光伏组件产业链数字化转型场景图谱构建与实践路径研究

     光伏组件（以下简称组件）又称太阳能电池板，是太阳能发电系统的关键部件。它由电池片、封装胶膜、光伏玻璃、边框和接线盒等构成，一般可分为晶硅组件和薄膜组件，其中绝大部分为晶硅组件。《2023—2024 年中国光伏产业年度报告》显示，2023 年晶硅组件全球产能达 1084.5GW， 占 组 件 总 产 能 98.3%；2023 年实际产量达 599.7GW，占组件总产量的97.9%。本报告由中国电子信息产业发展研究院、中国光伏行业协会（CPIA）及其会员企业（TCL中环新能源科技股份有限公司等）联合研究起草，聚焦光伏组件产业链，梳理数字化转型典型场景需求清单，探索构建组件产业链数字化转型场景图谱，总结我国组件企业数字化转型的推进路径，为加快我国组件产业链数字化转型提出针对性建议。

      一、组件产业发展现状

      CIPA 最新年度报告显示，2023 年全球组件产业产能、产量同步增长。从产能看，全球组件产能达到 1103GW，同比增速 61.6%。受 2022年市场需求猛增影响，资本持续看好组件市场，组件企业融资扩张，产能保持大幅增长。从产量看，2023 年全球组件总产量 612.2GW，同比增速 76.2%，高于产能增速 14.6 个百分点，产能进一步释放。

      我国组件技术领先、质优价廉，是全球清洁能源供应的重要一极。从技术看，我国组件制造企业拥有半片电池组件、多主栅组件、超多主栅、双面组件等组件生产全部主流技术，晶硅组件效率及组件生产数字化程度双双达到全球领先。从产能看，我国在清洁能源组件制造领域具有压倒性的优势。数据显示，2023 年全球产能产量排名前十的企业中，前九家均来自我国，合计产能达 664.5GW，占全球组件产能的 60.2%。我国组件产业整体产能同比增长 66.7%，高于全球平均增速 5.1 个百分点。从产量看，我国连续 16 年稳居世界首位，占据全球组件市场的核心地位。其中，2023 年中国组件企业出口总量约 211.7GW，同比增长 37.8%，实现出口营收约396 亿元，出口单价 1.87 亿元 /GW，较 2022 年同比下降 44.2%，是全球组件产量保持高速增长的主要贡献力量。未来，随着全球对清洁能源需求的不断增长以及清洁能源技术的不断进步，我国清洁能源产业有望继续保持强劲的增长势头，为全球清洁能源发展做出更大的贡献。

      二、组件产业链数字化转型面临的问题与挑战

      组件产业链数字化转型是当前清洁能源行业发展的重要趋势。然而，在国际形势日益复杂，全球化贸易风险持续加剧，通过新增产线式扩大产能的投入成本高、风险大等因素的叠加影响下，组件产业链数字化转型正面临着一系列严峻的挑战。

      一是组件产品部署场所环境复杂，产品研发设计数字化、智能化要求高。组件广泛应用于沙漠、高原、海洋等高温差、超低温、高湿度、强腐蚀等极端环境场所，对组件产品的防护性能提出了极高的要求。因此，组件研发设计必须紧密依赖数字模型的精确构建与多物理场仿真分析技术的深度应用，通过优化结构设计、材料选择以及制造工艺，确保组件在实际应用中具备出色的稳定性。这不仅要求知识模型的丰富性，还常常需要基于行业通用软件进行深度定制与二次开发，从而向产品设计人员提出了新的复合型技能要求。

      二是组件研发、生产过程存在大量数据孤岛。组件产品设计过程涉及电池片、封装胶膜、光伏玻璃、边框和接线盒等多种关键物料的结构设计、工艺规划和多物理场耦合仿真分析，数字化产品研发、工艺流程及检验检测设计是必然趋势。然而，在当前组件的研发设计、生产工艺、工艺控制、检验检测等环节间数据互联互通能力有限，严重阻碍了研发与生产之间的无缝衔接与高效协同，使研发生产一体化打通仍面临诸多挑战与困难。

      三是组件对数字化转型解决方案的准确性、鲁棒性要求较高。例如在组件物流运输过程中，涉及电池片、玻璃片、接线盒等多种物料供应，同时还需考虑物料采购订单、组件合同管理及相应物料、产品的远距离乃至跨国运输。面对如此复杂的物料采购需求与组件产品的国际化订单，数字化转型解决方案必须能精准捕捉并响应每一个细微的环节，确保物料供应的及时性与准确性，同时有效管理合同与运输流程，降低潜在的风险与成本。

      四是供应链管控一体化、实时化需求紧迫。为弥合国际贸易摩擦带来的负面影响，以晶澳科技、隆基绿能、晶科能源等为代表的组件龙头企业纷纷赴海外建厂，跨国经营模式已成为行业常态。这一趋势使跨国企业的供应链一体化管控面临着前所未有的复杂挑战，涵盖了原材料集采、全球化供货、国际化运输等诸多关键复杂场景。因此，在全球化进程中，企业需要加快构建一体化、实时化的供应链管控体系，利用先进的数字化技术与智能化工具，实现对供应链全链条的精准把控与高效协同，为跨国经营提供坚实有力的支持与保障。

      三、组件产业链数字化转型场景图谱构建

      组件产业企业数字化转型是一项复杂的系统性工程，需要以场景为切入点，结合“产业链”构建“场景链”，将复杂的产业链整体数字化转型问题转化为更具操作性的场景转型问题。在此框架下，笔者认为企业需以自身数字化转型痛点与需求为关键，以数据要素、知识模型、工具软件、人才技能等四大核心要素为转型实施的基础，以研发设计、生产制造、经营管理、运维服务、供应链管理等环节为主体，“化整为零”地开展数字化转型工作。其中，数据要素是数字化转型的“能源”，企业通过采集、存取、分析和挖掘数据，利用数据驱动传统要素的高效使用和配置实现技术创新、战略决策。

      知识模型是数字化转型的大脑，能够将专家知识和经验转化为可复用的资产，提高运营效率和创新能力。软件工具是数字化转型的基石，通过使用数字化集成工具、通用及专用软件工具实现企业各类数字化转型需求。人才技能是数字化转型成功的引擎，企业通过招聘和培育高水平数字技术人员，保障数字化战略实施。组件产业链数字化转型场景图谱共分为5个主要环节、28 个典型业务场景（图 1）。从数字化协同来看，对串焊、叠层、层压、装框接线、包装测试 5 个组件重要生产工艺进行横向呈现；从数字化集成来看，对研发设计、生产制造、运维服务、经营管理、供应链管理五方面业务进行纵向呈现。

     （一）从“业务”看，纵向打通“研产管服”

      基于图谱构建，通过数字化手段优化供应链管理，实现上下游企业的紧密协同，提高供应链的透明度和效率，破解光伏产业链长、各环节之间协同效率低、原材料供应不足、半成品加工过剩等痛点难题。一是建立数字化协同网络，构建硅料、硅片、电池、组件、系统集成、终端应用及重点配套材料、设备等供应链大数据平台，整合光伏产业链上下游企业的资源和能力，实现信息共享、业务协同、智能制造和决策优化，提高产业效率和竞争力。二是加强供需协作，利用 5G、物联网、人工智能等技术，优化光伏发电与储能的数据共享，实现光伏“发—输—储—配—用”全链条可视、可管、可控，提高供应链整体的应变及协同能力。三是构建全球协作能力，建设全球创新、制造、营销和服务网络，加速光伏产品的研发、生产、市场化推广进程，聚集全球资源和智慧，巩固中国光伏产业领导地位。

     （二）从“环节”看，横向协同全产业链管理

      基于图谱构建，以数据要素管理为突破口，利用数据收集、分析和智能算法来优化光伏项目从规划、设计、建设、运营到退役的每一个阶段，提高光伏系统的性能和经济效益，降低运营成本和风险。通过建立数据收集机制、建设实时监控系统、构建数据分析模型、制定预测性维护计划、开展经济性评估与优化、基于反馈循环不断优化数据管理流程和分析模型，支持企业减少停机时间、优化生产参数、降低成本、预测市场趋势及评估投资回报，以便更好地实现能源的高效利用和环境保护目标，实现更加智能化和自动化的光伏项目全生命周期管理，提高中国光伏产业整体竞争力和可持续发展能力。

      （三）从“场景”看，以点带面推动转型升级

      基于图谱构建，从具体的数字化转型典型场景和实际需求出发，精准识别和解决设计、生产、管理、运维等各个环节中遇到的问题，为其实现提质降本增效提供依据。例如，在生产制造环节的层前 EL 主场景中，企业可使用AOI、RCM 等软件技术工具，解决人工 EL 检测叠返率高、效率低的问题；在供应链管理环节的电池片采购主场景中，企业可利用涵盖电池片供方、转换效率、颜色、开压等的组件 BOM数据，准确预测电池片效率，提高组件生产质量。

      （四）从“要素”看，深度挖掘业务域关键数据

      基于图谱构建，以数字化转型四大核心要素为方向，企业可对照其他企业的数字化转型实践成果，聚焦数据、软件、模型等关键数据要素进行深度挖掘和比对，及时查找不足，促进组件数字化技术创新。例如，在串焊机 OEE管理的主要应用场景内，精通数据管理和组件生 产 制 造 的 专 业 人 员 可 借 助 MES、OEE 以 及EPT 等先进的技术工具，对设备数据进行精确的分析处理以确保对 OEE 损失的精确识别与可视化展示，为企业的设备管理和生产优化提供有力的数据支撑。如果企业缺少此类专业人员，则难以支撑该场景数字化转型。

      四、组件产业链数字化转型推进路径研判

     （一）赋能研发设计，加快技术创新

      随着组件企业面临的市场竞争压力日益严峻，研发革新成为组件制造企业实现数字化转型的核心诉求之一。为应对现阶段市场的复杂需求，企业必须通过数字化转型提升整体竞争力，推动研发设计创新。此处以某企业组件智能研发为例。该企业通过构建 LIMS 实验室管理平台和 PLM 研发项目管理平台，科研人员能够快速处理海量实验数据，精准识别影响组件性能的关键因素，加速新材料、新配方的研发进程。在产品结构化工艺设计过程中，企业采用三维结构化工艺仿真技术建立动态仿真模型，优化设计结构，模拟各种变量和条件并进行实时监控和调整，有效提高反应效率、稳定性和可控性。

     （二）驱动生产创新，实现降本增效

      大规模应用自动化设备不仅可实现生产效率的跃升，还可有效提升产品质量。以某企业生产制造环节数字化转型为例，其智能工厂通过构建三级调度体系，提升现场异常问题响应及处理速度，实现由“点”到“面”全覆盖地支撑产线“平准化”生产。企业通过不断提升工厂自动化程度、产线多品规柔性兼容、SMED快速换模等锻造柔性制造能力，为快速响应、灵活应对和高品质交付的柔性营销提供支撑。

     （三）应用经营管理，提高准确度和透明度

      在企业经营数字化转型方面，组件产业面临着市场规模庞大，市场响应速度要求提升等多重挑战。通过应用人工智能、大数据等数字技术，企业能够统筹管理财务、销售、库存、流程管理等多维数据，不仅有利于实现效率提升，还可有效实现透明度和精准度提升。此处以某企业经营管理数字化实践为例。该企业在智能制造层面以集控中心、在经营管理层面以管理驾驶舱为依托，全面构建智能工厂的“智慧大脑”，驱动生产经营、运营模式和企业管理方式变革，加快向数字技术融合创新、数字价值全面赋能生产制造和运营管理的高质量发展方向转变。

     （四）完善供应链管理，实现柔性发展

      国际、国内市场竞争加剧，倒逼企业通过数字化手段强化供应链协同，优化库存管理，增强组件产业上下游供应商黏性，有效改善企业供需关系，降低供应链风险。此处以某链上企业为例。该企业通过统一数字中台全链条打通 ERP+SRM+TMS 等上下游系统，实现数据在多系统间的集成传递，保障数据一致性。同时，以产销协同为主线，牵引物料属性管理和辅材的精细化用料管控，发挥供应链协同效应。

     （五）优化运维服务，提升用户满意率

      光伏电站的装机容量快速增长，市场需求不断释放。企业亟须通过高质量、快响应的服务，提高产品运维效率和客户满意度。此处以某链上企业为例。该企业基于平台集中管理所有客户间的沟通和信息传递，绘制客户数字画像，提供个性化服务并优化客户体验。通过整合多渠道数据，企业能够有效改善组件产品销售流程，开辟新的销售渠道，提高销售转化率，更有针对性地进行市场推广。

      五、推进组件产业链式数字化转型的对策建议

     （一）夯实基础，规范数字化发展方向

      组件行业亟须完善数字化基础设施建设，制定数字化转型相关标准，规范和明晰数字化转型发展方向。一是完善组件行业数字化基础设施，推进 5G、数据中心、工业互联网、算力等基础设施建设。二是制定组件统一的数字化标准，充分发挥协会、联盟等引领作用，组织企业和专家共同研究制定包括数据格式、接口协议等在内的标准。

     （二）聚焦技术，加快数字化转型解决方案落地

      组件产业链数字化转型正处于高速发展时期，亟须夯实数字化转型基础，加强技术研发与成果转化。一是加强专用软件研发，研发针对组件设计、仿真和协同工作的高性能数字化工具和软件。二是深化前沿技术应用，运用云计算和边缘计算技术提升数据处理和模型渲染能力，加快设计迭代和创新过程。运用大数据和人工智能进行供应链优化，实现从原材料采购到产品交付的全流程可视化，减少中间环节的延迟和成本浪费。

     （三）完善生态，促进产业链多方协同发展

      当前，多方协同、互利共赢的组件数字化转型生态仍有待完善，亟须汇聚科研院所、制造企业、技术服务商等多方力量，通过产业内外合作进一步推动数字化转型走深向实。一是鼓励组件企业开展产业链上下游合作，通过搭

建集成化的数字化协作平台将产业链上下游各方有效整合。二是鼓励组件企业与物流、金融、能源等行业的数字化平台进行对接并开展数据共享，进一步提升组件产业链协同运作效率。

      六、结语

      光伏能源是推动经济社会发展向绿色低碳转型的重要支撑。总体来看，中国组件产业引领全球组件供应的格局已经形成。面对新时代新挑战，对照组件产业链数字化转型场景图谱，加速组件产业数字化链式赋能进程，是丰富中国企业应对复杂国际贸易形势的重要技术手段，更是增强中国组件产业核心竞争力，实现组件产业链向数字化、智能化、高端化方向迈进的重要路径。