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高效电机助力工业节能降耗 促进生态文明建设

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高效电机助力工业节能降耗 促进生态文明建设

发布日期:2016-08-29 09:26 来源:http://www.jxydhb.com 点击:

电机是风机、泵、压缩机、机床、传输带等各种设备的驱动装置,广泛应用于钢铁、有色金属、石化、建材、公用设施等多个行业和领域。我国电机总用电量约占全社会用电量的64%,其中工业领域电机总用电量约占工业用电量的75%,我国在用的高效电机仅占3%左右,电机效率平均水平比国外低3-5个百分点。工业领域电机能效每提高一个百分点,可年节约用电260亿千瓦时左右,电机领域具有巨大的节能潜力。推广高效电机不仅能够提高机械的用电效率、促进企业技术创新和产业升级,而且有助于工业节能降耗、推动工业发展方式转变,促进生态文明建设。

一、高效电机定义

电机是依据电磁感应定律而制造出来的机械设备,主要作用是实现电能和机械能之间的相互转换。高效电机是指具有高效率的通用标准型电机,它采用新型电机设计、新工艺及新材料,通过降低电磁能、热能和机械能的损耗,提高输出效率,其效率应该满足相关的能效等级要求,目前在我国是指达到或优于《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》(GB18613-2012)标准中节能评价值的电机。

电机的效率是通过试验得出的,其试验方法有直接和间接法,采用不同的试验方法,得出的电机效率有所不同。国际电工委员会(IEC)为统一标准,通过试验研究,2007年9月颁布了“试验测定损耗和效率的标准方法”(IEC60034-2-1),2008年10月颁布了 “三相单速笼型感应电动机的效率分级(IE代码)”(IEC60034-30),2009年4月提出了“高效电动机的选择和应用导则(包括变速应用)”(IEC60034-31)。

我国近年来参照IEC标准,对中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级(GB18613-2006)进行了修订,形成2012年9月1日正式实施的《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》(GB18613-2012)标准。

注:1.我国电动机能效标准仅对低压三相笼型异步电动机能效提出了要求;2.按照2012版新标准,高效电机仅指达到能效二级(相对于IE3能效标准)及以上的电机。

二、电机企业发展概况

新中国成立后,我国中小电机工业经历改组扩建恢复发展、大起大落曲折前进、遭受重创步履维艰、拨乱反正全面振兴以及深化改革蓬勃发展五个阶段,取得了显著成绩。

1992年邓小平南巡后,中国中小型电机企业开始引入各种经济成分,进行体制创新,采用资产重组、并购、合资、换购等方式,纷纷建立有限公司、股份公司或合资公司。如湘潭电机厂1997年3月改制为湘潭电机集团有限公司,1999年联合北京地铁总公司等成立湘潭电机股份有限公司,并成功上市;民营企业浙江卧龙集团1985年生产出第一台电动机,通过20多年科技联姻、资产运作,不断壮大;ABB集团与上海电气(集团)公司合资组建了上海ABB跃进有限公司,日本东芝公司在大连成立大连东芝电机厂等。在体制创新的情况下,引进了先进的管理方式和设计制造技术,使我国渐渐成为电机制造大国,掌握了高效及超高效电机生产技术。同时能够随时了解国外信息和市场,促进了我国电机行业生产水平的提高。

近年来在国家政策鼓励引导下,电机生产企业不断加大研发投入,加强自主创新能力建设,我国高效电机研发方面与国际水平基本保持同步,尤其是在电机效率上与国外不存在差异,如在新型绕制工艺、硅钢片精密冲压、铸铜转子、高压精密压铸成型等方面取得了突破性进展,已经掌握高效及超高效电机生产技术。

三、电机产业状况

电机制造是关系我国机械发展的重要的行业,它是一个范围很广的行业,包含很多的子行业,各个子行业的不同的特点决定了其分布的广泛性。电机制造除了经济较为发达的华南地区、华东地区、华北地区以及华中地区外,一部分子行业还分布在黑龙江、辽宁等东北老工业基地。在过去几十年的快速发展中,在山东、长三角等省市/区域形成了强大的电机企业,并围绕这些电机企业,形成了涵盖机座、定转子、线圈等配套产业集群,目前仅仅在电机定转子环节,已经形成了10 亿元收入规模的企业,这些产业集群不仅在国内最齐全,在世界上也比较少见。从行业的规模指标看,资产和收入主要集中在江苏、浙江、山东、上海、福建、辽宁、黑龙江、四川和天津等区域。

我国高效电机行业已形成较为完整的产业链,年生产能力达到3000多万千瓦,还有大量普通电机的生产工艺和设备,经过改造升级后都可以转向生产高效电机。电动机是一个材料密集型的传统产品,材料成本占电机总成本近80%。在电机原料方面,我国稀土资源丰富,品种全、质量高,并且冷轧硅钢、紫铜、纯铝等原料具有较强的生产能力,大规模生产高效电机具有得天独厚的条件。我国虽然在高效电机研发方面与国际水平基本保持同步,但我们国家生产的IE3电机国内应用得少,大部分用于出口,我国在高效电机应用方面还存在巨大的挑战。

近年来,我国电动机制造行业随着电力发展呈现出勃勃生机,产销规模和经济效益都有了大幅度提高。2012年,我国电动机制造行业的工业总产值为1560.00亿元,实现销售收入1581.84亿元,利润总额为84.53亿元。电机生产企业中私营企业居多,占比到一半以上,其次是外商和港澳台投资企业。

四、高效电机市场状况

据统计,2010 年我国达到IE1 等级( 普通电机) 的电机市场占有率约为90% ,达到IE2 以上的高效及超高效节能电机比例不到10%。工业节能“十二五”规划以及电机能效提升计划提出2015 年达到节能评价值(即达到IE2)的电机达到整个电机市场的80% 以上;50%的低压三相笼型异步电动机产品、40%的高压电动机产品达到高效电机能效标准规范;累计推广高效电机1.7亿千瓦,淘汰在用低效电机1.6亿千瓦,实施电机系统节能技改1亿千瓦,实施淘汰电机高效再制造2000万千瓦。

据测算,若要达到此目标,规划期间高效电机至少需保持100% ~125% 的复合增速。鉴于存在的实际困难,结合政策推广力度分析,保守估算复合增速在70% 以上。

目前我国中小型电机有300个系列,1500个品种,产品以一般效率的Y、Y2、Y3系列和高效率的Y2-E、YX3系列为主,其中Y系列电机是80年代产品,Y2系列是90年代产品,Y3系列基本达到欧洲能效标准的Eff2水平,但低于新国标(GB18613-2012)3级能效标准,列入淘汰目录。YX3系列基本可达到欧洲能效标准的Eff1水平,我国使用的电机70%以上是中小交流电机,主要集中在3kW至90kW,平均效率为89.3%,而高效电机的平均效率可达94%。

我国当前大量使用的Y系列、Y2系列电动机,其中Y系列约占85%,Y2 系列约占10%,基本上符合原国家标准GB18613-2002中的能效限定值的要求,但与国家新标准GB18613-2012规定的能效限定值有一定的差距。Y2电动机的效率等级按照欧盟的标准虽然可达到Eff2级,但比欧盟的高效指标Eff1低2~3个百分点,比美国的NEMAE低5~6个百分点,差距较大。据相关数据统计,在西方工业发达国家所占比重已不足30%。

按照国家新标准GB18613-2012规定的高效电机为达到能效二级(相对于IE3能效标准)及以上的电机,高效电机具有巨大的市场空间。目前全国大部分三相异步电动机企业产品均为3级,只有极少数产品为2级。随着新标准的提出及行业的发展,YX3系列等二级能效的高效电机即将成为市场的主体,逐步取代现在市场上应用十分广泛的Y系列和Y2系列等三级能效的电机。

四、推广高效电机意义

推广高效电机具有重要的意义。一是电机节能潜力大。近年来在国家政策的支持下,我国电机能效水平逐步提高,但总体能效水平仍然较低。从电机系统看,因匹配不合理、调节方式落后等原因,电机系统运行效率比国外先进水平低10-20个百分点。工业领域电机能效每提高一个百分点,可年节约用电260亿千瓦时左右。二是电机用电量高。据统计测算,2011年,我国电机保有量约17亿千瓦,总耗电量约3万亿千瓦时,占全社会总用电量的64%,其中工业领域电机总用电量为2.6万亿千瓦时,约占工业用电的75%。三是推广高效电机带动作用广。电动机是各种设备的动力源,广泛用于工业、农业、建筑以及公共设施等各领域,推广高效电机在节约用电量的同时,还可以带动风机、水泵、压缩机等设备提高能效,提升我国整个装备制造业水平。


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