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關鍵詞:預約充電;階梯函數;費率切換;分時計量計價;經濟性對比
中圖分類號:F407.471 文獻標識碼:A 文章編號:
國家“十二·五”規劃明確提出,大力發展新能源產業,電動汽車作為重點扶持項目,已在北京奧運、上海世博會、廣州亞運上紛紛亮相,工信部將北京、上海、深圳、杭州等25個城市定為新能源汽車試點城市,深圳、上海、杭州、合肥、長春等5個城市啟動私人購買新能源汽車補貼試點工作,補貼最高額度為6萬元。在政策與需求的雙重推動下,電動汽車頻頻亮相各大展會,巨大的市場要求我們電網公司務必要做好電動汽車充電基礎設施建設工作。因此,有必要結合電網運行的特點,充分吸收國際先進理念,展開電動汽車充電樁IC卡信息技術的探究,以滿足日益增長的電動汽車充電需求和充電樁設施建設的矛盾。
電動汽車充電樁IC卡信息技術旨在解決電動汽車充電方式、付費方式、信息存儲、數據管理、平衡用電負荷幾個方面進行統一,尤其是在平衡用電負荷方面,采用分時計量計價函數,鼓勵消費者夜間充電,大規模投入使用后,削峰填谷作用明顯。本文分別從國內外研究現狀、系統研究需求、研究目標、技術方案、研究方案等方面進行了探究。
1國內外充電設施研究現狀
1.1電動汽車發展現狀
汽車作為現代社會化大工業的產物,為推動人類文明向前躍進做出了巨大的貢獻,給人類的生活帶來了舒適和便捷。根據聯合國的統計數據顯示,目前汽車的耗油量已占全部石油消耗的75%,同時也帶來了巨大的環境污染。
要緩解這個日趨嚴重的問題,汽車工業必然向著環保、清潔和節能的方向發展,包括發展清潔替代燃料汽車和電動汽車。
電動汽車在環保、清潔、節能等方面占據明顯的優勢,據相關統計,電動汽車在能量利用率比燃油汽車高7.5個百分點,污染物排量僅為普通內燃機車的2-8%,基本無污染物排放。電動汽車具有無(低)污染物排放、噪音低、能效高、維修及運行成本低等優點,它的廣泛普及將是緩解大氣環境污染和能源緊缺的最有效方式之一。
1.2國外電動汽車充電設施發展狀況
目前,美國、日本、以色列、法國、英國等國家都已開始建設各自的電動汽車充電設施,主要以充電樁為主。美國國土遼闊,且各州獨立性較強,在電動汽車及其充電設施設想上各州有所不同,加利福尼亞州、弗吉尼亞州等地都開展了充電設施的建設。其中加州的建設力度最大,由“美好空間項目”公司與加州北部的舊金山、奧克蘭和圣何塞等城市的政府聯手建設,將于2012年在上述城市的所有居民區、商廈、停車場和政府大樓安裝充電樁,以方便電動汽車駕駛者隨時為汽車充電。該公司還將在上述地區興建電池更換站,以方便長途駕車者隨時更換電池,項目計劃總投資達10億美元。此外,美國第一太陽能公司(SolarCity)在加州101高速公路上建造了5個充電站。每個充電站能夠提供240V、70A快速充電服務,能夠在3.5h內為特斯拉純電動汽車充滿電。
1.3國內電動汽車充電設施發展狀況
多年來,國家政策引導下,我國在電動汽車、充電電池、直流電機等領域取得了突破性進展,國內多家汽車公司,如比亞迪,萬向集團,上汽,奇瑞等均研發出電動汽車,并在奧運場館、多個城市的公交線路已經投入運行。電動汽車研發技術已經趨于成熟,多家汽車公司已經具備批量生產能力,多款電動汽車已經上市。為推進我國節能環保汽車的技術進步,促進汽車工業產業升級,國務院頒布《汽車產業調整振興規劃細則》,“逐步實現國產電動汽車產銷規模”堪稱是對純電動車產業化的最大支持。在加速電動汽車充電站布局和建設中,國家電網、中石化、中海油、南方電網、中石油等大型央企紛紛發揮自身優勢,均在全國范圍內開始為充電站樁建設獻力。
2電動汽車充電樁IC卡信息技術的研究需求
2.1用戶充電需求分析
汽車充電不同加油,需要的時間廠,且環境多為無人值守。目前,充電結算的方式主要有,刷卡、投幣、插卡三種方式。投幣式充電,需要人工經常回收硬幣,增加人工成本,硬幣留著無人值守的充電樁內也不安全,另外,還不能找補,在電動汽車充電的應用上不合適。插卡式充電,因長時間用戶不在現場,帶有金額的卡插在設備上,會增加不安全感。刷卡式充電,卡隨身攜帶,充點電后再次刷卡結賬,操作方便簡單,賬戶安全可靠,汽車充電樁更合適采用刷卡式充電模式。
電動汽車為上班族提供了一個清潔、環保、便捷、節儉的交通工具,82.5%的上班族用車習慣是公司——家之間兩點往返,車輛停放時間長,使用時間短,100公里續航里程足夠滿足用戶當日使用,這個群體需要更可靠、更實惠、更經久耐用的充電方式。17.5%的上班族除了上下班的需要,周末喜歡自駕游,這個群體,除了滿足正常的充電需求外,還需要提供快速補充電能的解決方案。
2.2解決辦法
要求可靠、實惠、經久耐用的用戶,需要交流慢充的充電方式,根據用戶的使用習慣,可分為自動充電、按時間充電、按金額充電、預約充電四種模式。
自動充電是一種最簡單快捷的充電方式,通過充電樁與電池取得聯系獲取充電信息和充電狀態,當電池充電電量飽和的時候自動斷開充電電路,完成一次充電的過程。另外,在充電樁內部增加傳感器,判斷充電的電壓電流,形成一套自身的判斷電路,避免通信干擾造成的錯誤數據對充電過程的干擾,有效杜絕過充電對電池造成的不可恢復的損害,有效保護電池,提高電池的使用壽命。
按時間充電模式,臨時補充電能的最佳方式,利用充電曲線達到穩態前的快速爬坡狀態,對電池的電能進行及時的補充,是用戶在緊急補充電能狀態下的最佳解決方案。
按金額充電模式,為用戶量身定制的充電功能,一些喜歡消費計劃的用戶可以使用此充電模式方便自己理財賬戶,讓用戶有一種VIP式服務的感受。
預約充電功能是針對平衡用電負荷開發的充電方式,啟用預約充電功能用戶車輛充電進入管理模式,系統會自動計算低電價切換時間,進入電價切換時候自動進行充電,為用戶節省了開支又協助電網完成削峰填谷的一種充電方式。
需要快速補充電能的用戶,可以有快速充電和換電兩種方式,本文著重就適合大多數用戶需求的慢充進行討論。
3電動汽車充電樁IC卡信息技術的研究目標及經濟指標
3.1研究目標
通過開發電動汽車充電樁IC卡刷卡操作系統,實現電動汽車充電樁IC卡刷卡付費、電費計量等功能,以適應電動汽車產業發展的市場需求。
主要目標:
3.1.1完成一套使用IC卡刷卡操作的電源管理系統,能對充電進行過程管理,有效控制意外造成的過充電對電池形成的不可恢復的損傷,提高充電質量,全面保護電池,最大限度保證電池使用壽命;
3.1.2實現電動汽車在充電時,能夠按需完成自動充電、按時間充電、按金額充電及預約充電功能。
3.1.3特別在預約充電功能上,能夠利用峰谷電價差值,在夜間用谷值電價對電動汽車進行充電,達到對電網的合理利用,減少電網基礎設施的投入,又能滿足電動汽車充電的需要。達到鼓勵消費者夜間充電,協助電網完成用電負荷的平衡目的。使新技術達到本地充電樁配套的技術要求,提升電動汽車動力電池充放電關鍵部件使用壽命,保持動力電池的安全和性能水平,為各類新能源汽車充電及其推廣應用提供先決基礎條件。
3.2經濟指標
使用費用經濟性對比(以傳統汽油車1.4L排量車輛計算)
注:汽車按年平均行駛里程27000公里計算
從上表中可以看出,在汽車排量相等的情況下,使用電動汽車平均每年的費用在白天充電時比傳統汽油車省17280-4374=12906元,在夜間充電時比傳統汽油車省17280-1749.6=15530.4元,使用分時段計價、計費經濟性非常突出。
4電動汽車充電樁IC卡信息技術的研究方案
4.1技術構架
4.2功能設計
交流充電樁有三種充電方式,用戶刷卡輸入密碼正確即進入充電方式選擇界面。在此之前,如充電電纜松動或未插入,或者急停按鈕按下,屏幕上方會動態顯示故障原因及LED燈閃爍警示。充電樁設置了四種充電方式:自動充電、預約充電、按金額充電及按時間充電。
4.2.1自動充電
進入充電界面后,界面顯示有啟用充電和取消兩個按鈕。選擇啟用充電,觸發充電開關開始充電。
4.2.2預約充電
使用預約充電功能,如果在低電價時段則自動開始充電,如果在高電價時段,則進行等待切換費率時段再進行充電。
4.2.3按金額充電
選擇按金額充電,進入輸入金額界面,用戶可根據個人需求設定充電金額,啟用充電。
按時間充電
4.2.4選擇按時間充電
進入輸入時間界面,用戶可按個人需求設定充電時間,啟用充電。充電過程中,如遇到充電電纜松動或者被拔下,抑或者急停按鈕按下,充電過程立即結束。
結束充電之后,進入刷卡確認界面。該界面顯示用戶本次消費金額、本次充電度數及本次充電時間三個數據以便客戶即使了解自己的消費。刷卡確認,充電過程結束。
5電動汽車充電樁IC卡信息技術的研究方案
5.1研究思路
5.1.1標準化
產品設計采用的技術標準文件:
接口采用GB/T20234.2-2011《電動汽車傳導充電用連接裝置第2部分:交流充電接口》
執行中國南方電網有限責任公司的《電動汽車充電設施通用技術要求》——Q/CSG11516.1-2010。
滿足Q/SFKJ001-2012《電動汽車交流充電樁》,備案登記號:450200-3570。
充電樁產品具備一致性與通用性,可以滿足網區內電動汽車即插即用。
5.1.2專題研究
為確保項目的實施,在環保、節能、安全方面采取了有效的措施,產品的生產主要涉及機電加工制造,通過上下游的產業鏈方式,形成專業的工序分工協作。充電樁體和表面的油漆涂裝是通過專業的配套廠家完成,有效地避免了環境污染和生產安全的風險,產品的設計開發、核心技術部分及電器組裝、調試等技術含量較高部分有我公司完成,這樣不但大大的提高產品的生產效率,同時也減少應設備的重復增加而導致的資源浪費。產業鏈的形成以及專業化加工能力的提高,形成資源節約型合作體系,有力于社會資源的有效利用。
5.2研究重點
項目研究的關鍵技術包括:過充過放保護系統、預約充電系統、分時計量計價函數、IC卡管理系統。
過充過放保護系統。在充電樁內部增加傳感器,判斷充電的電壓電流,形成一套自身的判斷電路,避免通信干擾造成的錯誤數據對充電過程的干擾,有效杜絕過充電對電池造成的不可恢復的損害,有效保護電池,提高電池的使用壽命。
預約充電系統。通過使用IC卡刷卡操作完成預約充電功能,能在費率較低的時段自動切換至充電模式。需要同步切換費率的時鐘與設備時鐘,需要使用電表的RS485通信,對電表信息進行讀取。
分時計量計價函數。設計一個費率運算邏輯,當前電價是一個變量函數,函數值是一個受時間控制的階梯函數。新一代智能電表具備分時計量功能,分時計量計價函數建立在電表高精度,高可靠性的計量基礎上,通過編輯費率建立邏輯函數,在邏輯運算的基礎上,結合數據庫存儲系統,實現分時計量計價函數。
6結語
“十二五”時期,是我縣全面貫徹落實科學發展觀,深入推進“科教立本、果畜富民、旅游興眉、工業強縣”四大戰略,加快建設和諧昌盛新眉縣的重要時期。科學編制“十二五”規劃,是關系我縣長遠發展的一項重大任務,對于我縣全面建設小康社會,加快推進社會主義現代化建設,具有十分重要的意義。為了扎實做好規劃編制前期準備工作,深入分析“十二五”全縣經濟社會發展面臨的形勢和需要解決的突出問題,理清發展思路,為編制專項規劃和規劃綱要打好基礎,根據中央、省、市關于“十二五”規劃編制工作的總體要求,結合我縣實際,現就開展“十二五”規劃重大課題研究有關工作通知如下:
一、總體要求
以科學發展觀為統領,準確把握國際國內宏觀經濟形勢,以推動我縣經濟社會轉型升級、實現率先跨越發展為目標,突出導向性、宏觀性、政策性和針對性,深入研究“十二五”時期事關眉縣全局和長遠發展的重大課題,形成一批有深度、有影響、高水平、高質量的研究成果,為“十二五”規劃編制工作提供有力支撐。
二、工作原則
(一)密切關注形勢變化。關注當前國內外發展環境尤其是國際金融危機帶來的深刻變化,研究分析國家宏觀政策及《關中-天水經濟區發展規劃》頒布實施對我縣發展帶來的重要影響,分析判斷我縣經濟社會發展趨勢和面臨的環境,提出我縣中長期發展戰略。
(二)突出產業轉型升級。針對未來國內外形勢的變化,提出我縣經濟社會轉型升級的思路對策,特別是立足我縣現有產業結構現狀,研究提出資源深度轉化、延伸產業鏈和提升價值鏈的目標、路徑和舉措。
(三)體現全面科學發展。以轉變發展方式、落實科學發展觀為方向,以結構調整、統籌發展、空間布局、節能減排、民生保障為重點,研究提出全縣經濟社會發展目標和對策舉措。
(四)堅持改革創新引領。關注體制機制對經濟社會發展的制約,提出推進重點領域和關鍵環節的改革思路,如資源配置改革、財政體制改革、收入分配體制改革、社會管理體制改革等,突出創新能力建設這一核心,健全完善以企業為主體的科技創新體系,加快創新型社會建設。
(五)注重區域功能布局。關中-天水經濟區是國家功能區規劃的重點發展區域。要緊密結合國家和省上的功能區布局規劃,突出眉縣區域發展功能,使眉縣的發展與國家及省、市的區位功能定位相協調、相一致,研究提出相應的戰略措施。
三、課題內容
對全縣國民經濟和社會發展第十二個五年規劃重大課題進行研究,是在規劃編制前期工作中充分用好社會智力資源、凝聚社會智慧的有效途徑,有利于提高規劃編制工作的社會參與度,有利于增強規劃本身的科學性,也有利于形成全社會共謀眉縣未來發展的合力和氛圍,對編制“十二五”規劃具有重要意義。為切實做好重大課題研究工作,根據“十一五”規劃實施情況和我縣未來發展的形勢和任務,圍繞思路目標、基礎設施、產業結構、改革開放、資源環境、社會民生等領域,提出了重大研究課題35項,由各相關部門依據各自職能開展調查研究。(具體課題名稱、研究重點及承擔單位安排表附后)
四、相關要求
(一)緊緊圍繞“十二五”規劃編制工作需要,突出事關全局發展問題,突出戰略發展問題,突出宏觀性、政策性方面問題,從中長期發展戰略的高度,找準問題,理清思路,并提出針對性和操作性強的政策措施。
(二)課題研究要做到理論和實踐相結合、調查研究和資料分析相結合、定性分析和定量分析相結合,切實提高成果的真實性、科學性、前瞻性和實用性。
(三)課題研究成果要結合眉縣經濟社會發展實際,能直接為制定“十二五”時期國民經濟和社會發展思路、起草“十二五”規劃《綱要》服務。
(四)課題研究及各專項規劃由承擔單位負責完成,也可委托或與具有相應研究水平的科研院所等機構共同完成。
(五)課題完成后,根據省、市安排和縣“十二五”規劃編制工作領導小組辦公室的統一部署編制各專項規劃。
五、工作安排
(一)成立機構
成立以縣委書記為顧問,縣長為組長,縣委常委、常務副縣長為常務副組長,縣委常委、副縣長為副組長,縣級相關部門主要負責人為成員的“十二五”規劃編制工作領導小組。領導小組下設辦公室,辦公室設在縣發展計劃局,縣發展計劃局局長兼任辦公室主任,負責規劃編制工作的總體指導與綜合協調。各承擔任務單位根據分工開展工作。
(二)組織實施
各部門組建規劃編制工作機構,具體負責本行業、本單位“十二五”規劃編制工作,同時組建由本行業、本系統學者、專家、業務人員、專業技術人員參與的“十二五”規劃及重大課題專家審查組,各項研究成果及專項規劃均須經專家審查組審查通過。
(三)經費保障
由縣財政列支規劃編制專項經費,確保此項工作順利開展。
(四)工作內容和時間要求
第一階段,準備階段。年月15日前,各單位要組建研究班子,提出具體研究方案和詳細研究大綱,經本單位專家審查組討論后,報縣“十二五”規劃編制工作領導小組辦公室進行銜接。
第二階段,研究階段。年月30日前,各單位依據研究大綱,在充分調查研究的基礎上形成初稿,并在一定范圍內開展討論,征求各級領導、有關部門和群眾的意見,對研究報告進行修改完善,在此基礎上,提交本單位專家審查組進行初審。
第三階段,上報階段。承擔單位根據討論和征求意見情況,結合專家審查組審查意見,對研究報告再修改再完善,經縣政府分管領導審定后,于年月5日前將研究成果以正式文件(含電子版)報縣“十二五”規劃編制工作領導小組辦公室。
林業科技成果轉化應用的主要方式
①政府驅動方式。以政府行為為主體,通過政府的投入和宏觀管理,由有關科技人員具體組織和實施科技成果轉化,如組織實施各類推廣計劃項目等;②自主轉化方式。以成果提供方為主體,以自己的科研成果為基礎,相對獨立地進行成果轉化;③工程項目推動方式。以天然林保護工程、退耕還林工程、長江防護林工程、速生豐產林工程、林業血防工程等重大工程項目為載體,開展林業科技成果轉化應用工作;④合作開發方式。由科研單位提供科研成果,由政府或企業提供資金共同開發,通過雙方共同的努力,實現科技成果的轉化;⑤科技服務方式。通過小康工作隊、科技下鄉、科技特派員、科技培訓等形式,科技直接服務林業建設;⑥引進、吸收、消化方式。以企業為主體,通過引進國內外先進的科研成果或設備,提高產品科技含量或開發新產品。
湖北省林業科技成果轉化的主要制約因素
1運行機制不健全,轉化動力不足
①對林業科技成果轉化的認知不深刻。一些地方對林業科技成果轉化工作重視不夠,政策落實不力;②林業科技成果轉化渠道不暢。主要是靠政府主管部門通過行政手段進行推廣應用,科研部門主動與生產單位結合的少,由于主要依靠政府部門,缺乏成熟的林業技術市場,資金融資渠道單一,很多成果因為轉化所需的人力、物力和經費不足而難以運用到生產一線和帶給廣大林農;③科技成果轉化投入不足。“重科研、輕轉化”的現象依然存在,科研機構和科研人員推廣科技成果的積極性遠沒有有效地調動出來。科技人員的待遇偏低、工作環境艱苦,導致工作不安心、知識更新緩慢,往往“身兼數職”或另謀出路,科研機構面臨人才的大量流失。
2科技成果推廣者職能作用沒有有效發揮
①林業推廣體系不健全。作為推廣體系中直接為農民服務、為生產第一線服務的最基層單位———鄉鎮林業站,經費嚴重不足,其職能形同虛設。很多推廣機構存在機構虛化、人員不到位、任務不明確、責任不落實現象。因項目難爭取、經費缺保障,各級林業科研機構經常面臨無項目、無經費的情況,日常辦公和科技推廣經費大多未納入財政預算,辦公設備陳舊、科研設施落后,不得不把主要精力放在解決自身發展難題上;②林業推廣隊伍不穩定,林業推廣人員素質不高,缺乏創新精神和創新能力;③人員數量少、后備力量差。如咸寧市林業系統科技人員只占林業職工總人數的18%,有些地方科技人員無法落實,其中35歲以下的科技人員少之甚少,約占科技人員總數的13%。
3林業科技成果應用者成果應用能力較差
①林業科技成果的成功轉化、生產率的提高,與林民素質關系極大,從事林業生產經營的林農,缺乏依靠科技提高林業經營水平的意識和能力,造成科技成果推而不“廣”;②林業企業產品單一,產品的科技含量低。依靠先進科技創造的增加值比重較少,我省林業企業產值中80%以上是反映原材料和勞動力價格或林業初級產品價值,精深加工產品很少。
4科技成果本身不成熟不配套,易于轉化但缺乏市場前景
①林業科研人員的科研選題受到政府目標的影響,對于林農的生產需求及市場對林業適用技術的需求缺乏了解。政府、林業科研、技術推廣人員的技術創新與推廣和林農的技術需求相脫節,供求矛盾凸顯;②易于轉化并有市場前景的林業科技成果缺乏,特別是新品種選育等能體現原始創新能力的科研成果十分缺乏;③林業科技成果單項技術多,技術配套性不強,這些成果難以大面積推廣應用。
新形勢下林業科技成果轉化的對策與建議
1優化林業科技成果轉化激勵機制
①對于林業科技成果轉化有突出貢獻的個人和團隊進行獎勵表彰,將科技成果轉化業績納入科技人員及有關組織管理部門入員的年度考核、晉升、獎勵的重要內容,使科技推廣人員的收入與其推廣成果所產生的效益緊密聯系起來,努力調動科技推廣人員的積極性和創造性;②給專職從事成果轉化及推廣服務的人員提供適宜的綜合保障,給予穩定的經費支持,解決他們職稱晉升、工資、福利以及自身的再學習培訓等困難;③結合林業科技成果轉化的特點,對以多種方式開發經營林業項目及示范基地的科技人員,各級林業部門可優先安排林業用地,實行優惠地價,適當延長項目用地的使用年限,優先安排采伐指標等予以扶持;④創新科技人員的服務方式。鼓勵其以辭職、兼職、在職承包等形式合理流動,允許其在完成本職工作的前提下實行彈性工作制,鼓勵離退休的科技人員創辦民營科技企業和科技咨詢服務中介機構。
2建立多方聯動的林業科技成果轉化體系
按照“穩定隊伍,完善設施,改善手段,提升能力”的指導思想,進一步加強省、市、縣、鄉四級科技推廣體系建設。發揮科研院所、高等院校、林業企業、學會、協會在科技成果轉化中的作用,逐步構建起以社會各方面力量廣泛參與,分工協作、服務到位、充滿活力的林業科技成果轉化體系。
3建立多元化的林業科技成果轉化投入保障機制
林業科研的公益性決定了政府財政是林業科技投入的主體,加快建立以政府為主導,社會力量廣泛參與的多元化林業科研投入體系,形成穩定的投入保障機制。一是繼續保持國家財政對林業科技投入的主體地位,各級政府應該把林業科技成果轉化推廣經費納入同級財政預算,用于新品種、新成果、新技術的推廣;二是加強林業企業對成果轉化的投入力度,對積極引進先進技術、開發新產品的企業,在立項、信貸、稅收方面應給予政策上的優惠,讓企業承載科技成果商品化和產業化的使命;三是積極發揮金融支持科技的功能,使金融界成為成果轉化的“孵化器”,通過建立科技成果轉化基金,健全風險投入機制,加速成果轉化速度。
4加強林業科技成果轉化人才隊伍建設
壯大科技人員隊伍,尤其是加強對年輕人員的引進,同時加強現有林業推廣人員的業務培訓,拓寬其知識面,使其成為既懂技術又懂經營管理、信息管理的復合型人才,提高林業推廣和成果轉化應用能力。
5加強林業科技管理,提升林業科技成果質量
①加強科研立項的前期論證,引導科技人員在市場和生產實踐中找課題,切實解決林業發展的實際問題,對那些技術先進、應用性強、有明顯經濟效益、并能自創條件盡快完成研究任務的選題優先批準立項;②加強項目過程管理,進行定期的檢查和督促,確保項目按期完成。根據林業生產的特點和林業科技發展的新動向,不斷完善研究方案,使研究成果不但價值高,而且易轉化。在成果鑒定時,嚴格按程序執行成果鑒定,決不讓不成熟的成果或沒有任何價值的研究結果通過鑒定;③完善與科技成果相匹配的標準和技術規程,提高成果的成熟性、配套性和適用性。
技術創新是一項站在已有的研究成果基礎上進一步發揮思維創造力、開拓創新的過程,研發人才、新技術成果的掌握與利用是提高科技攻關項目研發質量和水平的重要保障。一些技術創新成果的水平與價值不高,多多少少都存在如下一些問題。
1.1技術調研不足
“任何創新都必須建立在學習的基礎上。科學是全人類共同創造的財富,它在時間上有繼承性,在空間上有積累性[1]。”《簡明科學技術史話》的這段文字十分明確地指出了調研學習的重要性。一項技術研發工作起步于國內外相關技術情況的調研,需要了解和掌握研究進展和成果。因此,從某種意義上講,研發是一個重要的學習過程,調研、學習是技術研發的起點。通過技術調研分析,形成項目研發思路和攻關研究方案設計,確立研發目標,優化科技資源配置,集成已有研究成果,生產高效、高水平、高質量的研發成果。技術文獻調研充分與否,將影響整個項目的工作目標水平和研發工作效率。翻檢以往眾多項目開題設計報告,我們經常發現對項目技術狀況的描述篇幅不長,一般僅為概括性的,缺少對相關學科與專業技術進展的具體和準確描述。科技查新是對開題設計中的技術創新點一個重要參考依據,既可證明項目成果是否有創新,也能從中發現他人的研究成果,為自己提供借鑒[2]。但目前的項目開題設計報告中罕有附帶技術查新資料的,項目人員和管理人員也較少意識到項目開題設計時進行技術查新的重要性,導致這項工作受到忽視。由此可以看出,項目技術人員只從項目開題設計管理需要出發,單就研究內容和目標進行必要描述,埋頭在如何做好項目研究的計劃安排,對支撐項目研究的相關學科和專項新技術進展調研了解較少,這會錯失一些已有的可以應用和借鑒的研究進展和成果,降低了項目研究起點,甚至會重復不必要的技術研究工作,浪費人力物力資源,造成研究工作效率與效果不佳,最終科研成果的生命與價值也會受到嚴重影響。
1.2難以擺脫跟蹤模仿思維
我國石油工程技術長期以來是在跟蹤模仿國外技術的基礎上發展起來的,跟蹤模仿是一種后進趕先進的技術研發模式,在市場競爭越演越烈的今天,技術已成為競爭的最有力手段,技術上的封鎖與市場的限制也越來越強化,對跟蹤模仿式的技術研發帶來嚴重制約。因此,我國早就提出了引進消化吸收再創新的問題,其重點在于再創新。我國油氣企業面對來自各方的技術挑戰,必須努力實現技術創新,趕超先進,才能滿足公司發展的需要。技術引進消化吸收必須立足再創新,以推進技術進一步發展。油氣行業科技人員專業性強,互動較為活躍,行業專家或科技人員一般樂于關注同行或競爭對手的技術進展情況。在參加一些國內外技術交流與展示活動時,常會集中在同行或競爭對手公司的展臺前,進行觀摩與交流。由于視線聚焦在對手與同行的專業技術成果,創新思維往往會受到影響,技術創新中難以跳出已有的技術框框,一些技術研究雖就此得到一些借鑒和參照,但也經常因為有些關鍵技術相似而受到異議和詬病。甚至我們的一些創新技術研究竟然以應用較為廣泛的同類技術作為標準,來肯定或評價研究成果。不以實際研究結果或現場應用效果評價自身的創新技術,導致真正的創新技術可能被誤導,引起技術方向性錯誤,進一步束縛了創新研究。總之,我們的研發思維和創新工作一時還難以擺脫跟蹤模仿的思維定勢。
1.3對外技術合作不足
對外合作是一種以我為主、取長補短、加快研究進程、提高研究質量和效率、提升研究水平和成果價值的重要手段,在公司以往重大技術研發工作中發揮了重要作用,垂直鉆井系統和隨鉆電磁波測井的研制工作與國外公司的合作取得顯著成效,大大加快了我們的國產化進程。中國石油集團鉆井工程技術研究院在研制鉆機頂部驅動技術裝備過程中就曾提出“采用中國人的智慧、全球資源,打造北石頂驅”的口號,吸納了很多國際知名廠商的產品和配件,形成了目前赫赫有名的“北石頂驅”。但我們在追趕國際先進技術、加大自主創新技術研究的科技創新工作中,對外合作力度和領域還明顯不足,同時還存在需要注意的兩個問題:一是不積極開展對外技術合作。少數科研單位和技術人員習慣于能做的都做,而不考慮該做不該做,對項目研發工作實行大包大攬,不能充分吸納外部優勢資源和技術特長,彌補自身不足,造成項目研究工作效率低下,整體成果水平不高。在專家鑒定或驗收意見中常常可以見到成果某某部分或某單項技術處于領先水平的評語,這既是專家一種婉轉表達肯定的方式,也說明我們的研究工作沒有在整體上進行系統優化設計,在每個技術環節未能都實現內外部資源優化配置、優勢技術集成,從而導致科技成果的整體水平難以獲肯定評價,科研成果競爭力不強,應用價值也因此打了折扣。二是對外合作實行“大撒手”。科研項目全部或主體技術研究外包給一些科研機構,自身的科技人員不介入項目研究工作。項目研究結束,而實際技術卻依然掌握在他人手里,沒有實現自主知識產權的目標,或者只有名義上的知識產權,不能實際控制和掌握關鍵技術,無法擺脫外部關鍵技術的束縛與限制,也難以實現后續研究與升級。
1.4忽視非關鍵技術環節
一些技術裝備與儀器研究成果在研究、試驗與現場應用中,經常發現一些非關鍵技術環節的問題,導致研究進程遲緩或技術評價不高。例如,在一些井下儀器或工具研究中,曾經發現外購密封圈不合格問題,導致下井儀器被迫中斷實驗或應用。在柴油機產品性能指標對比上,僅是重量問題,引起用戶的一些詬病。一些重要設備與儀器用的高溫高壓電子部件質量不穩定,造成試驗研究失敗。同時對重要設備的表面處理、儀器的電子線路、液體線路的設計與梳理等一些細小環節不重視,給人們一些毛糙、凌亂的觀感,影響了設備與產品的形象。這些并非主要技術原理、方法和工藝技術自身問題,而是非技術因素影響了研究成果的認定和評價,也延誤了研究的時間和效率,實在得不償失。公司在測井設備研制過程中,曾經專題開展儀器可靠性研究,將儀器研制與應用過程中發現的上百個問題,分門別類地研究分析,針對性采取補充原理方法研究、改進儀器設備設計方案、加強外購器件檢測環節、提高質量控制標準等多種方法加以解決。最終,研制的儀器設備煥然一新,大幅提高了儀器的可靠性和應用成功率,獲得用戶好評。
2關于創新思路與方式
科技創新是一項極具挑戰性的工作,是聚集人類智慧與思想的探索活動,活躍的思想、縝密的思考和理性的創新方式在技術創新中具有重要地位。因此,要十分重視創新思想與思維方式的培養,科學合理運用科技創新方式,推動技術創新工作取得更好效果。
2.1積極調動創新性思維
“近代科學興起的突出特征是思想獲得解放[1]”。探索創新的科技人員首先要有創新的思想,隨時隨地思考如何實現創新;沒有思維的突破就不可能有科學技術上的創新突破。在技術創新實踐中,要靈活運用如下5種思維模式:一是引入式聯想思維,即如何把“你”用在我這里。對待所獲取的新技術信息和新技術成果,細心琢磨如何把它引入到自己的創新技術里,成為創新技術的一個亮點。二是外向式尋求思維,即我要如何尋找到這樣的“你”。依據創新技術的需要,對外尋找合適的材料、產品、部件和相關技術成果,形成自身創新性技術。三是借鑒式同理思維,即通過一些創新技術原理或模型的啟發,或直接借鑒相同原理或模型,拓展自身方法創新和概念設計,從而獲得技術創新。四是集成式設計思維,即不斷思索如何將已有的新技術有效結合,形成一種新功能或新用途的應用技術,達到集成式創新的目的。五是重點突破式思維,即在技術創新總體設計思想上,時刻把關鍵技術的解決放在首位,以關鍵技術創新帶動總體技術的創新,通過集中各種資源對關鍵技術的研究攻關,取得核心技術的實質性突破,從而達到技術創新的目的。因此,實現技術創新,需要打破盡我所能、埋頭苦干的思維定式,活躍思維,多元創新,首先要有思想與思維模式創新。
2.2綜合應用科技創新方式
從形成的科研成果看,技術創新方式通常歸納為3種方式,即:原始性創新、集成性創新和引進消化吸收再創新。其根本在于采用不同方式去達到創新的目的。高等院校和專業研究機構的科研人員一般注重技術機理與科學方法,多開展基礎性和原理性的研究,即原始性創新為主,以技術專利等成果為載體,具有科研成果的完整自主知識產權。企業和生產單位科技人員多從解決實際問題角度出發,更多地進行應用技術研發和應用研究,以集成性創新和引進消化吸收再創新為主,以形成應用技術為載體,通常擁有技術的不完整知識產權。技術創新從研發到應用形成一條產業鏈,集合大量的各類科技人才開展研究與實驗,相互傳遞研究成果,從而完成一項創新技術的研發與轉化應用。從這條產業鏈看,基礎學科研究與前沿技術發展帶來關鍵技術進步,而關鍵技術的進步與集成推動了應用技術創新。在一項應用技術創新過程中必然凝集原始性創新、集成性創新和引進消化吸收再創新3種方式的創新成果。沒有原始性創新,也就沒有集成性創新的基礎,更沒有以參照和學習為前提的引進消化吸收再創新的途徑。因此,三種科技創新方式不是孤立的,而是在具體實踐中綜合應用、優化結合的,既不要因為片面強調自主知識產權而突出堅持原始性創新方式,過多包攬不擅長的基礎性研究和不專長的專業技術工作,也不因采用集成式創新或引進消化吸收再創新而完全依賴外部技術資源,忽略應該開展的應用基礎研究與擁有自主知識產權的關鍵技術研究。從企業研發需求定位和提高技術創新效率看,以集成性創新為主,把握核心技術的知識產權,適當開展關鍵技術的基礎原創性研究和關鍵技術的超前研究,夯實技術基礎,在新學科與創新技術領域,適時采用引進消化吸收再創新方式,提高專業技術創新起點。尤其是當今新學科、新技術發展迅猛,學科與技術專業化程度越來越高,我們相對薄弱的專業技術領域和不熟悉的關鍵技術也越來越多,更應加強引進消化吸收再創新工作。油氣企業科技創新更多的是要把握應用技術創新環節,靈活運用3種創新方式,傳承基礎與前沿技術研究成果,吸納和集成新技術,這對油氣領域的關鍵技術研究和創新尤為重要。
3幾點認識與建議
3.1開闊視野,培養創新前瞻性
正確判斷科學發展的趨勢和掌握新技術動態,對前瞻性科技創新至關重要。“處在現代社會的人,如果一點也不知道科學發現的情況,一定會覺得不妥,感到沒有能力判斷問題的性質和提出解決的途徑[3]。”當今新技術爆發性增長,大量創新性研究成果進入到應用技術階段,為各領域技術進步提供了強力支撐。加強技術信息的收集和掌握,通過活躍的技術交流和廣泛的技術調研,了解當今技術創新的最新進展和發展趨勢,對科技人員的前瞻性創新思想的培養和取得突破性技術創新成果十分重要。從當前技術領域最新研究成果和發展趨勢看,一些新技術發展對油氣行業技術創新與發展將會帶來重要影響,其中包括:一是當今材料研究領域最為熱點的石墨烯材料,被譽為新興產業中的新興材料。目前石墨烯應用前景比較明朗的產業領域有:電子材料、散熱材料、環保監測、生物醫學等。納米材料研究進步顯著,澳大利亞科學家新研制出一種由氧化鉬晶體制成二維納米材料,可望成為電子產品的標準材料。材料研究呈現各類環境性能更優異、規模尺寸更微觀、各種敏感特性更突出的特點。二是計算機與信息技術發展最為迅速。美國斯坦福大學建成世界第一臺碳納米管計算機,由此可以制造出體積更小、速度更快、價格更便宜的新一代電子設備。布里斯托爾大學研究人員開發出一種超觸覺系統,能讓用戶在一個交互界面上體驗到多觸點的觸覺反饋,而無需與設備發生實質性接觸。這種系統將顛覆目前人機交互系統狀況。計算機與信息技術發展呈現硬件更小型化、存儲大容量化、通信高速大通道、大數據信息簡單高速處理化、系統互動便捷、友好化趨勢。三是電池能源技術發展將不斷改變能源消費的方式和成本,沖擊傳統能源產業,也會打破人們對電能應用的技術束縛。法國新能源集團成功研發了一種低成本透明薄膜,可以安裝在觸摸屏表面,將電子產品的透明外殼變成太陽能電池。西班牙研究出石墨烯電池,其使用壽命是傳統氫化電池的4倍、鋰電池的2倍。用它來提供電力的電動車最多能行駛1000km,而將它充滿電只需要不到8分鐘的時間。電池技術研究趨向體積更小、重量更輕,呈現環保便于攜帶、容量大便于充電、小規模大能量的現象。跟蹤和了解這些新技術發展趨勢,密切關注其應用研究成果,有助于我們更前瞻性地部署技術創新,準確地把握和判斷新技術推動下的油氣專業技術發展的未來。
3.2注重與中小創新企業的科技合作
技術合作是實現科技創新的高效途徑,通過科技合作,傳承研究進展和成果,集成應用各學科與技術的研究成果,實現技術創新發展。油氣行業涉及廣泛的應用技術領域,與基礎學科核心技術成果聯系緊密。聲、磁、電、熱學等基礎研究進展直接推動油氣地球物理勘探技術進步,也與油、氣、水及巖心測試分析技術發展關系密切。新材料、電子技術、信息技術、自動控制技術等與石油鉆井、作業機械裝備、控制儀器和井下工具進步關系明顯。隨著科技發展,學科分類越來越細,技術劃分專業化程度越來越高,跨學科與技術門類的技術創新成為一種趨勢,客觀形成技術研發合作的要求。實際工作中,我們組織實施的對外技術合作項目,也取得了較好的合作效果,成為企業自主技術創新的重要支撐。在技術創新的合作過程中,我們一直較為重視與一些大型公司的合作發展,與不少大型跨國公司和知名企業建立了戰略合作伙伴關系,也開展了一些科技合作項目。但創新應用技術需要的關鍵技術與部件一般屬于專業性強的技術成果和小批量技術產品,適合中小企業或創新性專業技術公司研究,如一些高溫集成芯片和耐溫耐壓電子器件,甚至一些探測用敏感材料等。在油氣領域重要儀器設備上,這些關鍵部件往往具有極其重要的作用,可能決定項目研究成果的價值與成敗。當今,一些較小規模的專業公司掌握了一些高精度、高技能加工人才和手段,已成為國際性大公司在技術創新上不可或缺的戰略合作伙伴。我們要打破同行技術封鎖,實現技術創新,必須要加強技術合作,尤其是重視與一些專業性小公司合作,可以提供更加優異的專項技術支持,從而獲得意想不到的驚喜。
3.3把握好油氣技術發展的需求
重大技術創新或發明并非都是時尚的“高大上”,世界發明前100名排行中,首列第一個的是“輪子”,看起來很不起眼,但由于人們生活的強烈需求,導致車輪的發明與應用,改變了世界。我們可以看到,許許多多發明或發現就是滿足人們生活的簡單用品[4]。也正是這些普通的生活需求,驅使人們發明創造,逐步提高了人們的生活質量,滿足了人們利用自然、改造自然、享受自然的生活目標。當今技術發明創造日趨復雜,但需求導向的創新方向沒有變化。立足油氣業務自身發展條件與環境,要清醒地認知和解決應用技術需求問題,不迷失于眼花繚亂的新技術世界。通常,我們要面對高溫高壓環境和狹窄的物理空間,需要解決高溫高壓材料、電子芯片及器件問題、小空間大能源的技術問題、微小型的儀器與機械工具的技術問題;面對復雜多變的儲層地質條件和流體性質,需要提高參數采集與復雜信息處理技術的準確性問題,需要發現或發明新的信息采集技術,需要應用大通道的信息傳輸技術與大數據處理技術;面對各類油氣勘探、開發與煉油化工各環節需求的工作液體與化學藥劑,需要高效、環保、低傷害、低成本的配方與復配技術;面對艱苦簡陋的作業環境、偏遠的礦區與崎嶇的道路交通條件,需要提高設備材料性能和自動控制系統技術,減少人員勞動強度,提升技術裝備的可靠性和操控性,提高大型設備自動化、可遷移性和安裝靈活性。同時,我們也要把握一些軟硬件技術發展趨勢,如專業應用軟件系統由專業功能化向綜合集成多功能化發展,逐步形成大數據資源應用,可靈活拓展的系統平臺與專業功能模塊化的軟件技術。工具與設備由綜合多功能化向專業功能強化發展。減少設備故障和維護難度,增強工具的針對性和專用性,簡化設備與工具結構,配套先進的智能操控系統。這些需求與技術發展趨勢就是油氣行業科技工作者需要努力解決的問題和推進技術發展的方向,這些技術的本身要求我們必須時刻把握需求,關注相關技術的發展,進一步提升油氣領域專業技術進步。
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