電機提效迎來云開霧散時

文 本刊記者 武德俊

電機提效迎來云開霧散時

文/本刊記者 武德俊

電機作為將電能轉(zhuǎn)換為動能的關(guān)鍵設(shè)備，已經(jīng)早已為人們所熟知。因為電能還被用為照明、加熱等多種用途，因此有多少電能被電機轉(zhuǎn)化為動能，換個說法就是有多少電能是被電機所消耗，即使是從事電機相關(guān)工作的人們也不一定能說得清楚。那么，電機消費的電能在總的用電量中所占比例究竟如何？據(jù)相關(guān)資料顯示，2011年，我國電機的保有量大約為17億千瓦時，總耗電量為3萬億千瓦時，占全社會總用電量的64%。可見，電機的用電量在所有電能轉(zhuǎn)換設(shè)備中占據(jù)首位。同時，在電機消耗的3萬億千瓦時的用電量中，有2.6萬億千瓦時的電量被用于工業(yè)領(lǐng)域，占比達到了87%。也就是說，全社量的用電量中，有一半以上被工業(yè)領(lǐng)域的電機所消耗。因此，工業(yè)領(lǐng)域電機的能效水平不僅直接關(guān)系到工業(yè)的能效水平，而且會影響到全社會的用電效率，甚至全社會的能源效率。

電機消耗了如此之多的電能，但長期以來，我國的在用電機能效卻遠遠低于國外先進水平。因此，如何提高電機的能效水平，一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。3月下旬，工業(yè)和信息化部出臺了《2013年工業(yè)節(jié)能與綠色發(fā)展專項行動實施方案》（以下簡稱《方案》），《方案》中將提高電機能效作為其主要的內(nèi)容之一。期待能以一陣清風(fēng)，《方案》可以拂去長期阻擋電機效率提升這輪紅日的云霧。

我國電機能效提升潛力巨大

電機是拖動風(fēng)機、泵、空氣壓縮機、鼓風(fēng)機、制冷機和機床等各種設(shè)備的驅(qū)動設(shè)備。我國電機能效水平一直低于國外先進水平，這是不爭的事實。因為電機消耗的電量太大，電機的能效也越來越受到重視。

“十一五”期間，國家提出了節(jié)能減排的約束性指標(biāo)，作為完成節(jié)能任務(wù)的重要手段之一，電機系統(tǒng)節(jié)能與燃煤工業(yè)鍋爐改造、余熱余壓利用等九項一起，被列為“十一五”的十大重點節(jié)能工程。按照規(guī)劃，“十一五”期間使用電機的運行效率要提高2個百分點，形成年節(jié)電250億千瓦時的節(jié)能能力。

經(jīng)過“十一五”的努力，電機的能效水平有所提升。但和發(fā)達國家相比，我國的電機能效水平仍然較低。從電機自身效率看，我國電機平均水平比國外低3～5個百分點；從電機系統(tǒng)運行效率看，其運行效率比國外先進水平甚至要低10～20個百分點。因此，提高電機能效刻不容緩。同時，提高電機的整體效率將對我國能效水平的提高具有重要作用。我國在用電機總功率非常大，據(jù)測算，電機能效水平每提高1個百分點，每年就可節(jié)約用電260億千瓦時。據(jù)初步估算，我國電機系統(tǒng)年節(jié)電潛力為1300億～2300億千瓦時，相當(dāng)于2～3個三峽電站的發(fā)電量。

《方案》中提出了2013年的主要目標(biāo)：力爭推廣、淘汰和節(jié)能改造電機及電機系統(tǒng)1億千瓦時，擴大高效電機市場份額，促進電機產(chǎn)品升級換代和產(chǎn)業(yè)升級，提高電機能效水平，實現(xiàn)全國工業(yè)用電節(jié)約1%，約300億千瓦時。

在工業(yè)和信息化部尚未對外公開的《電機能效提升計劃（2013～2015）》（征求意見稿）中，更提出了到2015年，實現(xiàn)電機產(chǎn)品升級換代，50%的低壓三相籠型異步電動機產(chǎn)品、40%的高壓電動機產(chǎn)品達到高效電機能效標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；累計推廣高效電機1.7億千瓦，淘汰在用低效電機1.6億千瓦,實施電機系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)1億千瓦,實施淘汰電機高效再制造2000萬千瓦的目標(biāo)。工業(yè)和信息化部希望通過提高電機能效水平，在2015年實現(xiàn)當(dāng)年節(jié)電800億千瓦時，相當(dāng)于節(jié)能2600萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤 ，減排二氧化碳6800萬噸。

系統(tǒng)運行效率低成為掩日濃云

提升電機能效如何撥云見日？這就要分析是什么云遮住了太陽的光芒。

系統(tǒng)運行效率低下一直是電機能效不高的主要癥結(jié)所在。而造成我國電機系統(tǒng)效率低下的主要原因是電機系統(tǒng)的匹配不合理和調(diào)節(jié)方式的不合理。由于我國電機系統(tǒng)效率與國外先進水平還有較大的差距，因此提高電機系統(tǒng)整體的運行效率將對電機能效起到關(guān)鍵作用。

何為匹配不合理？其實就是我們常說的“大馬拉小車”。為什么不選用合適的馬拉合適的車？這個現(xiàn)象的形成卻是由多個原因所致，并且由來已久。

首先，長期以來，由于我國設(shè)備可靠性差，在選用電機時考慮的安全系數(shù)都偏大，一般要取10%～15%的裕量；其次，我國電機規(guī)格較少、檔次間距大，在實際選型中沒有合適的型號時就只能選用較大功率的電機。此外，許多項目在設(shè)計之初，也體現(xiàn)了投資者的意志，一些投資者認為，選用功率大一些的電機可以省去未來生產(chǎn)規(guī)模擴大而更換電機的麻煩，甚至可以節(jié)省投資。這些都造成了“大馬拉小車”的后果。

電機調(diào)節(jié)方式的不合理也導(dǎo)致電機系統(tǒng)的效率不高。如我國的風(fēng)機、水泵等電機系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式多是采用閥門和檔板等落后的調(diào)節(jié)方式，而先進的變頻調(diào)速方式由于投資偏大，雖在節(jié)電方面具有明顯優(yōu)勢，卻仍未被用戶全面接受。

變頻調(diào)速具有效率高、調(diào)速范圍寬、調(diào)節(jié)平滑等優(yōu)點，而且可以實現(xiàn)軟啟動，避免對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。電機系統(tǒng)采用調(diào)速方式調(diào)節(jié)流量和系統(tǒng)負荷，還可以使“大馬拉小車”的系統(tǒng)運行工況處在高效區(qū)運行，節(jié)約大量電能。變頻調(diào)速這種節(jié)能效果明顯的調(diào)節(jié)方式的普遍應(yīng)用尚需時日。

使用高效電機是提效之本

通過電機系統(tǒng)的優(yōu)化配置，以及采用更先進的調(diào)節(jié)方式對提高電機系統(tǒng)的整體能效非常關(guān)鍵，但電機系統(tǒng)中電機本身效率的高低同樣不可小覷。

我國是電機的生產(chǎn)大國，但高效電機的占比卻非常小，而且這很小比例的高效電機卻幾乎都被用來出口，因此我國在用的電機能效水平都非常低。而在發(fā)達國家，在用電機的能效水平都較高。上世紀90年代，美國就開始啟動電機改進計劃，2010年強制執(zhí)行NEMA設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)超高效率指標(biāo)，相當(dāng)于我國新標(biāo)準(zhǔn)2級的電機才能進入市場；歐盟于2011年6月把電機能效限定值提高到了IE2，相當(dāng)于我國電機能效新標(biāo)準(zhǔn)3級的水平；澳大利亞、加拿大等國也正加速各類電機的更新?lián)Q代。

生產(chǎn)和使用高效電機已經(jīng)被國家重視。2012年9月，我國修訂《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》（GB18613-2012）正式實施，從而提升了我國電機能效指標(biāo)，其3級和2級與國際標(biāo)準(zhǔn)的IE3和IE2相一致。同時，新標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，未達到新標(biāo)準(zhǔn)3級的電機不能再在市場上銷售，而被定義為高效電機的產(chǎn)品其能效應(yīng)在2級以上。

為了推廣高效電機，國家已經(jīng)將其列入了中央財政節(jié)能產(chǎn)品惠民工程予以補貼。新出臺的《方案》中也明確了2013年要力爭推廣3000萬千瓦高效電機，并淘汰低效電機4000萬千瓦。國家還將完善落后電機的淘汰政策機制，工業(yè)和信息化部已經(jīng)發(fā)布了《高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄》（第一批）和（第二批），并將制定《高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄》（第三批）。

北京市在淘汰落后電機推廣高效電機中已經(jīng)先行一步?！笆晃濉逼陂g，北京市就開始在全市166家重點用能單位中開展“北京市推廣使用高效電機、節(jié)能變壓器示范項目”。到2011年底，包括石化、水泥、供熱、高校、電信等行業(yè)的75家重點用能單位參與了高效電機示范項目，共更換高效電機1043臺，項目總投資8240萬元，市財政補貼了2620萬元，年可節(jié)能4429萬千瓦時（后三項包括節(jié)能變壓器數(shù)據(jù)）。

隨著《方案》的實施及工業(yè)和信息化部“十二五”后三年電機能效提升計劃的出臺，我國電機能效提升將會有更明確的目標(biāo)和路線，電機能效的提升也將得到不斷推進，遮蔽電機能效提高的濃云終將被吹去。