電機(jī)系統(tǒng)能效評估及高效電機(jī)推廣應(yīng)用淺析

王根 周勝 梁棟

銅聯(lián)商務(wù)咨詢（上海）有限公司

0 引言

能源在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著決定性作用，隨著中國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展、科學(xué)技術(shù)和生活水平的不斷提高，能源消耗也在逐年增加[1]。由于我國能源結(jié)構(gòu)仍以不可再生能源為主，因此節(jié)能減排對我國建設(shè)和發(fā)展有著重要意義。

電動機(jī)是水泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的主要動力源，廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國防等領(lǐng)域。電機(jī)及系統(tǒng)作為我國工業(yè)的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性不言而喻，而電機(jī)能耗占總能耗比例之高，也決定了其節(jié)能的重要性。我國是全球最大的中小型電機(jī)生產(chǎn)和應(yīng)用國，但與發(fā)達(dá)國家相比，高效電機(jī)產(chǎn)量、應(yīng)用率均很低，除部分新建項(xiàng)目外，絕大部分電機(jī)是普通電機(jī)。

究其原因是因?yàn)殡姍C(jī)及其系統(tǒng)的復(fù)雜性、技術(shù)的專業(yè)性、政策的連續(xù)性等對電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能的實(shí)施造成很大困難，存在“大馬拉小車”的情況。存量電機(jī)用電量占總用電量的50%左右，超過工業(yè)企業(yè)用電量的70%，長期以往的輕負(fù)載運(yùn)行會導(dǎo)致大量的能源浪費(fèi)，因此，高效電機(jī)的廣泛應(yīng)用對節(jié)能減排具有非常重要的意義。

要廣泛應(yīng)用高效電機(jī)，首先必須建立能效評估體系，對能耗進(jìn)行甄別。這個過程需發(fā)揮生產(chǎn)企業(yè)、節(jié)能服務(wù)機(jī)構(gòu)和最終用戶的積極性，同時開展政策引導(dǎo),樹立行業(yè)典型,加強(qiáng)部門合作，加強(qiáng)監(jiān)督，及逐步推進(jìn)。

1 電機(jī)及其系統(tǒng)能效評估現(xiàn)狀

世界上許多國家對電動機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能高度重視，制定并頒布了電動機(jī)能耗標(biāo)準(zhǔn)，如國際電工委員會（IEC）制定的電動機(jī)能耗分級標(biāo)準(zhǔn)IEC60034-30，我國于2020年5月公布了電機(jī)能效新標(biāo)準(zhǔn)《GB18613-2020電動機(jī)能效限定值及能效等級》[2]，該標(biāo)準(zhǔn)提高了三相異步電動機(jī)能效限定值，于2021年6月1日實(shí)施，至此，IE3以下的能效電機(jī)被強(qiáng)制停產(chǎn)，電機(jī)行業(yè)全面進(jìn)入“IE3時代”[3]。

我國電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)對比見表1。3級效率（對應(yīng)國際IEC標(biāo)準(zhǔn)IE3）為目前我國最低能效限定值，2級效率（對應(yīng)國際IEC標(biāo)準(zhǔn)IE4）為標(biāo)準(zhǔn)等級，1級效率（對應(yīng)國際IEC標(biāo)準(zhǔn)IE5）為最高能效限定值[4]。我國節(jié)能電機(jī)主要產(chǎn)品有YX3系列和YE3系列異步電機(jī)，其中YX3系列是2005年生產(chǎn)的，屬三級能耗，達(dá)到IEC60034-30IE2標(biāo)準(zhǔn)等級；YE3系列是2010年生產(chǎn)的，屬二級能耗電機(jī)，達(dá)到IEC60034-30IE3標(biāo)準(zhǔn)等級。

表1 三相異步電動機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)對比

除電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)外，我國還制定了產(chǎn)品、節(jié)能改造、綠色制造等標(biāo)準(zhǔn)[5]，從設(shè)計(jì)、制造、測試、應(yīng)用環(huán)節(jié)建立了電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系，包括設(shè)備能效標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能控制標(biāo)準(zhǔn)三種類型[6]。

2 電機(jī)系統(tǒng)能效評估方法

2.1 電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效果評價(jià)指標(biāo)體系的建立

2.1.1 指標(biāo)體系層次分析法

電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行涉及系統(tǒng)中各個組成部分，包含因素眾多，因此要采用系統(tǒng)工程法對指標(biāo)體系進(jìn)行分類和剖析。常用的指標(biāo)體系分析法為層次分析法[7]，基本原理見圖1。

圖1 層次分析法基本原理圖

由圖1可知，層次分析法展現(xiàn)出從下到上的遞進(jìn)關(guān)系，其基本思路是將一個目標(biāo)或因素分解成多種元素。層次分析法從上到下依次為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層。各層次之間相互影響，相互依存。當(dāng)同一層次所含因素較多時，可采用權(quán)值法確定權(quán)數(shù)，對指標(biāo)進(jìn)行量化。當(dāng)某一層元素發(fā)生變化時，可反映到其他層次，體現(xiàn)出系統(tǒng)的有序性和關(guān)聯(lián)性。

2.1.2 綜合評價(jià)指標(biāo)體系

電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效果評價(jià)指標(biāo)體系適用于1 000 kW以下的中小型電動機(jī)和風(fēng)機(jī)、泵、空氣壓縮機(jī)等單個拖動設(shè)備的電機(jī)系統(tǒng)。本文依據(jù)層次分析法建立的電機(jī)系統(tǒng)綜合評價(jià)指標(biāo)體系包含4個準(zhǔn)則層，以下從4個準(zhǔn)則層對電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行綜合評價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行分析。

1）節(jié)能設(shè)計(jì)。圖紙/設(shè)備選型滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26921要求的為2分，否則0分；基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括建筑、照明、設(shè)備設(shè)施（專用設(shè)備、通用設(shè)備、計(jì)量設(shè)備、污染物處理設(shè)備）滿足要求的3分，否則0分。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)根據(jù)設(shè)備、購置合同、資產(chǎn)管理文件等判斷。

2）節(jié)能設(shè)備。電機(jī)系統(tǒng)組成部分有控制系統(tǒng)、電動機(jī)、傳動設(shè)備、拖動設(shè)備、管網(wǎng)及輔機(jī)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)有節(jié)能高效控制設(shè)備且滿足標(biāo)準(zhǔn)要求運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)的為5分，有節(jié)能高效控制設(shè)備但沒有運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)的3分，無節(jié)能控制設(shè)備的0分；電動機(jī)設(shè)備能效1級的10分，2級的7分，3級的3分；傳動設(shè)備傳動方式高效的5分，否則0分；拖動設(shè)備能效1級的10分，2級的7分，3級的3分；管網(wǎng)及輔機(jī)系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)情況及現(xiàn)場判定，通過的5分,否則0分。

3）運(yùn)行與管理。運(yùn)行與管理主要分為管理制度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評價(jià)和節(jié)能監(jiān)測三部分。管理制度具備完善節(jié)能操作規(guī)程、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)記錄、定期人員培訓(xùn)、定期管網(wǎng)檢查、防止泄漏制度等的為10分；只包含一項(xiàng)或部分項(xiàng)的5分；符合標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品有測試報(bào)告的3分；其它1分。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評價(jià)方面按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)，合理的10分，不合理的3分，未評價(jià)的0分。節(jié)能監(jiān)測方面需定期開展節(jié)能監(jiān)測，評價(jià)結(jié)果為節(jié)能，否則0分。

4）優(yōu)化與改造。這一準(zhǔn)則主要看電機(jī)系統(tǒng)是否開展過節(jié)能改造。過去5年實(shí)施3項(xiàng)以上節(jié)能改造并有評價(jià)報(bào)告的10分，1~2項(xiàng)的5分，否則0分；如果企業(yè)不足5年就實(shí)施1~2項(xiàng)節(jié)能改造的10分，否則0分。

根據(jù)上述評分準(zhǔn)則，電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效果等級可分為3級，1級最高，為領(lǐng)跑者等級。各級系統(tǒng)綜合得分不低于表2的規(guī)定，當(dāng)綜合得分低于60分時，應(yīng)采取措施改善系統(tǒng)。

表2 電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效果評價(jià)等級

2.2 基于層次分析法的能效評估體系試點(diǎn)應(yīng)用

經(jīng)調(diào)研，隨機(jī)確定了20家能效評估試點(diǎn)應(yīng)用企業(yè)[8]，評估工作從過程角度綜合評價(jià)其能效指標(biāo)。

評價(jià)結(jié)果為，2級和3級企業(yè)的有15家，占75%，1級企業(yè)的2家，低于60分的3家，見表3和圖2。評價(jià)結(jié)果說明，目前電機(jī)能效水平仍有很大提升空間，推廣和應(yīng)用高效電機(jī)刻不容緩。

圖2 企業(yè)評價(jià)分布

表3 20家企業(yè)電機(jī)系統(tǒng)能效評估清單

3 高效電機(jī)推廣機(jī)制

雖然政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)約束和強(qiáng)制性監(jiān)督核查使我國高效電機(jī)產(chǎn)能獲得了巨大提升，能效工作得到了很大推進(jìn)，但總體未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，為此，建議如下：

3.1 建立高效電機(jī)能效跟蹤及推廣服務(wù)平臺

通過建立高效電機(jī)能效跟蹤及推廣服務(wù)平臺，開展電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)摸底工作，將企業(yè)、區(qū)縣和集團(tuán)電機(jī)能效情況通過平臺填報(bào)進(jìn)行收集和分析，可得到企業(yè)、工業(yè)園區(qū)乃至城市的大數(shù)據(jù)信息，再針對這些信息進(jìn)行能源消耗種類、運(yùn)行特點(diǎn)等分析，制定出節(jié)能規(guī)劃或節(jié)能方案。

與此同時，推廣服務(wù)平臺包括高效電機(jī)推廣管理平臺、節(jié)能服務(wù)平臺、能效檢測平臺、宣傳平臺，并將政府機(jī)構(gòu)、科研院所、電機(jī)廠家、節(jié)能公司納入平臺，為企業(yè)提供政策、技術(shù)、節(jié)能、采購等咨詢[9]，見圖3。

圖3 中國高效電機(jī)推廣項(xiàng)目(PREMCI)成果展專欄

3.2 補(bǔ)貼政策分析

電機(jī)系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、泵、空氣壓縮機(jī)等，耗電量約占工業(yè)用電量的74%，占工業(yè)用能的30%。如上海市，存量電機(jī)670萬kW，其中水泵208萬kW、風(fēng)機(jī)104萬kW、空壓機(jī)88萬kW、電動機(jī)270萬kW，且每年新增約7萬kW。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 18613-2020《三相異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》于2021年6月正式實(shí)施，按照新標(biāo)準(zhǔn)，存量電機(jī)基本處于3級能效水平以下，而2級能效水平電機(jī)成本還將繼續(xù)增加。

出臺低效電機(jī)替代補(bǔ)貼政策：由于新電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)及電機(jī)改造成本較高等原因，建議政府出臺“以舊換新”財(cái)政補(bǔ)貼政策。國家曾經(jīng)對節(jié)能產(chǎn)品進(jìn)行補(bǔ)貼，補(bǔ)貼方式分補(bǔ)貼到制造商與補(bǔ)貼到用戶兩種，其中，補(bǔ)貼到用戶方式較好，究其原因是補(bǔ)貼過程較復(fù)雜，不確定性大，制造商需把基本信息反饋到政府后才能得到補(bǔ)貼。所以，建議將補(bǔ)貼到終端用戶的方式應(yīng)用到制造商。此外，上海已對具有良好經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的節(jié)能技改項(xiàng)目有資金獎勵，獎勵金額根據(jù)實(shí)施后產(chǎn)生的節(jié)能量計(jì)算[10]。

為持續(xù)推動高效電機(jī)的使用，本文建議：①補(bǔ)貼申報(bào)主體為用能企業(yè)或節(jié)能服務(wù)公司，允許節(jié)能服務(wù)公司打包申報(bào)（不超過3個企業(yè)），同時增加補(bǔ)貼申報(bào)門檻，每個申報(bào)主體使用的高效電機(jī)至少300 kW以上。②提高補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，2級及以上能效電機(jī)按照國家補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的2倍進(jìn)行補(bǔ)貼，相當(dāng)于將改造項(xiàng)目投資回收期由5年縮短到3年；新建項(xiàng)目按改造項(xiàng)目的0.6倍補(bǔ)貼，相當(dāng)于2、3級差價(jià)的80%。補(bǔ)貼建議見表4。

表4 高效電機(jī)建議補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)

3.3 積極拓展市場模式和新型營銷模式

高效電機(jī)推廣的一大阻礙是用能企業(yè)或節(jié)能服務(wù)公司資金不足，因此，資金來源有待多元化。大型節(jié)能項(xiàng)目多是由節(jié)能服務(wù)公司提供資金的，因此，建議將政府資金與銀行融資相結(jié)合，通過設(shè)立高效電機(jī)基金等方式，增加節(jié)能服務(wù)公司的融資渠道，同時將政府補(bǔ)貼給用能方，讓節(jié)能公司在優(yōu)勝劣汰的競爭中獲得補(bǔ)貼，增強(qiáng)融資能力[11]。

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電子商務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)遍布各個行業(yè)。網(wǎng)絡(luò)營銷——一種全新的營銷模式，能快速反映市場變化，并很好地控制市場，且投資成本低，能夠一對一與客戶溝通。網(wǎng)絡(luò)營銷實(shí)現(xiàn)的條件是：目標(biāo)客戶是否有能力接受或愿意接受這種方式。一定要根據(jù)銷售方式選擇產(chǎn)品，并妥善解決售后服務(wù)。此外，隨著市場競爭的激烈，支付方式也逐漸改變，向安全方向發(fā)展。高效電機(jī)的推廣亦可利用這種營銷模式，打破行業(yè)壁壘，使電機(jī)系統(tǒng)能被更快、更專業(yè)的高效電機(jī)替代。

在政府扶持政策的引導(dǎo)下，通過更多融資方式和營銷手段達(dá)到高效電機(jī)應(yīng)用市場化不斷提高、合同能源管理資金占比/金融機(jī)構(gòu)融資占比顯著提升、政府補(bǔ)助資金下降的目的。打通管理側(cè)→一線人員→用電客戶的連接關(guān)系，建立一套全流程閉環(huán)式管控的營銷推廣評估體系（見圖4），幫助全鏈路、分場景追蹤的營銷效果，進(jìn)行針對性的提升與優(yōu)化，確保資源合理調(diào)配、策略精準(zhǔn)發(fā)力[12]。

圖4 全流程閉環(huán)推廣成效評估體系

4 結(jié)論

基于電機(jī)系統(tǒng)能效評估方法及我國現(xiàn)行政策與市場模式，文章提出了積極推廣高效電機(jī)的若干措施：

1）開展培訓(xùn)、宣傳及推廣

推進(jìn)企業(yè)、節(jié)能評估機(jī)構(gòu)、節(jié)能服務(wù)公司、節(jié)能量審核機(jī)構(gòu)的交流和培訓(xùn)，加強(qiáng)管理和技術(shù)人員的能力建設(shè)，按行業(yè)（如水泥、化工、鋼鐵、礦山、建材等）樹立應(yīng)用典型，推進(jìn)成熟的節(jié)能技術(shù)。各個推廣企業(yè)要按要求完善內(nèi)部管理，保證產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品能效、推廣數(shù)據(jù)的真實(shí)性。要廣泛宣傳高效電機(jī)的意義、實(shí)施效果,鼓勵全社會積極參與,最大程度地發(fā)揮政策引導(dǎo)作用。

2）增強(qiáng)部門合作和政府的強(qiáng)制性

高效電機(jī)推廣是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,涉及企業(yè)、層次、環(huán)節(jié)多,必須加強(qiáng)協(xié)作。政府部門雖針對節(jié)能減排推出了很多具體措施，但還需積極引導(dǎo)和監(jiān)督、還需協(xié)同與配合[13]，共同打造高效電機(jī)大規(guī)模推廣應(yīng)用的新局面。

3）開展關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)的研究

從技術(shù)看，我國近年來持續(xù)加大研發(fā)投入，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力的建設(shè)；從生產(chǎn)能力看，我國高效電機(jī)行業(yè)已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，但生產(chǎn)的是低附加值、高能耗的普通電機(jī)，因此需緊緊把握高效電機(jī)推廣的有利時機(jī)，加快高效電機(jī)規(guī)模化應(yīng)用，推進(jìn)節(jié)能減排，帶動電機(jī)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。