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关键词:预约充电;阶梯函数;费率切换;分时计量计价;经济性对比
中图分类号:F407.471 文献标识码:A 文章编号:
国家“十二·五”规划明确提出,大力发展新能源产业,电动汽车作为重点扶持项目,已在北京奥运、上海世博会、广州亚运上纷纷亮相,工信部将北京、上海、深圳、杭州等25个城市定为新能源汽车试点城市,深圳、上海、杭州、合肥、长春等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作,补贴最高额度为6万元。在政策与需求的双重推动下,电动汽车频频亮相各大展会,巨大的市场要求我们电网公司务必要做好电动汽车充电基础设施建设工作。因此,有必要结合电网运行的特点,充分吸收国际先进理念,展开电动汽车充电桩IC卡信息技术的探究,以满足日益增长的电动汽车充电需求和充电桩设施建设的矛盾。
电动汽车充电桩IC卡信息技术旨在解决电动汽车充电方式、付费方式、信息存储、数据管理、平衡用电负荷几个方面进行统一,尤其是在平衡用电负荷方面,采用分时计量计价函数,鼓励消费者夜间充电,大规模投入使用后,削峰填谷作用明显。本文分别从国内外研究现状、系统研究需求、研究目标、技术方案、研究方案等方面进行了探究。
1国内外充电设施研究现状
1.1电动汽车发展现状
汽车作为现代社会化大工业的产物,为推动人类文明向前跃进做出了巨大的贡献,给人类的生活带来了舒适和便捷。根据联合国的统计数据显示,目前汽车的耗油量已占全部石油消耗的75%,同时也带来了巨大的环境污染。
要缓解这个日趋严重的问题,汽车工业必然向着环保、清洁和节能的方向发展,包括发展清洁替代燃料汽车和电动汽车。
电动汽车在环保、清洁、节能等方面占据明显的优势,据相关统计,电动汽车在能量利用率比燃油汽车高7.5个百分点,污染物排量仅为普通内燃机车的2-8%,基本无污染物排放。电动汽车具有无(低)污染物排放、噪音低、能效高、维修及运行成本低等优点,它的广泛普及将是缓解大气环境污染和能源紧缺的最有效方式之一。
1.2国外电动汽车充电设施发展状况
目前,美国、日本、以色列、法国、英国等国家都已开始建设各自的电动汽车充电设施,主要以充电桩为主。美国国土辽阔,且各州独立性较强,在电动汽车及其充电设施设想上各州有所不同,加利福尼亚州、弗吉尼亚州等地都开展了充电设施的建设。其中加州的建设力度最大,由“美好空间项目”公司与加州北部的旧金山、奥克兰和圣何塞等城市的政府联手建设,将于2012年在上述城市的所有居民区、商厦、停车场和政府大楼安装充电桩,以方便电动汽车驾驶者随时为汽车充电。该公司还将在上述地区兴建电池更换站,以方便长途驾车者随时更换电池,项目计划总投资达10亿美元。此外,美国第一太阳能公司(SolarCity)在加州101高速公路上建造了5个充电站。每个充电站能够提供240V、70A快速充电服务,能够在3.5h内为特斯拉纯电动汽车充满电。
1.3国内电动汽车充电设施发展状况
多年来,国家政策引导下,我国在电动汽车、充电电池、直流电机等领域取得了突破性进展,国内多家汽车公司,如比亚迪,万向集团,上汽,奇瑞等均研发出电动汽车,并在奥运场馆、多个城市的公交线路已经投入运行。电动汽车研发技术已经趋于成熟,多家汽车公司已经具备批量生产能力,多款电动汽车已经上市。为推进我国节能环保汽车的技术进步,促进汽车工业产业升级,国务院颁布《汽车产业调整振兴规划细则》,“逐步实现国产电动汽车产销规模”堪称是对纯电动车产业化的最大支持。在加速电动汽车充电站布局和建设中,国家电网、中石化、中海油、南方电网、中石油等大型央企纷纷发挥自身优势,均在全国范围内开始为充电站桩建设献力。
2电动汽车充电桩IC卡信息技术的研究需求
2.1用户充电需求分析
汽车充电不同加油,需要的时间厂,且环境多为无人值守。目前,充电结算的方式主要有,刷卡、投币、插卡三种方式。投币式充电,需要人工经常回收硬币,增加人工成本,硬币留着无人值守的充电桩内也不安全,另外,还不能找补,在电动汽车充电的应用上不合适。插卡式充电,因长时间用户不在现场,带有金额的卡插在设备上,会增加不安全感。刷卡式充电,卡随身携带,充点电后再次刷卡结账,操作方便简单,账户安全可靠,汽车充电桩更合适采用刷卡式充电模式。
电动汽车为上班族提供了一个清洁、环保、便捷、节俭的交通工具,82.5%的上班族用车习惯是公司——家之间两点往返,车辆停放时间长,使用时间短,100公里续航里程足够满足用户当日使用,这个群体需要更可靠、更实惠、更经久耐用的充电方式。17.5%的上班族除了上下班的需要,周末喜欢自驾游,这个群体,除了满足正常的充电需求外,还需要提供快速补充电能的解决方案。
2.2解决办法
要求可靠、实惠、经久耐用的用户,需要交流慢充的充电方式,根据用户的使用习惯,可分为自动充电、按时间充电、按金额充电、预约充电四种模式。
自动充电是一种最简单快捷的充电方式,通过充电桩与电池取得联系获取充电信息和充电状态,当电池充电电量饱和的时候自动断开充电电路,完成一次充电的过程。另外,在充电桩内部增加传感器,判断充电的电压电流,形成一套自身的判断电路,避免通信干扰造成的错误数据对充电过程的干扰,有效杜绝过充电对电池造成的不可恢复的损害,有效保护电池,提高电池的使用寿命。
按时间充电模式,临时补充电能的最佳方式,利用充电曲线达到稳态前的快速爬坡状态,对电池的电能进行及时的补充,是用户在紧急补充电能状态下的最佳解决方案。
按金额充电模式,为用户量身定制的充电功能,一些喜欢消费计划的用户可以使用此充电模式方便自己理财账户,让用户有一种VIP式服务的感受。
预约充电功能是针对平衡用电负荷开发的充电方式,启用预约充电功能用户车辆充电进入管理模式,系统会自动计算低电价切换时间,进入电价切换时候自动进行充电,为用户节省了开支又协助电网完成削峰填谷的一种充电方式。
需要快速补充电能的用户,可以有快速充电和换电两种方式,本文着重就适合大多数用户需求的慢充进行讨论。
3电动汽车充电桩IC卡信息技术的研究目标及经济指标
3.1研究目标
通过开发电动汽车充电桩IC卡刷卡操作系统,实现电动汽车充电桩IC卡刷卡付费、电费计量等功能,以适应电动汽车产业发展的市场需求。
主要目标:
3.1.1完成一套使用IC卡刷卡操作的电源管理系统,能对充电进行过程管理,有效控制意外造成的过充电对电池形成的不可恢复的损伤,提高充电质量,全面保护电池,最大限度保证电池使用寿命;
3.1.2实现电动汽车在充电时,能够按需完成自动充电、按时间充电、按金额充电及预约充电功能。
3.1.3特别在预约充电功能上,能够利用峰谷电价差值,在夜间用谷值电价对电动汽车进行充电,达到对电网的合理利用,减少电网基础设施的投入,又能满足电动汽车充电的需要。达到鼓励消费者夜间充电,协助电网完成用电负荷的平衡目的。使新技术达到本地充电桩配套的技术要求,提升电动汽车动力电池充放电关键部件使用寿命,保持动力电池的安全和性能水平,为各类新能源汽车充电及其推广应用提供先决基础条件。
3.2经济指标
使用费用经济性对比(以传统汽油车1.4L排量车辆计算)
注:汽车按年平均行驶里程27000公里计算
从上表中可以看出,在汽车排量相等的情况下,使用电动汽车平均每年的费用在白天充电时比传统汽油车省17280-4374=12906元,在夜间充电时比传统汽油车省17280-1749.6=15530.4元,使用分时段计价、计费经济性非常突出。
4电动汽车充电桩IC卡信息技术的研究方案
4.1技术构架
4.2功能设计
交流充电桩有三种充电方式,用户刷卡输入密码正确即进入充电方式选择界面。在此之前,如充电电缆松动或未插入,或者急停按钮按下,屏幕上方会动态显示故障原因及LED灯闪烁警示。充电桩设置了四种充电方式:自动充电、预约充电、按金额充电及按时间充电。
4.2.1自动充电
进入充电界面后,界面显示有启用充电和取消两个按钮。选择启用充电,触发充电开关开始充电。
4.2.2预约充电
使用预约充电功能,如果在低电价时段则自动开始充电,如果在高电价时段,则进行等待切换费率时段再进行充电。
4.2.3按金额充电
选择按金额充电,进入输入金额界面,用户可根据个人需求设定充电金额,启用充电。
按时间充电
4.2.4选择按时间充电
进入输入时间界面,用户可按个人需求设定充电时间,启用充电。充电过程中,如遇到充电电缆松动或者被拔下,抑或者急停按钮按下,充电过程立即结束。
结束充电之后,进入刷卡确认界面。该界面显示用户本次消费金额、本次充电度数及本次充电时间三个数据以便客户即使了解自己的消费。刷卡确认,充电过程结束。
5电动汽车充电桩IC卡信息技术的研究方案
5.1研究思路
5.1.1标准化
产品设计采用的技术标准文件:
接口采用GB/T20234.2-2011《电动汽车传导充电用连接装置第2部分:交流充电接口》
执行中国南方电网有限责任公司的《电动汽车充电设施通用技术要求》——Q/CSG11516.1-2010。
满足Q/SFKJ001-2012《电动汽车交流充电桩》,备案登记号:450200-3570。
充电桩产品具备一致性与通用性,可以满足网区内电动汽车即插即用。
5.1.2专题研究
为确保项目的实施,在环保、节能、安全方面采取了有效的措施,产品的生产主要涉及机电加工制造,通过上下游的产业链方式,形成专业的工序分工协作。充电桩体和表面的油漆涂装是通过专业的配套厂家完成,有效地避免了环境污染和生产安全的风险,产品的设计开发、核心技术部分及电器组装、调试等技术含量较高部分有我公司完成,这样不但大大的提高产品的生产效率,同时也减少应设备的重复增加而导致的资源浪费。产业链的形成以及专业化加工能力的提高,形成资源节约型合作体系,有力于社会资源的有效利用。
5.2研究重点
项目研究的关键技术包括:过充过放保护系统、预约充电系统、分时计量计价函数、IC卡管理系统。
过充过放保护系统。在充电桩内部增加传感器,判断充电的电压电流,形成一套自身的判断电路,避免通信干扰造成的错误数据对充电过程的干扰,有效杜绝过充电对电池造成的不可恢复的损害,有效保护电池,提高电池的使用寿命。
预约充电系统。通过使用IC卡刷卡操作完成预约充电功能,能在费率较低的时段自动切换至充电模式。需要同步切换费率的时钟与设备时钟,需要使用电表的RS485通信,对电表信息进行读取。
分时计量计价函数。设计一个费率运算逻辑,当前电价是一个变量函数,函数值是一个受时间控制的阶梯函数。新一代智能电表具备分时计量功能,分时计量计价函数建立在电表高精度,高可靠性的计量基础上,通过编辑费率建立逻辑函数,在逻辑运算的基础上,结合数据库存储系统,实现分时计量计价函数。
6结语
“十二五”时期,是我县全面贯彻落实科学发展观,深入推进“科教立本、果畜富民、旅游兴眉、工业强县”四大战略,加快建设和谐昌盛新眉县的重要时期。科学编制“十二五”规划,是关系我县长远发展的一项重大任务,对于我县全面建设小康社会,加快推进社会主义现代化建设,具有十分重要的意义。为了扎实做好规划编制前期准备工作,深入分析“十二五”全县经济社会发展面临的形势和需要解决的突出问题,理清发展思路,为编制专项规划和规划纲要打好基础,根据中央、省、市关于“十二五”规划编制工作的总体要求,结合我县实际,现就开展“十二五”规划重大课题研究有关工作通知如下:
一、总体要求
以科学发展观为统领,准确把握国际国内宏观经济形势,以推动我县经济社会转型升级、实现率先跨越发展为目标,突出导向性、宏观性、政策性和针对性,深入研究“十二五”时期事关眉县全局和长远发展的重大课题,形成一批有深度、有影响、高水平、高质量的研究成果,为“十二五”规划编制工作提供有力支撑。
二、工作原则
(一)密切关注形势变化。关注当前国内外发展环境尤其是国际金融危机带来的深刻变化,研究分析国家宏观政策及《关中-天水经济区发展规划》颁布实施对我县发展带来的重要影响,分析判断我县经济社会发展趋势和面临的环境,提出我县中长期发展战略。
(二)突出产业转型升级。针对未来国内外形势的变化,提出我县经济社会转型升级的思路对策,特别是立足我县现有产业结构现状,研究提出资源深度转化、延伸产业链和提升价值链的目标、路径和举措。
(三)体现全面科学发展。以转变发展方式、落实科学发展观为方向,以结构调整、统筹发展、空间布局、节能减排、民生保障为重点,研究提出全县经济社会发展目标和对策举措。
(四)坚持改革创新引领。关注体制机制对经济社会发展的制约,提出推进重点领域和关键环节的改革思路,如资源配置改革、财政体制改革、收入分配体制改革、社会管理体制改革等,突出创新能力建设这一核心,健全完善以企业为主体的科技创新体系,加快创新型社会建设。
(五)注重区域功能布局。关中-天水经济区是国家功能区规划的重点发展区域。要紧密结合国家和省上的功能区布局规划,突出眉县区域发展功能,使眉县的发展与国家及省、市的区位功能定位相协调、相一致,研究提出相应的战略措施。
三、课题内容
对全县国民经济和社会发展第十二个五年规划重大课题进行研究,是在规划编制前期工作中充分用好社会智力资源、凝聚社会智慧的有效途径,有利于提高规划编制工作的社会参与度,有利于增强规划本身的科学性,也有利于形成全社会共谋眉县未来发展的合力和氛围,对编制“十二五”规划具有重要意义。为切实做好重大课题研究工作,根据“十一五”规划实施情况和我县未来发展的形势和任务,围绕思路目标、基础设施、产业结构、改革开放、资源环境、社会民生等领域,提出了重大研究课题35项,由各相关部门依据各自职能开展调查研究。(具体课题名称、研究重点及承担单位安排表附后)
四、相关要求
(一)紧紧围绕“十二五”规划编制工作需要,突出事关全局发展问题,突出战略发展问题,突出宏观性、政策性方面问题,从中长期发展战略的高度,找准问题,理清思路,并提出针对性和操作性强的政策措施。
(二)课题研究要做到理论和实践相结合、调查研究和资料分析相结合、定性分析和定量分析相结合,切实提高成果的真实性、科学性、前瞻性和实用性。
(三)课题研究成果要结合眉县经济社会发展实际,能直接为制定“十二五”时期国民经济和社会发展思路、起草“十二五”规划《纲要》服务。
(四)课题研究及各专项规划由承担单位负责完成,也可委托或与具有相应研究水平的科研院所等机构共同完成。
(五)课题完成后,根据省、市安排和县“十二五”规划编制工作领导小组办公室的统一部署编制各专项规划。
五、工作安排
(一)成立机构
成立以县委书记为顾问,县长为组长,县委常委、常务副县长为常务副组长,县委常委、副县长为副组长,县级相关部门主要负责人为成员的“十二五”规划编制工作领导小组。领导小组下设办公室,办公室设在县发展计划局,县发展计划局局长兼任办公室主任,负责规划编制工作的总体指导与综合协调。各承担任务单位根据分工开展工作。
(二)组织实施
各部门组建规划编制工作机构,具体负责本行业、本单位“十二五”规划编制工作,同时组建由本行业、本系统学者、专家、业务人员、专业技术人员参与的“十二五”规划及重大课题专家审查组,各项研究成果及专项规划均须经专家审查组审查通过。
(三)经费保障
由县财政列支规划编制专项经费,确保此项工作顺利开展。
(四)工作内容和时间要求
第一阶段,准备阶段。年月15日前,各单位要组建研究班子,提出具体研究方案和详细研究大纲,经本单位专家审查组讨论后,报县“十二五”规划编制工作领导小组办公室进行衔接。
第二阶段,研究阶段。年月30日前,各单位依据研究大纲,在充分调查研究的基础上形成初稿,并在一定范围内开展讨论,征求各级领导、有关部门和群众的意见,对研究报告进行修改完善,在此基础上,提交本单位专家审查组进行初审。
第三阶段,上报阶段。承担单位根据讨论和征求意见情况,结合专家审查组审查意见,对研究报告再修改再完善,经县政府分管领导审定后,于年月5日前将研究成果以正式文件(含电子版)报县“十二五”规划编制工作领导小组办公室。
林业科技成果转化应用的主要方式
①政府驱动方式。以政府行为为主体,通过政府的投入和宏观管理,由有关科技人员具体组织和实施科技成果转化,如组织实施各类推广计划项目等;②自主转化方式。以成果提供方为主体,以自己的科研成果为基础,相对独立地进行成果转化;③工程项目推动方式。以天然林保护工程、退耕还林工程、长江防护林工程、速生丰产林工程、林业血防工程等重大工程项目为载体,开展林业科技成果转化应用工作;④合作开发方式。由科研单位提供科研成果,由政府或企业提供资金共同开发,通过双方共同的努力,实现科技成果的转化;⑤科技服务方式。通过小康工作队、科技下乡、科技特派员、科技培训等形式,科技直接服务林业建设;⑥引进、吸收、消化方式。以企业为主体,通过引进国内外先进的科研成果或设备,提高产品科技含量或开发新产品。
湖北省林业科技成果转化的主要制约因素
1运行机制不健全,转化动力不足
①对林业科技成果转化的认知不深刻。一些地方对林业科技成果转化工作重视不够,政策落实不力;②林业科技成果转化渠道不畅。主要是靠政府主管部门通过行政手段进行推广应用,科研部门主动与生产单位结合的少,由于主要依靠政府部门,缺乏成熟的林业技术市场,资金融资渠道单一,很多成果因为转化所需的人力、物力和经费不足而难以运用到生产一线和带给广大林农;③科技成果转化投入不足。“重科研、轻转化”的现象依然存在,科研机构和科研人员推广科技成果的积极性远没有有效地调动出来。科技人员的待遇偏低、工作环境艰苦,导致工作不安心、知识更新缓慢,往往“身兼数职”或另谋出路,科研机构面临人才的大量流失。
2科技成果推广者职能作用没有有效发挥
①林业推广体系不健全。作为推广体系中直接为农民服务、为生产第一线服务的最基层单位———乡镇林业站,经费严重不足,其职能形同虚设。很多推广机构存在机构虚化、人员不到位、任务不明确、责任不落实现象。因项目难争取、经费缺保障,各级林业科研机构经常面临无项目、无经费的情况,日常办公和科技推广经费大多未纳入财政预算,办公设备陈旧、科研设施落后,不得不把主要精力放在解决自身发展难题上;②林业推广队伍不稳定,林业推广人员素质不高,缺乏创新精神和创新能力;③人员数量少、后备力量差。如咸宁市林业系统科技人员只占林业职工总人数的18%,有些地方科技人员无法落实,其中35岁以下的科技人员少之甚少,约占科技人员总数的13%。
3林业科技成果应用者成果应用能力较差
①林业科技成果的成功转化、生产率的提高,与林民素质关系极大,从事林业生产经营的林农,缺乏依靠科技提高林业经营水平的意识和能力,造成科技成果推而不“广”;②林业企业产品单一,产品的科技含量低。依靠先进科技创造的增加值比重较少,我省林业企业产值中80%以上是反映原材料和劳动力价格或林业初级产品价值,精深加工产品很少。
4科技成果本身不成熟不配套,易于转化但缺乏市场前景
①林业科研人员的科研选题受到政府目标的影响,对于林农的生产需求及市场对林业适用技术的需求缺乏了解。政府、林业科研、技术推广人员的技术创新与推广和林农的技术需求相脱节,供求矛盾凸显;②易于转化并有市场前景的林业科技成果缺乏,特别是新品种选育等能体现原始创新能力的科研成果十分缺乏;③林业科技成果单项技术多,技术配套性不强,这些成果难以大面积推广应用。
新形势下林业科技成果转化的对策与建议
1优化林业科技成果转化激励机制
①对于林业科技成果转化有突出贡献的个人和团队进行奖励表彰,将科技成果转化业绩纳入科技人员及有关组织管理部门入员的年度考核、晋升、奖励的重要内容,使科技推广人员的收入与其推广成果所产生的效益紧密联系起来,努力调动科技推广人员的积极性和创造性;②给专职从事成果转化及推广服务的人员提供适宜的综合保障,给予稳定的经费支持,解决他们职称晋升、工资、福利以及自身的再学习培训等困难;③结合林业科技成果转化的特点,对以多种方式开发经营林业项目及示范基地的科技人员,各级林业部门可优先安排林业用地,实行优惠地价,适当延长项目用地的使用年限,优先安排采伐指标等予以扶持;④创新科技人员的服务方式。鼓励其以辞职、兼职、在职承包等形式合理流动,允许其在完成本职工作的前提下实行弹性工作制,鼓励离退休的科技人员创办民营科技企业和科技咨询服务中介机构。
2建立多方联动的林业科技成果转化体系
按照“稳定队伍,完善设施,改善手段,提升能力”的指导思想,进一步加强省、市、县、乡四级科技推广体系建设。发挥科研院所、高等院校、林业企业、学会、协会在科技成果转化中的作用,逐步构建起以社会各方面力量广泛参与,分工协作、服务到位、充满活力的林业科技成果转化体系。
3建立多元化的林业科技成果转化投入保障机制
林业科研的公益性决定了政府财政是林业科技投入的主体,加快建立以政府为主导,社会力量广泛参与的多元化林业科研投入体系,形成稳定的投入保障机制。一是继续保持国家财政对林业科技投入的主体地位,各级政府应该把林业科技成果转化推广经费纳入同级财政预算,用于新品种、新成果、新技术的推广;二是加强林业企业对成果转化的投入力度,对积极引进先进技术、开发新产品的企业,在立项、信贷、税收方面应给予政策上的优惠,让企业承载科技成果商品化和产业化的使命;三是积极发挥金融支持科技的功能,使金融界成为成果转化的“孵化器”,通过建立科技成果转化基金,健全风险投入机制,加速成果转化速度。
4加强林业科技成果转化人才队伍建设
壮大科技人员队伍,尤其是加强对年轻人员的引进,同时加强现有林业推广人员的业务培训,拓宽其知识面,使其成为既懂技术又懂经营管理、信息管理的复合型人才,提高林业推广和成果转化应用能力。
5加强林业科技管理,提升林业科技成果质量
①加强科研立项的前期论证,引导科技人员在市场和生产实践中找课题,切实解决林业发展的实际问题,对那些技术先进、应用性强、有明显经济效益、并能自创条件尽快完成研究任务的选题优先批准立项;②加强项目过程管理,进行定期的检查和督促,确保项目按期完成。根据林业生产的特点和林业科技发展的新动向,不断完善研究方案,使研究成果不但价值高,而且易转化。在成果鉴定时,严格按程序执行成果鉴定,决不让不成熟的成果或没有任何价值的研究结果通过鉴定;③完善与科技成果相匹配的标准和技术规程,提高成果的成熟性、配套性和适用性。
技术创新是一项站在已有的研究成果基础上进一步发挥思维创造力、开拓创新的过程,研发人才、新技术成果的掌握与利用是提高科技攻关项目研发质量和水平的重要保障。一些技术创新成果的水平与价值不高,多多少少都存在如下一些问题。
1.1技术调研不足
“任何创新都必须建立在学习的基础上。科学是全人类共同创造的财富,它在时间上有继承性,在空间上有积累性[1]。”《简明科学技术史话》的这段文字十分明确地指出了调研学习的重要性。一项技术研发工作起步于国内外相关技术情况的调研,需要了解和掌握研究进展和成果。因此,从某种意义上讲,研发是一个重要的学习过程,调研、学习是技术研发的起点。通过技术调研分析,形成项目研发思路和攻关研究方案设计,确立研发目标,优化科技资源配置,集成已有研究成果,生产高效、高水平、高质量的研发成果。技术文献调研充分与否,将影响整个项目的工作目标水平和研发工作效率。翻检以往众多项目开题设计报告,我们经常发现对项目技术状况的描述篇幅不长,一般仅为概括性的,缺少对相关学科与专业技术进展的具体和准确描述。科技查新是对开题设计中的技术创新点一个重要参考依据,既可证明项目成果是否有创新,也能从中发现他人的研究成果,为自己提供借鉴[2]。但目前的项目开题设计报告中罕有附带技术查新资料的,项目人员和管理人员也较少意识到项目开题设计时进行技术查新的重要性,导致这项工作受到忽视。由此可以看出,项目技术人员只从项目开题设计管理需要出发,单就研究内容和目标进行必要描述,埋头在如何做好项目研究的计划安排,对支撑项目研究的相关学科和专项新技术进展调研了解较少,这会错失一些已有的可以应用和借鉴的研究进展和成果,降低了项目研究起点,甚至会重复不必要的技术研究工作,浪费人力物力资源,造成研究工作效率与效果不佳,最终科研成果的生命与价值也会受到严重影响。
1.2难以摆脱跟踪模仿思维
我国石油工程技术长期以来是在跟踪模仿国外技术的基础上发展起来的,跟踪模仿是一种后进赶先进的技术研发模式,在市场竞争越演越烈的今天,技术已成为竞争的最有力手段,技术上的封锁与市场的限制也越来越强化,对跟踪模仿式的技术研发带来严重制约。因此,我国早就提出了引进消化吸收再创新的问题,其重点在于再创新。我国油气企业面对来自各方的技术挑战,必须努力实现技术创新,赶超先进,才能满足公司发展的需要。技术引进消化吸收必须立足再创新,以推进技术进一步发展。油气行业科技人员专业性强,互动较为活跃,行业专家或科技人员一般乐于关注同行或竞争对手的技术进展情况。在参加一些国内外技术交流与展示活动时,常会集中在同行或竞争对手公司的展台前,进行观摩与交流。由于视线聚焦在对手与同行的专业技术成果,创新思维往往会受到影响,技术创新中难以跳出已有的技术框框,一些技术研究虽就此得到一些借鉴和参照,但也经常因为有些关键技术相似而受到异议和诟病。甚至我们的一些创新技术研究竟然以应用较为广泛的同类技术作为标准,来肯定或评价研究成果。不以实际研究结果或现场应用效果评价自身的创新技术,导致真正的创新技术可能被误导,引起技术方向性错误,进一步束缚了创新研究。总之,我们的研发思维和创新工作一时还难以摆脱跟踪模仿的思维定势。
1.3对外技术合作不足
对外合作是一种以我为主、取长补短、加快研究进程、提高研究质量和效率、提升研究水平和成果价值的重要手段,在公司以往重大技术研发工作中发挥了重要作用,垂直钻井系统和随钻电磁波测井的研制工作与国外公司的合作取得显著成效,大大加快了我们的国产化进程。中国石油集团钻井工程技术研究院在研制钻机顶部驱动技术装备过程中就曾提出“采用中国人的智慧、全球资源,打造北石顶驱”的口号,吸纳了很多国际知名厂商的产品和配件,形成了目前赫赫有名的“北石顶驱”。但我们在追赶国际先进技术、加大自主创新技术研究的科技创新工作中,对外合作力度和领域还明显不足,同时还存在需要注意的两个问题:一是不积极开展对外技术合作。少数科研单位和技术人员习惯于能做的都做,而不考虑该做不该做,对项目研发工作实行大包大揽,不能充分吸纳外部优势资源和技术特长,弥补自身不足,造成项目研究工作效率低下,整体成果水平不高。在专家鉴定或验收意见中常常可以见到成果某某部分或某单项技术处于领先水平的评语,这既是专家一种婉转表达肯定的方式,也说明我们的研究工作没有在整体上进行系统优化设计,在每个技术环节未能都实现内外部资源优化配置、优势技术集成,从而导致科技成果的整体水平难以获肯定评价,科研成果竞争力不强,应用价值也因此打了折扣。二是对外合作实行“大撒手”。科研项目全部或主体技术研究外包给一些科研机构,自身的科技人员不介入项目研究工作。项目研究结束,而实际技术却依然掌握在他人手里,没有实现自主知识产权的目标,或者只有名义上的知识产权,不能实际控制和掌握关键技术,无法摆脱外部关键技术的束缚与限制,也难以实现后续研究与升级。
1.4忽视非关键技术环节
一些技术装备与仪器研究成果在研究、试验与现场应用中,经常发现一些非关键技术环节的问题,导致研究进程迟缓或技术评价不高。例如,在一些井下仪器或工具研究中,曾经发现外购密封圈不合格问题,导致下井仪器被迫中断实验或应用。在柴油机产品性能指标对比上,仅是重量问题,引起用户的一些诟病。一些重要设备与仪器用的高温高压电子部件质量不稳定,造成试验研究失败。同时对重要设备的表面处理、仪器的电子线路、液体线路的设计与梳理等一些细小环节不重视,给人们一些毛糙、凌乱的观感,影响了设备与产品的形象。这些并非主要技术原理、方法和工艺技术自身问题,而是非技术因素影响了研究成果的认定和评价,也延误了研究的时间和效率,实在得不偿失。公司在测井设备研制过程中,曾经专题开展仪器可靠性研究,将仪器研制与应用过程中发现的上百个问题,分门别类地研究分析,针对性采取补充原理方法研究、改进仪器设备设计方案、加强外购器件检测环节、提高质量控制标准等多种方法加以解决。最终,研制的仪器设备焕然一新,大幅提高了仪器的可靠性和应用成功率,获得用户好评。
2关于创新思路与方式
科技创新是一项极具挑战性的工作,是聚集人类智慧与思想的探索活动,活跃的思想、缜密的思考和理性的创新方式在技术创新中具有重要地位。因此,要十分重视创新思想与思维方式的培养,科学合理运用科技创新方式,推动技术创新工作取得更好效果。
2.1积极调动创新性思维
“近代科学兴起的突出特征是思想获得解放[1]”。探索创新的科技人员首先要有创新的思想,随时随地思考如何实现创新;没有思维的突破就不可能有科学技术上的创新突破。在技术创新实践中,要灵活运用如下5种思维模式:一是引入式联想思维,即如何把“你”用在我这里。对待所获取的新技术信息和新技术成果,细心琢磨如何把它引入到自己的创新技术里,成为创新技术的一个亮点。二是外向式寻求思维,即我要如何寻找到这样的“你”。依据创新技术的需要,对外寻找合适的材料、产品、部件和相关技术成果,形成自身创新性技术。三是借鉴式同理思维,即通过一些创新技术原理或模型的启发,或直接借鉴相同原理或模型,拓展自身方法创新和概念设计,从而获得技术创新。四是集成式设计思维,即不断思索如何将已有的新技术有效结合,形成一种新功能或新用途的应用技术,达到集成式创新的目的。五是重点突破式思维,即在技术创新总体设计思想上,时刻把关键技术的解决放在首位,以关键技术创新带动总体技术的创新,通过集中各种资源对关键技术的研究攻关,取得核心技术的实质性突破,从而达到技术创新的目的。因此,实现技术创新,需要打破尽我所能、埋头苦干的思维定式,活跃思维,多元创新,首先要有思想与思维模式创新。
2.2综合应用科技创新方式
从形成的科研成果看,技术创新方式通常归纳为3种方式,即:原始性创新、集成性创新和引进消化吸收再创新。其根本在于采用不同方式去达到创新的目的。高等院校和专业研究机构的科研人员一般注重技术机理与科学方法,多开展基础性和原理性的研究,即原始性创新为主,以技术专利等成果为载体,具有科研成果的完整自主知识产权。企业和生产单位科技人员多从解决实际问题角度出发,更多地进行应用技术研发和应用研究,以集成性创新和引进消化吸收再创新为主,以形成应用技术为载体,通常拥有技术的不完整知识产权。技术创新从研发到应用形成一条产业链,集合大量的各类科技人才开展研究与实验,相互传递研究成果,从而完成一项创新技术的研发与转化应用。从这条产业链看,基础学科研究与前沿技术发展带来关键技术进步,而关键技术的进步与集成推动了应用技术创新。在一项应用技术创新过程中必然凝集原始性创新、集成性创新和引进消化吸收再创新3种方式的创新成果。没有原始性创新,也就没有集成性创新的基础,更没有以参照和学习为前提的引进消化吸收再创新的途径。因此,三种科技创新方式不是孤立的,而是在具体实践中综合应用、优化结合的,既不要因为片面强调自主知识产权而突出坚持原始性创新方式,过多包揽不擅长的基础性研究和不专长的专业技术工作,也不因采用集成式创新或引进消化吸收再创新而完全依赖外部技术资源,忽略应该开展的应用基础研究与拥有自主知识产权的关键技术研究。从企业研发需求定位和提高技术创新效率看,以集成性创新为主,把握核心技术的知识产权,适当开展关键技术的基础原创性研究和关键技术的超前研究,夯实技术基础,在新学科与创新技术领域,适时采用引进消化吸收再创新方式,提高专业技术创新起点。尤其是当今新学科、新技术发展迅猛,学科与技术专业化程度越来越高,我们相对薄弱的专业技术领域和不熟悉的关键技术也越来越多,更应加强引进消化吸收再创新工作。油气企业科技创新更多的是要把握应用技术创新环节,灵活运用3种创新方式,传承基础与前沿技术研究成果,吸纳和集成新技术,这对油气领域的关键技术研究和创新尤为重要。
3几点认识与建议
3.1开阔视野,培养创新前瞻性
正确判断科学发展的趋势和掌握新技术动态,对前瞻性科技创新至关重要。“处在现代社会的人,如果一点也不知道科学发现的情况,一定会觉得不妥,感到没有能力判断问题的性质和提出解决的途径[3]。”当今新技术爆发性增长,大量创新性研究成果进入到应用技术阶段,为各领域技术进步提供了强力支撑。加强技术信息的收集和掌握,通过活跃的技术交流和广泛的技术调研,了解当今技术创新的最新进展和发展趋势,对科技人员的前瞻性创新思想的培养和取得突破性技术创新成果十分重要。从当前技术领域最新研究成果和发展趋势看,一些新技术发展对油气行业技术创新与发展将会带来重要影响,其中包括:一是当今材料研究领域最为热点的石墨烯材料,被誉为新兴产业中的新兴材料。目前石墨烯应用前景比较明朗的产业领域有:电子材料、散热材料、环保监测、生物医学等。纳米材料研究进步显著,澳大利亚科学家新研制出一种由氧化钼晶体制成二维纳米材料,可望成为电子产品的标准材料。材料研究呈现各类环境性能更优异、规模尺寸更微观、各种敏感特性更突出的特点。二是计算机与信息技术发展最为迅速。美国斯坦福大学建成世界第一台碳纳米管计算机,由此可以制造出体积更小、速度更快、价格更便宜的新一代电子设备。布里斯托尔大学研究人员开发出一种超触觉系统,能让用户在一个交互界面上体验到多触点的触觉反馈,而无需与设备发生实质性接触。这种系统将颠覆目前人机交互系统状况。计算机与信息技术发展呈现硬件更小型化、存储大容量化、通信高速大通道、大数据信息简单高速处理化、系统互动便捷、友好化趋势。三是电池能源技术发展将不断改变能源消费的方式和成本,冲击传统能源产业,也会打破人们对电能应用的技术束缚。法国新能源集团成功研发了一种低成本透明薄膜,可以安装在触摸屏表面,将电子产品的透明外壳变成太阳能电池。西班牙研究出石墨烯电池,其使用寿命是传统氢化电池的4倍、锂电池的2倍。用它来提供电力的电动车最多能行驶1000km,而将它充满电只需要不到8分钟的时间。电池技术研究趋向体积更小、重量更轻,呈现环保便于携带、容量大便于充电、小规模大能量的现象。跟踪和了解这些新技术发展趋势,密切关注其应用研究成果,有助于我们更前瞻性地部署技术创新,准确地把握和判断新技术推动下的油气专业技术发展的未来。
3.2注重与中小创新企业的科技合作
技术合作是实现科技创新的高效途径,通过科技合作,传承研究进展和成果,集成应用各学科与技术的研究成果,实现技术创新发展。油气行业涉及广泛的应用技术领域,与基础学科核心技术成果联系紧密。声、磁、电、热学等基础研究进展直接推动油气地球物理勘探技术进步,也与油、气、水及岩心测试分析技术发展关系密切。新材料、电子技术、信息技术、自动控制技术等与石油钻井、作业机械装备、控制仪器和井下工具进步关系明显。随着科技发展,学科分类越来越细,技术划分专业化程度越来越高,跨学科与技术门类的技术创新成为一种趋势,客观形成技术研发合作的要求。实际工作中,我们组织实施的对外技术合作项目,也取得了较好的合作效果,成为企业自主技术创新的重要支撑。在技术创新的合作过程中,我们一直较为重视与一些大型公司的合作发展,与不少大型跨国公司和知名企业建立了战略合作伙伴关系,也开展了一些科技合作项目。但创新应用技术需要的关键技术与部件一般属于专业性强的技术成果和小批量技术产品,适合中小企业或创新性专业技术公司研究,如一些高温集成芯片和耐温耐压电子器件,甚至一些探测用敏感材料等。在油气领域重要仪器设备上,这些关键部件往往具有极其重要的作用,可能决定项目研究成果的价值与成败。当今,一些较小规模的专业公司掌握了一些高精度、高技能加工人才和手段,已成为国际性大公司在技术创新上不可或缺的战略合作伙伴。我们要打破同行技术封锁,实现技术创新,必须要加强技术合作,尤其是重视与一些专业性小公司合作,可以提供更加优异的专项技术支持,从而获得意想不到的惊喜。
3.3把握好油气技术发展的需求
重大技术创新或发明并非都是时尚的“高大上”,世界发明前100名排行中,首列第一个的是“轮子”,看起来很不起眼,但由于人们生活的强烈需求,导致车轮的发明与应用,改变了世界。我们可以看到,许许多多发明或发现就是满足人们生活的简单用品[4]。也正是这些普通的生活需求,驱使人们发明创造,逐步提高了人们的生活质量,满足了人们利用自然、改造自然、享受自然的生活目标。当今技术发明创造日趋复杂,但需求导向的创新方向没有变化。立足油气业务自身发展条件与环境,要清醒地认知和解决应用技术需求问题,不迷失于眼花缭乱的新技术世界。通常,我们要面对高温高压环境和狭窄的物理空间,需要解决高温高压材料、电子芯片及器件问题、小空间大能源的技术问题、微小型的仪器与机械工具的技术问题;面对复杂多变的储层地质条件和流体性质,需要提高参数采集与复杂信息处理技术的准确性问题,需要发现或发明新的信息采集技术,需要应用大通道的信息传输技术与大数据处理技术;面对各类油气勘探、开发与炼油化工各环节需求的工作液体与化学药剂,需要高效、环保、低伤害、低成本的配方与复配技术;面对艰苦简陋的作业环境、偏远的矿区与崎岖的道路交通条件,需要提高设备材料性能和自动控制系统技术,减少人员劳动强度,提升技术装备的可靠性和操控性,提高大型设备自动化、可迁移性和安装灵活性。同时,我们也要把握一些软硬件技术发展趋势,如专业应用软件系统由专业功能化向综合集成多功能化发展,逐步形成大数据资源应用,可灵活拓展的系统平台与专业功能模块化的软件技术。工具与设备由综合多功能化向专业功能强化发展。减少设备故障和维护难度,增强工具的针对性和专用性,简化设备与工具结构,配套先进的智能操控系统。这些需求与技术发展趋势就是油气行业科技工作者需要努力解决的问题和推进技术发展的方向,这些技术的本身要求我们必须时刻把握需求,关注相关技术的发展,进一步提升油气领域专业技术进步。
4结语