京硅智能施长云:以数字化撬动“开关”的千亿市场|九合portfolio
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自1864年熔断丝应用于海底电缆的保护,配电开关已有150多年的历史,主要作用是断电和保护,对负荷电流、过载电流和短路电流进行关合和开断。从早期的保险丝,到如今的空气开关,配电开关的结构越来越复杂,但大迭代却很缓慢,基本工作原理未发生变化,仍然是机械式的结构。
进入新的电气时代,在碳中和的背景下,5G基站、数据中心、建筑楼宇与轨道交通等行业的节能需求爆发,市场供电方式将从传统的交流配电转为直流配电。传统机械断路器由于开关速度慢、可使用频次低、拉弧严重等问题,无法满足直流配电的数字化场景需求。
九合被投企业京硅智能针对智能化的配电管理场景,对传统配电器件进行了颠覆式革新,成功迭代技术路线,在国内率先推出新一代智能固态数字开关,是国内唯一规模量产并落地的数字化配电企业。
九合认为,电力是人类社会和国民经济的基石,而数字配电开关是电力最基础的底层执⾏单元,能够⼴泛地应用于通信、交通、建筑、⼯业、新能源、数据中心等行业领域,在碳中和与数字化的大背景下,存在千亿级别的市场规模。
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新场景下,配电行业面临百年变局
新能源、新基建和能源物联网等场景,代表了新的电气化时代的来临,在配电方面也遇到前所未有的挑战。
例如新能源场景中,在2000V以下低压直流下,传统配电所使用的熔断丝、继电器、惰性气体等组合,很难达到高安全性,安装调试不便,成本也较高。
在新基建的场景中,5G基站的数量快速增长,能耗逐年加大,需要远程管控能耗,传统配电无法进行精细化的管理。
能源物联网则要求配电系统具备远程感知、定位、通讯和控制等多种功能,传统配电器件的解决方案非常复杂,并且难以进行数字化运维。
京硅智能创始人施长云曾是杭州一所研究院的院长,专注于半导体、传感器、算法等技术的发展,之前在配电企业担任了十年的总裁,作为配电行业的“老兵”,具备科研和产业的双重视角。
他很早就意识到,随着新能源、新基建的兴起,低压直流配电的需求已经展开。在国家“双碳”战略的助推下,2000V以下的直流配电进一步变成刚需。新场景的解决方案需要具有更优越的性能指标,包括更安全的灭弧方式、更快的分断速度、更长的电气寿命,以及更强大的功能组合,快速对环境和设备状态进行感知与响应。
与此同时,在供给侧,新材料及磁集成技术、功率半导体、可编程数字信号处理器技术,以及边缘智能、云计算、AI算法的技术日新月异的发展,出现了多功能芯片、小型化传感器等,使得跨代际的数字开关新品类成为可能。
2020年,施长云认为上下游共振的timing即将到来,从而创建了京硅智能,对传统配电器件的热磁式操作结构进行颠覆式革新,在国内率先推出了全新一代智能固态数字开关,大大提升了电网末端的智能网联化水平。
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软件定义硬件,固态数字开关实现跨代际提升
固态数字开关与传统机械式开关的原理完全不同,在功能上有跨代际的提升。机械式开关基于热磁原理,需要较大的电流才能驱动开关。而固态数字开关通过半导体进行通断,硅进铜退,本身没有电弧,不仅安全性更高,结构也更加简单。而且寿命高达千万甚至上亿次,而传统器件寿命仅有几千次到1万次。
同时,固态数字开关能精准的监测电流电压等数据,再通过软件的算法对电量进行计算,在远端App上调节开关的所有工作逻辑和参数,做到微秒级响应速度,比传统开关响应速度提升了万倍。
从运营角度看,固态数字开关也更加灵活和智能化,能根据用户场景,多维度、多逻辑的进行设置,进行精细智能的配电管理。如果希望任何时点的电流都不超过150 安,固态数字开关可以在149.9安的时候掐掉电流,这是传统开关不具备的功能。
通过硬件平台化、软件定义和边缘智能,固态数字开关集成了多种功能,可代替断路器、多功能仪表、电气火灾探测器、电表等器件,同时拥有更高的性价比。
在集成多功能的研发过程中,京硅智能进行了多学科融合创新。其中,半导体的定制封装、电磁力的仿真模拟、强电和弱点的二次融合、传感算法、微秒级控制等,都存在很高的技术壁垒。
同时,京硅智能运用新材料、新器件的跨界融合,创新的解决问题。根据施长云的介绍,京硅智能曾尝试了十几种新材料,研发出固态数字开关最佳的防雷方案。
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产业生态共融,商业化提速
除了多学科融合,京硅智能的客户价值主张还包括系统性的功能解耦和重构,这考验的是市场端和营销端融入产业生态的能力。比如5G基站的相关方包括运营商、通信基础设施服务企业、设备商等多个环节,生态里要共同解决的问题是如何更好的节能和降低成本。
需求并不是孤立的,其中一方的需求会影响到其他参与方的诉求。施长云认为,智慧化产品与以前纯功能性的产品有很大不同,如果想获得订单,要先与利益相关方的研发设计人员和工程应用人员一起坐下来,深入地探讨,到底怎么做是最合理的方案,制定产品标准。
过去两三年中,京硅智能与生态中的相关方做过多次充分的交流,理解场景和生态链的诉求,然后把系统性的功能解耦,根据各方诉求再重构,以design in的方式研发产品,使生态中的参与者更好的配合。
而这也是国内创业公司与国外厂商相比,拥有的巨大优势。中国是全球新能源新基建的制造基地,京硅智能可以近距离地从多种下游场景理解用户需求,更快的迭代产品,通过all in one的技术把多种功能融合到一起。
所以,京硅智能的产品真正深入到行业中,与行业龙头企业充分地耦合迭代,其硬件、软件和控制的逻辑代表了头部企业的集体共识,建立了稳固的护城河。
得益于国内丰富的下游需求场景,京硅智能在商业化落地和迭代的速度上甚至超过了欧美的竞争对手。2022年,京硅智能在5G、汽车、电池、光储、绿色建筑等领域都获了大客户的订单或试装,收入迅速提升。
搭载了京硅数字开关的5G开关电源
事实印证了施长云此前对timing的判断。技术发展到比较成熟的阶段,有新的突破,产业需求也发展起来,不需要长时间的市场培育。上下游结合再加上双碳、工业4.0、国产替代、降本增效等多重因素的助推,固态数字开关的行业渗透率将快速提升。
未来30 年,配电行业的重要趋势是“光储直柔”,即光伏、储能和直流柔性配电。发电侧的光伏、风能产生的是直流电,通过逆变器把直流变成交流电,到末端又通过整流器把交流转成直流使用。这两次变换都会增加成本和能量损失,配电的能耗控制至关重要。此外,无人驾驶等场景也需要更加精细的控制熔断,智能化的配电解决方案将有千亿甚至万亿的市场。
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快速迭代,拓展行业覆盖度
目前,京硅智能搭建了磁极层、仿真底层等技术平台,未来将在现有场景的基础上拓展,覆盖更广泛的行业,满足5G、光储、工业4.0、绿色建筑、智慧消防、电动汽车、轨道交通等场景的新需求。
在技术端,京硅智能将向技术平台的上下游深挖,上游包括半导体、SoC集成、软件算法、磁集成等领域,把硬件技术做得更硬;另外会继续发展AI软件端,不断迭代优化传感技术、宽程精密计量及核心软件算法,目前京硅智能也在积极扩充研发团队。
京硅智能的第三个规划是继续推进供应链和制造端的升级,用数字化、网络化和智能化的制造方法,生产具有更高经济、社会与环境价值的产品,提高产能、交期和性能。
施长云表示,创始人要始终保持开放心态和长期乐观,带领公司快速地试错和迭代,并确保下一次试错时,缩短迭代周期,提高命中率。
作为京硅智能的早期投资人,九合认为,未来随着智慧城市与智慧园区的发展,市场对于数字化智能配电开关的需求将会越来越强烈。
京硅智能通过固态数字配电开关与OS云服务系统,为市场与客户提供“端–边–网–云–智”一体化的能效管理解决方案。其产品是融合了电力电子、机械电磁、半导体、传感器、微机控制、新材料的交叉学科产品,属于电力能源市场中的跨越式创新,研发节奏和性能指标具有全球领先的优势,将给配电行业带来重新洗牌的机会。