擺脫技術路徑依賴 實現“0~1”原始突破
為國鑄電盾 為民擒“電虎”
一一祥和節能集團勇攀用戶電力技術高峰故事
來源:祥和節能集團總工辦
橫空出世
從19世紀(1879年),美國愛迪生公司發明電燈,開啟了照明新模式;到20世紀(1971年),美國英特爾公司發明微處理器,開啟了信息處理新模式;再到21世紀(2013年),中國祥和節能集團發明中央節能保護裝置,開啟了節能安全新模式。
Part.1
響應新時代用電呼喚
2020年9月11日《科學家座談會》在首都北京隆重召開,習近平主席主持并發表了重要講話。
馬克思說:“在科學上沒有平坦的大道,只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人,才有希望達到光輝的頂點?!?/span>
恩格斯說:“社會一旦有技術上的需要,這種需要就會比十所大學更能把科學推向前進?!?/span>
愛因斯坦說:“提出一個問題,往往比解決一個問題更重要?!?/span>
毛澤東在1958年6月說:“敵人有的,我們要有,敵人沒有的,我們也要有。原子彈要有,氫彈也要快?!?/span>
鄧小平在1988年5月說:“過去也好,今天也好,將來也好,中國必須發展自己的高科技,在世界高科技領域占有一席之地。如果六十年代以來中國沒有自己的原子彈、氫彈,沒有發射衛星,中國就不能叫有重要影響的大國,就沒有現在這樣的國際地位?!?/span>
習近平在2020年9月說:“特別是要把原始創新能力提升擺在更突出的位置,努力實現更多從‘0到1’的突破?!?/span>
習主席號召全國科學家和科技工作者,做到“四個面向”:堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,不斷向科學技術廣度和深度進軍。
以“為中國碳中和事業貢獻祥和力量,為世界碳中和事業貢獻中國力量”為企業價值觀,以“為國鑄電盾,為民擒電虎”為企業精神,以“讓用電更安全更省錢”為企業宗旨,以“致力成為解決新時代用電問題領先者”為企業愿景的祥和節能集團,牢記上述領袖們與科學家的諄諄教誨,向建國以來有志氣、有骨氣、有血氣、有豪氣的國之瑰寶、中國脊梁、民族功臣、科技楷模一一從錢學森、鄧稼先、于敏、錢三強、陳開甲、吳孟超、南仁東、黃旭華……,到今天的袁隆平、屠呦呦、鐘南山、陳薇等等偉大的科學們學習,用從“北斗”全球組網到“天問”探訪火星,從國產大飛機C919一飛沖天到“復興號”動車組完美首發,從“蛟龍”潛海到航母入列……中國以一系列創新成就實現了歷史性飛躍,創新高地之上聳立起尖端科技高峰的一個又一個科研經典故事,激勵祥和節能集團科技工作者,勇于成為解決新時代用電問題領先者,敢于擺脫傳統技術路徑依賴,大膽繞過電機節能、風機節能、水泵節能、空調節能、LED燈節能等傳統終(末)端節能,以及無功補償、促進三項平衡、濾波器等電能質量治理“紅?!?,另辟蹊徑,牢牢抓住用電設備“吃”的電能這個“牛鼻子”,用長達八年研發時間,開創了改善和提高用電側電能質量的系統節能節電新紀元。
我們共同牢記這些中國的脊梁、民族功臣,咱們的偉大科學家的名言佳句。
電能作為公認的“電老虎”,一方面它是電力、煤炭、石油、天然氣四大傳統能源中,經濟實用,清潔方便,容易傳輸、控制、轉換的能源,作為四大傳統能源中,唯一隨國民經濟發展和人民生活水平提高而增長的二次能源,是由發電、輸(供)電、用電三方共同保證電能質量的特殊商品,在國民經濟發展和人民生活水平提高的狀況下 具有巨大作用與威力,享有“工業血液”,“全民血液”之美譽,任何一個國家、任何一個組織、任何一個企業,甚至任何一個人,均不可“一日無電”,如何實現經濟用電就成了人們十分關注和需要解決的問題;另一方面,電能又是自發現以來就一直伴隨著用電安全副產物的能源,僅電能所引發的火災、傷亡等事故就占總事故率的20%以上。再加上當今風力發電和光伏發電等“垃圾電”并網,分布式電網的接入,電力電子化設備在發電、輸電、配電、用電各環節廣泛應用,所導致的電能特性與慣性改變之影響,中國智造與“高精尖”用電設備固有的非線性污染型特征,引發的電能質量的“矛與盾”問題,工業園區與城市化發展的相鄰單位用電影響與干擾,網絡電子化設備自身的高敏感性等因素,致使傳統的電能質量治理措施,也無法滿足當今的用電單位與個人需求。
在這種情況下,如果還是僅僅從用電設備節能與互(物)聯網平臺節能,而不在改善和提高用電側電能質量上或(和)設備節能及其融合上解決用電問題,將很難做到真正安全用電,經濟用電。
習主席在2020年的科學家座談會上的講話中指出:“研究方向的選擇要堅持需求導向,從國家急迫需求和長遠需求出發,真正解決實際問題。”用電側電能質量問題,安全用電與經濟用電問題,已成為中國智造、社會經濟發展和人民生活水平提高的共性問題、基礎性問題和關鍵性問題。所謂共性,是指普遍性,是一般的、概括的狀態與性質;所謂基礎,是指建筑物的根腳,如城下夯土、柱下之石等,常指事物發展的根本或起點;所謂基礎性,就是一個事物最基本、最直接的問題;所謂關鍵性,是指門閂和關閉門戶后的橫木,是事物最要緊的部分,對事物起關鍵作用的因素。被譽為全面解決電能質量問題新途徑的用戶電力技術(Giston Power)這個概念,是美國N.G.Hingorani博士,提出來的概念。所謂用戶電力技術,是將電力電子技術、微處理技術、控制技術等高新技術,應用于中低壓配電系統與用電系統,以減少諧波,消除電壓波動,電壓閃電、電壓不平衡和供電的短時中斷等現象,從而提高電能可靠性和電能質量的綜合治理技術。電能作為“工業血液”甚至“全民血液”,廣泛應用應用在工業、農業、第三產業、公共機構和人民生活的方方面面,其作用和影響是全面的、深刻的,其共性、基礎性、關鍵性價值與特征,是顯而易見的。
現在就從祥和節能集團積極響應新時代用電呼喚角度,講述祥和節能集團是如何創新系統節能節電與電能質量治理的,從“0~1”技術路徑突破的精彩故事。
祥和能集團獨創獨有的祥和中央節能保護裝置的外觀
Part.2
從霍爾效應與反?;魻栃@得的啟迪
從霍爾效應到反?;魻栃?,世界頂級科學家們辛勤耕耘了一百多年,霍爾效應家族先后三次榮獲諾貝爾獎殊榮。
霍爾效應(Hall Effect),是美國著名物理學家、諾貝爾獎獲得者霍爾(E.H.Hall)教授,于十八世紀的1879年發現的電磁感應現象。它是指電流在垂直于外磁場方向通過導體時,在垂直電流和磁場方向上的兩側,在導體的截面兩側存在電壓,后被人們稱為霍爾電壓或霍爾效應。并使電子更加規律、效率更高的運動,從而降低能量損失,削減諧波的現象。人們把這種更加規律、效率更高的電子運動狀態,稱之為霍爾態。也就是說,霍爾效應定義了磁場和感應電壓之間的關系,形成霍爾效應的條件是外加強大的垂直磁場。
量子霍爾效應與量子反?;魻栃碇v解視頻
如果把獲得電子更加規律,效率更高的運動方法,視為一種常規技術路徑,而獲得同樣效果的其它技術路徑,就被人們稱之為反?;魻栃?。所謂反?;魻栃?,是由材料本身的自發磁化產生的現象,它不需要外加強大垂直磁場。
由于反?;魻栃?,對于制備低能耗的高速電子器件,具有十分重要的價值與意義,得到了世界各國科學家們的高度重視和研究。因為散熱是電子器件制造中十分頭疼的問題,人們為了散熱,就必須增大電子器件體積,而增大電子器件體積,就需要增加能耗。反?;魻栃募夹g路徑可能有多種,它們是解決這個世界性難題最有效的路徑。這兩種截然不同的技術路徑,從第一種到第二種,全世界的科學家們,經歷了長達100多年的探索和努力,才終獲成功。而這個成就是由我國科學家取得的。請看中央電視臺關于獲得我國科技進步一等獎、中國工程院院士、清華大學薛其坤教授,率領的科研團隊的新聞報道。
由此可見,克服科技創新的路徑依賴的不良影響是多么不容易,突破技術的原始路徑又是多么艱辛。由于我國的科技創新正處在從量的積累到質的躍升階段,怎樣從長期以來跟蹤、趕超國際熱點、國際前沿的技術研發路徑依賴中跳出來,另辟蹊徑,尋找新的技術原始路徑,從而改變我國從“1~N創新”多,而從“0~1創新”少的現狀,是非常值得我國科技工作者及黨和政府,高度重視和突破的課題。
祥和節能集團從上述霍爾效應與反?;魻栃?,兩種截然不同的技術路徑中獲得啟示,在2014年就下定決心,不再走電機節能、風機節能、永磁節能、LED燈節能等終末端節能的老路,也不走從用電設備入手的傳統研發路徑,而采用直線超車的創新路徑,尋找新的節能節電方法。我充分發揮物理專業與中醫專業的融合優勢,率領祥和研發團隊,從“電是工業血液”、“電是全民血液“中,悟出了采用仿真創新的技術路徑,把電壓視為血壓,把電流視為血流,把電網視為血管網,從而找到了全天候、動態化、系統化的節能節電全新技術路徑。
這是人體血管網示意圖。人體擁有繞地球兩圈半的血管網,血液在心臟的生理作用下,將其傳送到人體全身各個角落,然后又將血液回收到心臟,通過全封閉運作,滿足人體60兆億個細胞新陳代謝的需要。
Part.3
從制造光刻機的日本尼康吸取的教訓
在全球半導體行業中,有著100多年歷史的日本尼康(Nikon)公司,曾是芯片制造的“高精尖”設備光刻機的全球壟斷霸主,卻被一家名不見經傳的小公司ASML公司,弄得江河日下,一敗涂地,淪為全球半導體行業的“小弟”。
上圖中的光刻機是傳統的以空氣為介質的干式光刻機。它由曾經占據全球光刻機市場70%份額的世界著名企業日本尼康(Nikon)公司制造。
尼康公司之所以由曾經的全球光刻機市場霸主,淪為當今的世界半導體行業“小弟”,就是被傳統的技術路徑依賴所害,就是對新技術革命排斥所致。
當今全球最頂級的5納米(nm)以水為介質的浸潤式光刻機,由坐落在歐洲四大高科技聚居地的荷蘭艾恩德霍芬(Eindhoven)的阿斯麥爾(ASML)公司制造。
阿斯麥爾公司之所以能一舉成為占據全球90%光刻機市場的新霸主,得益于用成本更低、技術性更強的以水為介質的浸潤式光刻機,取代了傳統技術路徑的以空氣為介質的干式光刻機。這就是原始路徑創新的魅力,這就是科技突破的價值。
日本尼康公司在光刻機競爭中,失敗的原因是多方面的,其中最主要的有兩條:
第一,敗在光刻機的傳統技術路徑依賴上
所謂路徑依賴(Path一Dependence),是指人類社會中的技術演進,均有類似于物理學中的慣性現象。也就是說,一旦進入某一技術路徑,就可能對這種路徑產生依賴,若是做了某種選擇,就會在慣性力量的作用下,不斷自我強化,難以擺脫該路徑。日本尼康公司在面對光刻機繼續細下去的技術突破瓶頸時,被禁錮在157納米F2激光升級的穩健方案上,停滯不前。
第二,敗在拒不接受也不采納全新技術路徑上
日本尼康公司在突破光刻機157nm技術瓶頸上,面對將光的傳播介質,由傳統的空氣改為水,成功實現了193nm/1.4=132nm,遠遠超過157納米的全新技術路徑時,對該全新路徑所具有的難度小,成本低,不需要對現有設備做大改造的獨特優勢,視而不見,仍拒絕接受,成為傳統技術路徑依賴的犧牲品,而名不見經傳的ASML公司,則看到了光刻機這項全新技術路徑的依賴領先優勢,大膽的采用和推廣,獲得了異軍突起,占據了全球光刻機70%的市場份額,順利擊敗半導體行業的尼康等大型企業,成為全球光刻機的新霸主。
請收看精彩的光刻機技術的顛覆性創新過程講解
祥和節能集團在研制祥和中央節能保護裝置的技術與產品過程中,吸取了日本尼康公司在光刻機上的上述兩條失敗教訓,也看到了顛覆性技術路徑的競爭依賴優勢,采用移植創新法,將空調行業的中央空調產品理念、產品思路、安裝位置等,移植到節能節電行業,獨家研制出《用電側雙向阻隔技術》,使祥和中央節能保護裝置具有雙向阻隔、抑制、濾除、吸收、吸收電能污染的獨特優勢,從而讓祥和節能集團避開了傳統的終(末)端節能市場“紅?!?,輕松地進入了系統節能、全面節能的“藍?!笔袌鲋?,并在系統節能市場中獨樹一幟,獨領風騷。
Part.4
從路徑創新優勢中領悟的經驗
如果說路徑依賴,會導致技術創新和技術應用的低效率的話,路徑原始創新就會呈現強大動力和機會,獲得路徑原始創新的領先競爭優勢。因為開創的新路徑一旦被人們所接受,那么在路徑依賴的慣性和沖擊作用下,就能獲得路徑依賴的領先優勢,其他競爭者若欲改變該路徑將非常非常的艱難,從而保持盈利時間大大延長,獲得“頭大尾長”的長長盈利期。
例如,135相機這個規格,是在愛迪生時代就制定的。當時他們嫌70厘米膠片電影機不好用,就把膠片取下剪掉一半,再打上兩排齒孔,形成了35毫米電影膠片,于是誕生了專用膠片的24×36畫幅的小型相機。后來有不少人曾試圖將其改為半幅24×18毫米或APS的24×32毫米,均以失敗而告終。其原因是全世界135相機的保存量太多太大,人們絕不會因節省4毫米膠片,而自愿報廢上萬元的相機。研制生產135相機的公司,因此獲得了較長的盈利時期,路徑依賴的領先優勢,讓他們獲得了長長的盈利機會期。若是沒有不用膠卷的數碼相機問世,不知135相機的盈利期,還會持續多久。
擁有路徑依賴優勢的135相機
路徑依賴的這種無限牽引和領先優勢,最典型的例子莫過于航天飛機發動機的直徑,是按古羅馬兩匹馬的屁股寬度設計的。因航天飛機從制造基地運送到發射基地,需要通過火車運輸,而火車的軌道寬度來自于英國,英國制定軌道寬度的標準是當時戰車的寬度,戰車的寬度,又是兩匹軍馬的屁股寬度。從古羅馬到航天飛機發射,盡管科學技術早已高度發展,但還是被兩匹軍馬的屁股寬度所限制,航天飛機的發動機直徑,不得不仍然采用兩匹軍馬屁股寬度。
古羅馬兩匹軍馬的屁股寬度
祥和節能集團從上述路徑原始創新的領悟中,看到在我國系統節能的“下半場”中,在研發系統節能節電技術和產品時,若是能夠采用直線超車的全新創新方式,千方百計地尋找新的技術路徑,那么就可獲得路徑依賴的領先優勢。雖然原始的技術創新、產品創新以及理論突破、應用突圍等均不容易,前期的金錢、人力、物力和時間投入巨大,可一旦在路徑依賴效應的牽引和作用下,就可獲得長長的盈利周期,別人要追趕、超越將十分困難。祥和節能集團在研制成功祥和中央節能保護裝置之后,在5G基站、數據中心、三甲醫院、紡織印染、自來水和污水等二十多個行業,用了近八年時間安裝使用,在“慢就是快”穩健思維指引下,收集、提升、總結應用經驗,數十次地修改、完善產品設計,多次提高產品性能,降低產品成本,最終獲得了十分可喜的成功。
路徑創新領先優勢的獲得,關鍵是技術路徑的選擇。祥和節能集團堅持“想法比資源更重要”的信念,從用電設備”吃“的就是電能這個節能節電的“牛鼻子”出發,創立了用電側冰山理論模型,研制出用電側雙向阻隔技術,從削減水下面兩類不被人們關注和重視的隱藏因素,從而讓水面上的兩類人們十分熟悉的顯現原因,自動降低和消失,發現了系統節能節電的全新路徑,實現了系統節能節電的路徑原始創新,獲得了原始路徑創新的領先優勢。
祥和節能集團《用電側冰山理論模型》
祥和基中央節能保護裝置基本原理
祥和中央節能保護裝置,是祥和節能集團從優化電能環境入手,從改善和提用電側整個配電系統電能質量著力。其工作基本原理是,將祥和稀土霍爾共振棒與虛擬電容兩者的結合后共同實現的。
祥和稀土霍爾共振棒的英文為xianghe Rare Earth Hall Resonance Rod,簡稱為XREHRR。它是祥和節能集團采用享有“工業黃金”、“現代工業維生素”美譽的稀土材料,與多種貴重金屬、專用金屬、非金屬材料等組成的,基于世界著名物理學家、諾貝爾獎獲得者霍爾的量子反?;魻栃?,而研制的共振型金屬合金能量棒,具有提高導電性和能源效率,優化電能環境等改善和提高電能質量的功能。
上述效果的實現原理是什么?一句話,祥和稀土霍爾共振棒,以祥和中央節能保護裝置的核心部件機芯的強大磁場作動力,通過電磁共振原理實現的。
電磁共振現象演示視頻
在上述實驗中,當一支電表振動(指針左右擺動)時,產生了電磁感應,并形成感應電流,從而引起另一個電表也跟著振動(指針亦左右擺動),其指針擺動的方向,在正正相連、負負相連時,指針擺動方向相同,而當正負相連時,則指針擺動方向相反。
電磁共振效果演示視頻
由本實驗可見,不同頻率的電磁共振,所得到的共振結果是完全不同的。當共振頻率在345Hz~6051Hz之間時,其共振的結果多種多樣。如果把這里的同一種粉末視作用電側配電系統中的電子,那么這些電子在不同頻率作用下,最終形成的共振結果是不一樣的。
祥和中央節能保護裝置降低配電系統線損的工作原理,就是祥和節能集團將祥和稀土霍爾共振棒的振動頻率,設計在使配電系統中的電子,能夠形成整整齊齊,且相互撞碰幾率極低的共振效果的特定頻率所實現的。
量子反?;魻栃?,是指不需要外加強大磁場,而由材料本身的自發磁化,發生共振頻率,形成量子反?;魻栃獔?/span>,將經過機芯的不規則運動電子,在共振頻率作用下規律地運行,從而減少電子自旋碰撞與相互的電子“過度碰撞”,從而減少配電系統的線損,并與純物理纏繞的不隨溫度、濕度變化而變化,不畏沖擊的特制虛擬電容協同作用,共同削減電壓凹陷與電壓凸起、抑制電磁干擾與電磁泄漏,雙向阻隔、抑制,濾除、吸收瞬流、浪涌、諧波污染,促進三相平衡,提高功率因數,降低設備溫度,減少設備噪聲,從電能源頭上減少設備維護維修費用,延長設備使用壽命。在機芯的主回路上沒有任何電子元器件,使用壽命長,故障率極低。
祥和節能集團借鑒慢性病的功能性病變機理,制造的虛擬電容工作原理圖。
祥和節能集團的《用電側雙向阻隔技術》,應用到祥和中央節能保護裝置等系列產品產品中,其核心部件機芯又是怎樣的?其安全用電、經濟用電、連續用電的工作原理是什么?故障率極低的依據有哪些?使用壽命長的原因如何理解?……請看在祥和中央節能保護裝置安裝現場,祥和節能集團營銷事業一部的現場講解視頻。
這是在江西省某縣三甲醫院安裝了630kVA祥和醫院反常安全節能裝置之后,祥和節能集團工作人員正在向來到安裝現場參觀、考察的代表們,講解裝置的機芯特點與工作原理。
Part.5
祥和中央節能保護裝置視頻鑒賞
祥和節能集團在祥和央節能保護裝置的研發過程,既十分注意防止路徑依賴的阻礙與問題,又成功選擇了技術路徑的原始創新,在全國節能節電產業中首家獲得顛覆性的重大突破,實現了系統節能節電的理論創新、技術創新、產品創新、節能驗收創新,獲得了路徑原始創新的依賴優勢,擁有了“頭大尾長”的長期盈利機會期。以下是研發歷程中的視頻精選。
A、2015年中央電視臺(CCTV)訪談類
1、撰文人講解技術原理視頻
2、《節能環?!冯s志社副主編等專家評價視頻
3、經銷商們在CCTV演播廳發言視頻
4、《開創中央節能保護新紀元》專題訪談完整視頻
B、2017年北京新聞發布會嘉賓講話類
1、中國發展戰略學研究會文化委員會副會長講話視頻
2、中國質量認證中心處長講話視頻
3、中國競爭情報網董事長講話視頻
C、2017年電視臺新聞報道與2015年祥和宣傳類
1、湖北襄陽電視臺新聞報道類視頻
2、祥和節能集團3分鐘宣傳短片
3、祥和節能集團醫院類1分鐘宣傳短片
4、祥和節能集團銀行類1分鐘宣傳短片
D、祥和中央節能保護裝置推廣新聞發布類
1、2016年北京國際會議中心新聞發布新聞發布視頻
2、2017年中國科博會研討會視頻
3、2015年,四川成都新聞發布會報道視頻(四川在線)
4、山東經銷商在推廣會上的講話視頻
祥和節能集團
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