在可再生能源領(lǐng)域采用機(jī)器人技術(shù)可以填補(bǔ)一個(gè)重要空白：大規(guī)模開發(fā)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電，尤其是預(yù)計(jì)將呈指數(shù)級增長的光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電。國際能源署預(yù)測，2022-2027 年期間，全球可再生能源發(fā)電能力將增長 2400 千兆瓦。

這是一個(gè)令人難以置信的數(shù)字，相當(dāng)于今天中國的全部電力容量，而且必須在數(shù)年內(nèi)建成，并且必須采用使用機(jī)器人和自動(dòng)化的新施工方法。

僅就美國而言，由于《降低通貨膨脹法案》的影響，預(yù)計(jì)到 2030 年，在并網(wǎng)條件允許的情況下，將有 600 千兆瓦的光伏發(fā)電站和風(fēng)力發(fā)電站投入使用。據(jù)美國太陽能產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（Solar Energy Industry Association）報(bào)道，如果考慮到美國 2022 年的新增太陽能安裝量 "僅 "達(dá)到 20.2 千兆瓦，比上一年下降 16%，那么實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)所需的加速度將是相當(dāng)大的。歐盟則打算到 2030 年將可再生能源的約束性目標(biāo)提高到至少占最終電力消費(fèi)的 42.5%。這將導(dǎo)致需要大幅增加已安裝的系統(tǒng)。所有這一切都促使投資者關(guān)注能夠以機(jī)器人系統(tǒng)和人工智能技術(shù)的形式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的公司，以開發(fā)光伏和風(fēng)力發(fā)電廠的安裝。

啟示

●可再生能源的發(fā)展預(yù)計(jì)將取得長足進(jìn)步，但需要合格的人才：僅在光伏領(lǐng)域，2030 年 80% 的工作崗位將與安裝相關(guān)。安裝能力需要優(yōu)化

●采用自動(dòng)化技術(shù)，包括機(jī)器人技術(shù)和人工智能，可以使光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的安裝更加高效、快捷。在這兩個(gè)領(lǐng)域，都有初創(chuàng)企業(yè)采用了可加快運(yùn)行速度的流程和技術(shù)

●機(jī)器人、項(xiàng)目現(xiàn)場的數(shù)字雙胞胎、配備人工智能軟件的平臺、傳感器和地理參照系統(tǒng)使專用行業(yè)取得了重大進(jìn)展，為能源轉(zhuǎn)型做出了貢獻(xiàn)

機(jī)器人技術(shù)在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用：初創(chuàng)企業(yè)的實(shí)例

要在未來七年內(nèi)發(fā)展光伏發(fā)電裝機(jī)容量，并爭分奪秒地實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)和最快的能源轉(zhuǎn)型，客觀上會(huì)遇到很多困難。其中之一就是需要找到合格的人才。據(jù)路透社報(bào)道，2030 年太陽能產(chǎn)業(yè)約 80% 的工作崗位將是與安裝相關(guān)的崗位，而這一領(lǐng)域的開發(fā)商已經(jīng)在努力尋找員工。歐洲太陽能電力公司（SolarPower Europe）表示，到2030年，歐盟將需要100多萬名 "太陽能工人"，以實(shí)現(xiàn)歐盟最近制定的更高的可再生能源目標(biāo)，結(jié)束該地區(qū)對俄羅斯石油和天然氣的依賴。根據(jù)其REPowerEU倡議，歐盟的目標(biāo)是到2025年將太陽能發(fā)電能力翻一番，達(dá)到320吉瓦，到2030年安裝600吉瓦。

由此可見，機(jī)器人技術(shù)對可再生能源的重要性。位于美國舊金山的加利福尼亞初創(chuàng)公司 Built Robotics 在這一領(lǐng)域非?；钴S。該公司在建筑項(xiàng)目和大規(guī)模光伏發(fā)電設(shè)施中使用機(jī)器人。據(jù)該公司稱，Built 的挖掘機(jī)器人已經(jīng)幫助全國各地安裝了超過 2 千兆瓦的光伏設(shè)備。

一個(gè)大型光伏園的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是用數(shù)千根鋼梁建成的，這些鋼梁被小心翼翼地埋在地下。這幾乎是所有大型太陽能項(xiàng)目的關(guān)鍵施工階段。這就是 Built Robotics 公司的系統(tǒng)發(fā)揮作用的地方。 該公司開發(fā)了一種集成機(jī)器，可用于該過程的所有階段：測量、部署和推動(dòng)電桿以及檢查。該公司聲稱，使用其系統(tǒng)建造太陽能地基的速度比傳統(tǒng)方法快三到五倍。 該公司聲稱，"自主化可幫助降低 30% 的成本"，該公司提出的機(jī)器人平臺可安裝在現(xiàn)有的建筑設(shè)備上，并通過攝像頭、全球定位系統(tǒng)和人工智能技術(shù)的組合增加自主機(jī)器人功能。該技術(shù)系統(tǒng)是否有效，各路投資者已經(jīng)準(zhǔn)備好了賭注，他們迄今已向這家舊金山初創(chuàng)公司認(rèn)捐了 1.12 億美元。

用于太陽能智能工廠的數(shù)字孿生和機(jī)器人

還有一家初創(chuàng)企業(yè)將人工智能和機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于可再生能源，尤其是光伏發(fā)電。它的名字叫 Terabase Energy。它的總部也設(shè)在美國，在資金方面得到了比爾-蓋茨的 "突破能源風(fēng)險(xiǎn)投資公司"（Breakthrough Energy Ventures）的 "青睞"，后者向其投資了 4400 萬美元。這家新公司正在開發(fā)一個(gè)數(shù)字化和互聯(lián)自動(dòng)化平臺，以降低成本，提高大規(guī)模太陽能發(fā)電的可擴(kuò)展性。

本月，該公司宣布其位于加利福尼亞州伍德蘭的生產(chǎn)設(shè)施 Terafab 啟動(dòng)，它正在那里建設(shè)第一條 GW 裝配線，以制造其他類似的工業(yè)系統(tǒng)。

完整的 Terafab 系統(tǒng)結(jié)合了項(xiàng)目現(xiàn)場的數(shù)字孿生系統(tǒng)、先進(jìn)的供應(yīng)鏈和庫存管理系統(tǒng)、現(xiàn)場無線數(shù)字指揮中心、現(xiàn)場自動(dòng)裝配線以及全天候運(yùn)行的專業(yè)安裝巡回車。

該公司在一份說明中宣布，Terabase 迄今已籌集了 5200 萬美元，本輪融資將被使用：

"通過為大型光伏電站的開發(fā)、建設(shè)和運(yùn)營建立數(shù)字自動(dòng)化和機(jī)器人平臺，支持公司降低成本和提高太陽能可擴(kuò)展性的使命"。

機(jī)器人輔助工作流程還將確保工人的安全，避免在通常惡劣的室外天氣條件下人工搬運(yùn)沉重的面板和鋼構(gòu)件。

用于海上風(fēng)電安裝的機(jī)器人和傳感器

機(jī)器人技術(shù)在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用同樣適用于風(fēng)力發(fā)電，預(yù)計(jì)風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)容量將翻一番，甚至更多，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在談?wù)摰氖浅^ 500 千兆瓦的裝機(jī)容量。

就海上風(fēng)能而言，在海上這樣一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)境中工作，復(fù)雜性就更大了。在任何情況下，將價(jià)值數(shù)百萬美元、重達(dá) 60 噸的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片安裝在其底部都是一項(xiàng)挑戰(zhàn)：角度哪怕是誤差零點(diǎn)幾度，都會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)器的發(fā)電能力。如果再考慮到在北海這個(gè)最湍急的海域進(jìn)行海上風(fēng)電開發(fā)，就會(huì)更加理解其中的挑戰(zhàn)。

有些國家，如英國，正在大力發(fā)展海上風(fēng)電。倫敦帝國學(xué)院的研究表明，今年第一季度，英國三分之一的電力來自風(fēng)力發(fā)電場。但到 2035 年，英國打算實(shí)現(xiàn)電力零排放。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還需要大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)。目前，在英國完成一個(gè)大型海上項(xiàng)目需要長達(dá) 15 年的時(shí)間。真正節(jié)省時(shí)間的方法是加快渦輪機(jī)的安裝。巨大結(jié)構(gòu)的安裝需要高度專業(yè)化的船只和現(xiàn)場干預(yù)，最長需要 20 個(gè)小時(shí)。

X-Laboratory 是一家位于荷蘭鹿特丹的機(jī)器人工程公司，專門從事高科技設(shè)備和機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)，用于遠(yuǎn)程控制船上的巨型起重機(jī)。其解決方案以先進(jìn)的機(jī)電一體化和傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)。

在海上安裝的各個(gè)階段，移動(dòng)大型風(fēng)力渦輪機(jī)部件的技術(shù)系統(tǒng)是一項(xiàng)重大技術(shù)挑戰(zhàn)。為了解決這個(gè)問題，X-Laboratory 將空間工程方面的專業(yè)知識與制導(dǎo)和傳感系統(tǒng)的開發(fā)相結(jié)合。

世界上最大的海上風(fēng)力渦輪機(jī)安裝商之一 Jan De Nul 集團(tuán)正在開始采用這項(xiàng)技術(shù)。它的船只將使用 X-Laboratory 的海上起重機(jī)組合機(jī)器人運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，以便在惡劣天氣條件下進(jìn)行復(fù)雜的安裝。由于該技術(shù)能夠在風(fēng)力較大的條件下工作，因此可以將風(fēng)電場的總安裝時(shí)間縮短 25% 以上。目前，該技術(shù)僅用于安裝風(fēng)力渦輪機(jī)的地基，但它代表著向前邁出的重要一步。