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    深度解析光伏行業AGV/AMR應用現狀與趨勢

    發布時間: 2022-09-27 09:09:33 來源:新戰略

    核心提示: 2021年光伏行業AGV/AMR占整體市場5.2%,銷售量約為3500臺,規模為6億元。

     【本文為新戰略移動機器人產業研究所原創 轉載請注明出處】 

    光伏企業忙“擴產”

    截止到2022年7月,中國政府出臺多項政策,旨在推動新能源行業發展,以早日落實碳達峰及碳中和的目標,能源革命勢在必行。在政策推動下,光伏作為我國較為成熟的新能源產業,光伏產能投資規模近年來處于持續“加速”的狀態。

     

    在2021年度近7500億的光伏投資規模中,單個投資規模在億元以上的光伏項目已超130個,10億元以上的項目近100個,100億元以上的項目約有25個。其中全產業鏈一體化項目投資規模近2000億,每個項目投資手筆動不動就是幾百億,電池和組件環節的投資擴張有過之而不及,億元以上的項目超過60個,約7個項目投資預算在100億元以上。

    2022上半年,光伏產能投資超過了6000億,特別是龍頭企業動輒百億的投資(公告)頻頻出現,跨界者持續涌入,產能投資還在提速。

    光伏產業的擴產風潮給設備廠商帶來了巨大的機遇,光伏產業鏈中,上游為原材料,主要包括硅片、銀漿、純堿、石英砂等;中游為光伏電池板及光伏組件生產;下游為光伏的應用領域,光伏主要用來發電,還可以代替燃料用來取暖等。

    圖表:中國光伏產業鏈全景圖

    光伏制造產業競爭激烈,平均利潤微薄,加上外部環境變化和政策風向調整,多數企業時刻面臨著生存風險。在此環境下,光伏企業生存之道在于“高轉化率+低成本”。在高轉化率方面,近年來我國光伏企業不斷取得突破,龍頭企業的轉化效率更是全球領先。在降低成本方面,除了技術進步因素之外,制造、運營、管理等環節的成本控制仍有很大空間,這也是企業挖掘盈利潛力、保持競爭力的重要領域,而智能化則是幫助實現成本節約、質效提升的關鍵手段。智能化不僅僅是簡單的機器替人,它在許多方面提升了傳統制造的效率和質量,全方位降低了光伏制造的成本,增強企業的盈利能力,未來發展的主要趨勢。

    目前從光伏產業自動化發展來看,事實上,大部分的光伏企業已經逐步實現由“制造”向“智造”的轉型。在上游智造業環節,市場目前呈現兩極分化的態勢,龍頭組件企業基本上處于滿產開工的狀態,而二、三線的光伏企業訂單較少,生存空間被不斷擠壓。行業內部已經達成了“不創新就被淘汰”的共識。

    光伏行業AGV/AMR應用現狀
    產業的智能化升級離不開智能設備,當前,在光伏車間最為核心的硅片、電池片與電池組件車間里,機器人應用正在逐漸增多,其中主要分為關節機器人與移動機器人兩大類。

    圖表:光伏行業關節機器人應用現狀

    關節機器人主要運用在了電池片焊接、排版、裝邊框、注膠等環節,而移動機器人主要用于不同工序之間的工序對接。

    在光伏行業生產線上,從上游到下游需要用到多種不同類型的AGV。

    晶體硅原料進場

    一般會用到叉車AGV對冶金級別的硅礦(若原料為太陽能級多晶硅材料,則采用潛伏頂升式AGV)等原材料進行運輸,將原料送上產線進行裝料,在高純度石英干過中按層次裝入塊料、粉料、顆粒料、摻雜劑然后放入石墨坩堝合爐,再進行抽空檢漏→壓力化→化料→引晶→縮頸→放肩→轉肩→等徑生長→收尾、停爐的步驟。

    光伏電池片生產

    電池生產工藝環節空間適中,標準化程度高,規模較大。在傳統生產模式中有大量的工藝對接及半成品上下料搬運對接由人工完成,在人員、流程管理、同步時效性上對用戶有一定困難及挑戰:

    ①生產現場要求24小時連續作業,作業人員3班輪替,勞動強度大,導致人員流動性較大,企業管理成本劇增;

    ②人工在生產設備前上料時,雙手只能同時操作單個電池片載具依次上料,效率低下;

    ③生產工藝復雜,對物料上料時的擺放、朝向、整齊度都有嚴格要求,要求作業人員低容錯率和規范化作業,如在太陽能電池片生產過程中,有一道工序是將硅片插入花籃中,并將插滿硅片的花籃運輸至其它工藝設備處,以進行后續生產作業。為了將硅片準確地插入花籃中,一般通過工作人員人工操作,一片一片地將硅片插入花籃中。此外,將插滿硅片的花籃運輸至其它工藝設備處也是通過工作人員人工搬運實現的。由于硅片本身具有薄、脆等特點,因此,相關技術在將硅片插入花籃中時,容易因為工作人員力道不均而損壞硅片。

    ④不同工藝環節之間由人工完成物料的搬運與上料,中間環節物料信息缺失,異常原因難以追溯。

    為了解決傳統人工模式存在的種種問題,光伏廠商開始在電池片生產車間引進AGV/AMR,實現從發料至下線,及生產中制絨、擴散、激光、刻蝕、退火氧化、鍍膜、背膜、正膜、絲網印刷等工藝的對接搬運,實現硅料、硅片安全高效的自動化轉運。

    當前,在電池片生產流程中,主要應用的AGV/AMR車型有兩種,分體式與一體式AGV,分體式AGV是直接頂升貨架,再與自動化設備或者主機臺工藝設備進行對接,一體式AGV則是上方會有傳輸帶(如輥道等)配件,可直接作為生產線傳輸帶的一部分。

    光伏組件生產

    組件生產主要的工藝流程包括:

    玻璃原片上料—EVA裁切鋪設—自動上模板—自動串焊—自動擺串—上背?!狤L測試單元—緩存堆?!爝M定位單元—層壓機—混出定位單元—自動修邊—翻轉檢查單元—自動裝框—上料機—固化—清洗--下料機—絕緣耐壓測試—IV測試單元—自動分檔—自動包裝—自動出入庫等。組件生產AGV自動小車自動按需運輸流程大致流程如下:

    ①玻璃工藝流程:

    圖表:光伏組件玻璃工藝流程

    ②邊框工藝流程

    圖表:光伏組件邊框工藝流程

    ③輔料工藝流程-1:

    圖表:光伏組件輔料工藝流程-1

    ④輔料工藝流程-2:

    圖表:光伏組件輔料工藝流程-2

    ⑤包裝線工藝流程:

    圖表:光伏組件包裝線工藝流程

    ⑥自動包裝工藝流程:

    圖表:光伏組件自動包裝工藝流程

    目前在國內光伏組件工廠中,實際運用AGV小車作為試點運輸的工廠有:晶科光伏,晶澳光伏,隆基光伏,中節能光伏,中南光電等,目前而言,組件工廠一般應用叉車式AGV及輥筒式較多。

    除以上主要生產環節外,光伏組件安裝到發電站,還會用到特殊的光伏板清洗AGV對光伏板進行維護。

    移動機器人企業“爭相入局”
    根據中國移動機器人(AGV/AMR)產業聯盟數據、新戰略移動機器人產業研究所統計,2021年光伏市場占工業應用移動機器人整體銷售市場的5.2%,銷售量約為3500臺,規模為6億元。

    圖表:2021年度工業移動機器人主要應用市場

    根據中國移動機器人(AGV/AMR)產業聯盟數據、新戰略移動機器人產業研究所統計顯示,2021年光伏行業新增AGV/AMR中,自然導航(SLAM)占比超過90%;其次是二維碼導航,占比約為5%;其他約為5%。目前光伏行業呈現出技術快速迭代的現狀,柔性化、定制化、快速更新是行業發展的趨勢,對設備的柔性化要求很高,因此,當前光伏工廠所應用AGV/AMR基本以自然導航(SLAM)產品為主。

    圖表:2021年光伏行業新增AGV/AMR類型分布

    整體來看,當前光伏行業的AGV/AMR應用還處于前期的階段,整體需求還未完全釋放,競爭相對較低,但伴隨著光伏行業近兩年投資擴產風潮的盛行,以及光伏企業對AGV/AMR產品認知度的不斷提高,光伏行業對AGV/AMR需求也在逐步放量。當前,光伏行業已經成為AGV/AMR企業重點布局領域之一。

    由于光伏行業對AGV/AMR的需求以自然導航類為主,當前,聚焦光伏行業的AGV/AMR企業也大部分以專注于自然導航(SLAM)類產品的企業為主,如藍芯科技、斯坦德、快倉智能、極智嘉、??禉C器人、迦智科技、佳順智能、中興通訊、玖物互通等。這些企業依托自然導航核心技術,結合光伏行業需求特點,也相繼形成了光伏行業解決方案。


    圖表:光伏行業主要AGV/AMR供應商

    盡管光伏行業前景廣闊,但要想進入也有一定門檻。作為較早進入光伏領域的企業,玖物智能相關負責人介紹,光伏行業的生產特性導致其對移動機器人也有一些特殊要求:

    ①上線時間緊張,可供調試時間少,如果是舊廠改造,還需要面臨調試期間人機混雜的場景,對企業方案實施、產品性能、項目管理能力以及行業熟悉程度提出較高的要求;

    ②項目規模較大,單個項目對AGV的需求可能就有上百臺,要求AGV本體企業有經驗、對光伏生產工藝熟悉,才能快速匹配客戶的定性需求,且AGV上線穩定運行后要考慮在不影響質量的前提下節拍提升的問題;

    ③光伏工藝迭代快,對軟件有較高的要求,要求軟件升級迭代時不影響企業工況,也要求應用的導航模式大部分以SLAM為主,以便快速適應企業的變化;

    ④基于電池片不同的生產工藝,對AGV的要求會有不同。例如,HJT異質結的生產工藝中,為了讓硼更好的貼合在硅料上增加導電性,需要用氮氣給正面施加正壓,此時需要AGV上搭載氣流和潔凈度如FFU(FAN FILTER UNITS,風機過濾單元)等相關元件;

    目前,一些AGV/AMR廠商都是通過與大型設備集成商合作去拓展光伏市場。藍芯科技近年來積極開拓光伏市場,其副總裁鄭衛軍提到,當前光伏企業選擇AGV/AMR供應商主要會從三方面考量:

    產品性能:光伏行業對AGV/AMR穩定性、安全性要求很高,光伏組件及電池片生產車間,一旦一個環節或步驟出問題,整個車間都會受影響,這是終端用戶難以接受的。

    交付時效:近幾年光伏行業投資擴產非常迅速,每個工廠的工期比較緊張,早一天投產對光伏企業而言就意味著更多效益,且項目規模較大,單個項目對AGV的需求可能就有上百臺,所以光伏企業非??粗蠥GV/AMR企業的快速交付能力。

    項目經驗:光伏廠商對AGV/AMR的項目經驗比較看中,一般項目經驗越豐富,對行業了解就越深,在交付及后期的維護上也更有經驗。

    除以上因素,產品更新迭代能力、價格成本等也是光伏終端比較看重的因素。當前,AGV/AMR廠商在光伏行業的競爭已經進入到了一個相當激烈的階段,在產品能力及項目能力之外,價格戰也已成為各家AGV/AMR企業市場競爭的重要手段之一。

    擴產風潮仍將繼續,AGV/AMR企業大有可為
    當前,光伏行業中AGV應用已經過了初步的試水階段,結合目前國內外市場擴產需求,預計未來幾年仍為光伏廠商擴產期,根據統

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