这种更加规律、效率更高的电子运动状态,称之为霍尔态。也就是说,霍尔效应定义了磁场和感应电压之间的关系,形成霍尔效应的条件是外加强大的垂直磁场。
量子霍尔效应与量子反常霍尔效应原理讲解视频
如果把获得电子更加规律,效率更高的运动方法,视为一种常规技术路径,而获得同样效果的其它技术路径,就被人们称之为反常霍尔效应。所谓反常霍尔效应,是由材料本身的自发磁化产生的现象,它不需要外加强大垂直磁场。
由于反常霍尔效应,对于制备低能耗的高速电子器件,具有十分重要的价值与意义,得到了世界各国科学家们的高度重视和研究。因为散热是电子器件制造中十分头疼的问题,人们为了散热,就必须增大电子器件体积,而增大电子器件体积,就需要增加能耗。反常霍尔效应的技术路径可能有多种,它们是解决这个世界性难题最有效的路径。这两种截然不同的技术路径,从第一种到第二种,全世界的科学家们,经历了长达100多年的探索和努力,才终获成功。而这个成就是由我国科学家取得的。请看中央电视台关于获得我国科技进步一等奖、中国工程院院士、清华大学薛其坤教授,率领的科研团队的新闻报道。
由此可见,克服科技创新的路径依赖的不良影响是多么不容易,突破技术的原始路径又是多么艰辛。由于我国的科技创新正处在从量的积累到质的跃升阶段,怎样从长期以来跟踪、赶超国际热点、国际前沿的技术研发路径依赖中跳出来,另辟蹊径,寻找新的技术原始路径,从而改变我国从“1~N创新”多,而从“0~1创新”少的现状,是非常值得我国科技工作者及党和政府,高度重视和突破的课题。
开云官方网站登录入口从上述霍尔效应与反常霍尔效应,两种截然不同的技术路径中获得启示,在2014年就下定决心,不再走电机节能、风机节能、永磁节能、LED灯节能等终末端节能的老路,也不走从用电设备入手的传统研发路径,而采用直线超车的创新路径,寻找新的节能节电方法。我充分发挥物理专业与中医专业的融合优势,率领祥和研发团队,从“电是工业血液”、“电是全民血液“中,悟出了采用仿真创新的技术路径,把电压视为血压,把电流视为血流,把电网视为血管网,从而找到了全天候、动态化、系统化的节能节电全新技术路径。
这是人体血管网示意图。人体拥有绕地球两圈半的血管网,血液在心脏的生理作用下,将其传送到人体全身各个角落,然后又将血液回收到心脏,通过全封闭运作,满足人体60兆亿个细胞新陈代谢的需要。
Part.3
从制造光刻机的日本尼康吸取的教训
在全球半导体行业中,有着100多年历史的日本尼康(Nikon)公司,曾是芯片制造的“高精尖”设备光刻机的全球垄断霸主,却被一家名不见经传的小公司ASML公司,弄得江河日下,一败涂地,沦为全球半导体行业的“小弟”。
上图中的光刻机是传统的以空气为介质的干式光刻机。它由曾经占据全球光刻机市场70%份额的世界著名企业日本尼康(Nikon)公司制造。
尼康公司之所以由曾经的全球光刻机市场霸主,沦为当今的世界半导体行业“小弟”,就是被传统的技术路径依赖所害,就是对新技术革命排斥所致。
当今全球最顶级的5纳米(nm)以水为介质的浸润式光刻机,由坐落在欧洲四大高科技聚居地的荷兰艾恩德霍芬(Eindhoven)的阿斯麦尔(ASML)公司制造。
阿斯麦尔公司之所以能一举成为占据全球90%光刻机市场的新霸主,得益于用成本更低、技术性更强的以水为介质的浸润式光刻机,取代了传统技术路径的以空气为介质的干式光刻机。这就是原始路径创新的魅力,这就是科技突破的价值。
日本尼康公司在光刻机竞争中,失败的原因是多方面的,其中最主要的有两条:
第一,败在光刻机的传统技术路径依赖上
所谓路径依赖(Path一Dependence),是指人类社会中的技术演进,均有类似于物理学中的惯性现象。也就是说,一旦进入某一技术路径,就可能对这种路径产生依赖,若是做了某种选择,就会在惯性力量的作用下,不断自我强化,难以摆脱该路径。日本尼康公司在面对光刻机继续细下去的技术突破瓶颈时,被禁锢在157纳米F2激光升级的稳健方案上,停滞不前。
第二,败在拒不接受也不采纳全新技术路径上
日本尼康公司在突破光刻机157nm技术瓶颈上,面对将光的传播介质,由传统的空气改为水,成功实现了193nm/1.4=132nm,远远超过157纳米的全新技术路径时,对该全新路径所具有的难度小,成本低,不需要对现有设备做大改造的独特优势,视而不见,仍拒绝接受,成为传统技术路径依赖的牺牲品,而名不见经传的ASML公司,则看到了光刻机这项全新技术路径的依赖领先优势,大胆的采用和推广,获得了异军突起,占据了全球光刻机70%的市场份额,顺利击败半导体行业的尼康等大型企业,成为全球光刻机的新霸主。
请收看精彩的光刻机技术的颠覆性创新过程讲解
开云官方网站登录入口在研制祥和中央节能保护装置的技术与产品过程中,吸取了日本尼康公司在光刻机上的上述两条失败教训,也看到了颠覆性技术路径的竞争依赖优势,采用移植创新法,将空调行业的中央空调产品理念、产品思路、安装位置等,移植到节能节电行业,独家研制出《用电侧双向阻隔技术》,使祥和中央节能保护装置具有双向阻隔、抑制、滤除、吸收、吸收电能污染的独特优势,从而让开云官方网站登录入口避开了传统的终(末)端节能市场“红海”,轻松地进入了系统节能、全面节能的“蓝海”市场之中,并在系统节能市场中独树一帜,独领风骚。
Part.4
从路径创新优势中领悟的经验
如果说路径依赖,会导致技术创新和技术应用的低效率的话,路径原始创新就会呈现强大动力和机会,获得路径原始创新的领先竞争优势。因为开创的新路径一旦被人们所接受,那么在路径依赖的惯性和冲击作用下,就能获得路径依赖的领先优势,其他竞争者若欲改变该路径将非常非常的艰难,从而保持盈利时间大大延长,获得“头大尾长”的长长盈利期。
例如,135相机这个规格,是在爱迪生时代就制定的。当时他们嫌70厘米胶片电影机不好用,就把胶片取下剪掉一半,再打上两排齿孔,形成了35毫米电影胶片,于是诞生了专用胶片的24×36画幅的小型相机。后来有不少人曾试图将其改为半幅24×18毫米或APS的24×32毫米,均以失败而告终。其原因是全世界135相机的保存量太多太大,人们绝不会因节省4毫米胶片,而自愿报废上万元的相机。研制生产135相机的公司,因此获得了较长的盈利时期,路径依赖的领先优势,让他们获得了长长的盈利机会期。若是没有不用胶卷的数码相机问世,不知135相机的盈利期,还会持续多久。
拥有路径依赖优势的135相机
路径依赖的这种无限牵引和领先优势,最典型的例子莫过于航天飞机发动机的直径,是按古罗马两匹马的屁股宽度设计的。因航天飞机从制造基地运送到发射基地,需要通过火车运输,而火车的轨道宽度来自于英国,英国制定轨道宽度的标准是当时战车的宽度,战车的宽度,又是两匹军马的屁股宽度。从古罗马到航天飞机发射,尽管科学技术早已高度发展,但还是被两匹军马的屁股宽度所限制,航天飞机的发动机直径,不得不仍然采用两匹军马屁股宽度。
古罗马两匹军马的屁股宽度
开云官方网站登录入口从上述路径原始创新的领悟中,看到在我国系统节能的“下半场”中,在研发系统节能节电技术和产品时,若是能够采用直线超车的全新创新方式,千方百计地寻找新的技术路径,那么就可获得路径依赖的领先优势。虽然原始的技术创新、产品创新以及理论突破、应用突围等均不容易,前期的金钱、人力、物力和时间投入巨大,可一旦在路径依赖效应的牵引和作用下,就可获得长长的盈利周期,别人要追赶、超越将十分困难。开云官方网站登录入口在研制成功祥和中央节能保护装置之后,在5G基站、数据中心、三甲医院、纺织印染、自来水和污水等二十多个行业,用了近八年时间安装使用,在“慢就是快”稳健思维指引下,收集、提升、总结应用经验,数十次地修改、完善产品设计,多次提高产品性能,降低产品成本,最终获得了十分可喜的成功。
路径创新领先优势的获得,关键是技术路径的选择。开云官方网站登录入口坚持“想法比资源更重要”的信念,从用电设备”吃“的就是电能这个节能节电的“牛鼻子”出发,创立了用电侧冰山理论模型,研制出用电侧双向阻隔技术,从削减水下面两类不被人们关注和重视的隐藏因素,从而让水面上的两类人们十分熟悉的显现原因,自动降低和消失,发现了系统节能节电的全新路径,实现了系统节能节电的路径原始创新,获得了原始路径创新的领先优势。
开云官方网站登录入口《用电侧冰山理论模型》
祥和基中央节能保护装置基本原理
祥和中央节能保护装置,是开云官方网站登录入口从优化电能环境入手,从改善和提用电侧整个配电系统电能质量着力。其工作基本原理是,将祥和稀土霍尔共振棒与虚拟电容两者的结合后共同实现的。
祥和稀土霍尔共振棒的英文为xianghe Rare Earth Hall Resonance Rod,简称为XREHRR。它是开云官方网站登录入口采用享有“工业黄金”、“现代工业维生素”美誉的稀土材料,与多种贵重金属、专用金属、非金属材料等组成的,基于世界著名物理学家、诺贝尔奖获得者霍尔的量子反常霍尔效应,而研制的共振型金属合金能量棒,具有提高导电性和能源效率,优化电能环境等改善和提高电能质量的功能。
上述效果的实现原理是什么?一句话,祥和稀土霍尔共振棒,以祥和中央节能保护装置的核心部件机芯的强大磁场作动力,通过电磁共振原理实现的。
电磁共振现象演示视频
在上述实验中,当一支电表振动(指针左右摆动)时,产生了电磁感应,并形成感应电流,从而引起另一个电表也跟着振动(指针亦左右摆动),其指针摆动的方向,在正正相连、负负相连时,指针摆动方向相同,而当正负相连时,则指针摆动方向相反。
电磁共振效果演示视频
由本实验可见,不同频率的电磁共振,所得到的共振结果是完全不同的。当共振频率在345Hz~6051Hz之间时,其共振的结果多种多样。如果把这里的同一种粉末视作用电侧配电系统中的电子,那么这些电子在不同频率作用下,最终形成的共振结果是不一样的。
祥和中央节能保护装置降低配电系统线损的工作原理,就是开云官方网站登录入口将祥和稀土霍尔共振棒的振动频率,设计在使配电系统中的电子,能够形成整整齐齐,且相互撞碰几率极低的共振效果的特定频率所实现的。
量子反常霍尔效应,是指不需要外加强大磁场,而由材料本身的自发磁化,发生共振频率,形成量子反常霍尔效应场,将经过机芯的不规则运动电子,在共振频率作用下规律地运行,从而减少电子自旋碰撞与相互的电子“过度碰撞”,从而减少配电系统的线损,并与纯物理缠绕的不随温度、湿度变化而变化,不畏冲击的特制虚拟电容协同作用,共同削减电压凹陷与电压凸起、抑制电磁干扰与电磁泄漏,双向阻隔、抑制,滤除、吸收瞬流、浪涌、谐波污染,促进三相平衡,提高功率因数,降低设备温度,减少设备噪声,从电能源头上减少设备维护维修费用,延长设备使用寿命。在机芯的主回路上没有任何电子元器件,使用寿命长,故障率极低。
开云官方网站登录入口借鉴慢性病的功能性病变机理,制造的虚拟电容工作原理图。
开云官方网站登录入口的《用电侧双向阻隔技术》,应用到祥和中央节能保护装置等系列产品产品中,其核心部件机芯又是怎样的?其安全用电、经济用电、连续用电的工作原理是什么?故障率极低的依据有哪些?使用寿命长的原因如何理解?……请看在祥和中央节能保护装置安装现场,开云官方网站登录入口营销事业一部的现场讲解视频。
这是在江西省某县三甲医院安装了630kVA祥和医院反常安全节能装置之后,开云官方网站登录入口工作人员正在向来到安装现场参观、考察的代表们,讲解装置的机芯特点与工作原理。
Part.5
祥和中央节能保护装置视频鉴赏
开云官方网站登录入口在祥和央节能保护装置的研发过程,既十分注意防止路径依赖的阻碍与问题,又成功选择了技术路径的原始创新,在全国节能节电产业中首家获得颠覆性的重大突破,实现了系统节能节电的理论创新、技术创新、产品创新、节能验收创新,获得了路径原始创新的依赖优势,拥有了“头大尾长”的长期盈利机会期。以下是研发历程中的视频精选。
A、2015年中央电视台(CCTV)访谈类
1、撰文人讲解技术原理视频
2、《节能环保》杂志社副主编等专家评价视频
3、经销商们在CCTV演播厅发言视频
4、《开创中央节能保护新纪元》专题访谈完整视频
B、2017年北京新闻发布会嘉宾讲话类
1、中国发展战略学研究会文化委员会副会长讲话视频
2、中国质量认证中心处长讲话视频
3、中国竞争情报网董事长讲话视频
C、2017年电视台新闻报道与2015年祥和宣传类
1、湖北襄阳电视台新闻报道类视频
2、开云官方网站登录入口3分钟宣传短片
3、开云官方网站登录入口医院类1分钟宣传短片
4、开云官方网站登录入口银行类1分钟宣传短片
D、祥和中央节能保护装置推广新闻发布类
1、2016年北京国际会议中心新闻发布新闻发布视频
2、2017年中国科博会研讨会视频
3、2015年,四川成都新闻发布会报道视频(四川在线)
4、山东经销商在推广会上的讲话视频
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