3D打印引发变革　能源互联已成趋势

2014-09-01 14:08:33 《经济参考报》梁晓飞　点击量：评论 (0)

从3D打印到能源互联网，数字化和互联网技术正以其独特的方式，撼动传统的制造和能源行业，催生出以定制式数字制造和分布式能源供给为特征的崭新时代。信息技术与新材料和新能源技术相结合正在孕育新一轮产业革命

从3D打印到能源互联网，数字化和互联网技术正以其独特的方式，撼动传统的制造和能源行业，催生出以定制式数字制造和分布式能源供给为特征的崭新时代。信息技术与新材料和新能源技术相结合正在孕育新一轮产业革命。

面对制造业的数字化以及能源供给的分布式发展趋势，“中国制造”何去何从？超越“摩尔定律”的高性能计算又将带来哪些机遇和挑战？在日前于太原举办的“新产业革命论坛”上，来自国内外的专家、学者对此展开讨论。

3D打印引发变革

“只要一台电脑、一个创意设计和一台3D打印机，每个人都能成为制造商。”英国《经济学人》杂志编辑“第三次工业革命”系列报道撰稿人保罗麦基里在“新产业革命论坛”上表示，随着3D打印技术的推广，制造业中的规模效应和劳动力低成本优势将不再重要，已经成为“世界工厂”的中国制造业面临挑战。

所谓3D打印，就是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件操作，对材料进行选择性激光熔化，从而制造产品的快速成型技术。它的工作原理类似喷墨打印机，不过它喷出的不是墨水，而是黏接剂和液态材料。由于这种制造方式不需模板，也不用组装，产品形态完全通过软件操控，生产一件产品与大批量生产相比，单位成本几乎一样，所需劳动力数量大幅减少。

除此以外，麦基里称“中国制造”还将面临“美国再制造”的挑战。一项预测数据显示，到2020年，10%到30%原本从中国进口的产品将会回归美国本土。

“正在兴起的自造者运动，为重振美国制造业提供了路径。”麦基里说，这一运动强调的是，人人都可以通过在线的网络制造商，利用3D打印机创造产品，从而鼓励那些不愿到工厂上班的年轻人，在家中创造属于自己的工厂。借助3D打印技术，劳动力密集型的制造业正变身为高端的自动化产业。

“现在只需要2000美元就可以买到一台小型的家用3D打印机。”麦基里说，目前，3D打印不仅应用于跑车、航天航空、人造卫星、医疗器械等高端制造，手工艺品、珠宝首饰，甚至家庭用具等领域内的应用也在增多。麦基里说，人们甚至可以打印出一块热缩冷涨的金属板。“看似违反自然规律，其实只要通过材料和结构的巧妙设计就可实现，传统制造技术显然对此无能为力。”

面对即将到来的产业变革，中国3D打印产业联盟理事长王华明表示，短期来看，3D打印的优势主要体现在难加工、高性能、昂贵的复杂部件上，对传统制造业的冲击不大。同时，3D打印还面临版权、标准等难题有待破解。但长远来看，在日趋智能化的数字制造时代，如果不能占据技术高端，成为全球制造体系的组织者和规则制定者，就有被“锁定”在低端市场的风险。

能源互联已成趋势

制造业的数字化，将直接促进生产模式的分布化，进而为可再生能源的发展带来机遇。专家认为，可再生能源的分布式生产、优化存储、分配及其技术创新将推动能源互联网快速发展。

“比如在未来的大学校园中，能源结构将更加多样，有屋顶的光伏发电、地面的风电、天然气发电等。只要计算出校园一年四季对冷、热、电的综合需求，根据可再生能源的利用情况，协调储能、存放电策略，就可以实现低碳目标。”天津大学教授、中国电机工程学会常务理事王成山说，通过这种技术，电网与用户之间可以充分互动。

然而，由于太阳能、风能等分布式的电源系统具有间歇性、随机性特点，对电网的运行会带来很大困难。如果电网运行出现故障，分布式电源必须立即退出，否则会给电网的维护、检修工作带来危险。王成山说，它的间歇性也会影响周边用户的正常使用。同时，大量分散的、属于不同用户的分布式电源难以优化管理。“让谁多发，不让谁发，怎么进行能量的平衡和能源的综合优化，都对电网带来挑战。”

对此，王成山认为，微电网是一个不错的解决方案。所谓微电网，实际上是把大量的分布式电源、用户负荷以及储能等综合在一起形成的网络，既可以成为电网的一部分，又是独立的用电单元，能够快速灵活地响应用户需求。

中科院院士褚君浩认为，要建设能源互联网，太阳能电池的能效需要提高至30%，这样才能更好地收集和储存能源。

高性能计算驶向何方

“信息技术将成为新产业革命的先导。”褚君浩表示，3D打印技术，离不开对产品从分子设计到工艺优化的海量计算;在微电网内实现资源的优化配置，同样需要强大的数据挖掘和计算能力。无论是数字制造，还是能源互联网，都离不开计算能力的提升和计算成本的降低。

“目前，CPU计算性能的增长速度已经远远快于摩尔定律。”英国皇家学会院士史蒂夫弗伯(Steve Furber)说，高性能计算驶向何方，直接关系到新产业革命花落何方。弗伯透露，他领导的研究小组正在从人脑中寻求突破。他发现，与电脑相比，拥有10亿神经元的人脑允许低性能单元的存在，通过并联等方式实现高性能计算。目前，他正在主持一项神经系统工程，打算用包含100万个处理器的计算机SpiN-Naker模拟人脑神经元的1%。

尽管技术方向仍不明朗，但专家十分乐观。英国剑桥大学丘吉尔学院院长大卫华莱士(DavidWallace)对中国抱有热切期待。他表示，中国培养了大量熟练的研究人员，完全有潜力开发出先进的智能通信和交互系统，深入挖掘高性能计算这一新技术。