電機是風(fēng)機、泵、壓縮機、機床、傳輸帶等各種設(shè)備的驅(qū)動裝置,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色金屬、石化、建材、公用設(shè)施等多個行業(yè)和領(lǐng)域。我國電機總用電量約占全社會用電量的64%,其中工業(yè)領(lǐng)域電機總用電量約占工業(yè)用電量的75%,我國在用的高效電機僅占3%左右,電機效率平均水平比國外低3-5個百分點。工業(yè)領(lǐng)域電機能效每提高一個百分點,可年節(jié)約用電260億千瓦時左右,電機領(lǐng)域具有巨大的節(jié)能潛力。推廣高效電機不僅能夠提高機械的用電效率、促進企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級,而且有助于工業(yè)節(jié)能降耗、推動工業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變,促進生態(tài)文明建設(shè)。
一、高效電機定義
電機是依據(jù)電磁感應(yīng)定律而制造出來的機械設(shè)備,主要作用是實現(xiàn)電能和機械能之間的相互轉(zhuǎn)換。高效電機是指具有高效率的通用標(biāo)準(zhǔn)型電機,它采用新型電機設(shè)計、新工藝及新材料,通過降低電磁能、熱能和機械能的損耗,提高輸出效率,其效率應(yīng)該滿足相關(guān)的能效等級要求,目前在我國是指達到或優(yōu)于《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》(GB18613-2012)標(biāo)準(zhǔn)中節(jié)能評價值的電機。
電機的效率是通過試驗得出的,其試驗方法有直接和間接法,采用不同的試驗方法,得出的電機效率有所不同。國際電工委員會(IEC)為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),通過試驗研究,2007年9月頒布了“試驗測定損耗和效率的標(biāo)準(zhǔn)方法”(IEC60034-2-1),2008年10月頒布了 “三相單速籠型感應(yīng)電動機的效率分級(IE代碼)”(IEC60034-30),2009年4月提出了“高效電動機的選擇和應(yīng)用導(dǎo)則(包括變速應(yīng)用)”(IEC60034-31)。
我國近年來參照IEC標(biāo)準(zhǔn),對中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級(GB18613-2006)進行了修訂,形成2012年9月1日正式實施的《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》(GB18613-2012)標(biāo)準(zhǔn)。
注:1.我國電動機能效標(biāo)準(zhǔn)僅對低壓三相籠型異步電動機能效提出了要求;2.按照2012版新標(biāo)準(zhǔn),高效電機僅指達到能效二級(相對于IE3能效標(biāo)準(zhǔn))及以上的電機。
二、電機企業(yè)發(fā)展概況
新中國成立后,我國中小電機工業(yè)經(jīng)歷改組擴建恢復(fù)發(fā)展、大起大落曲折前進、遭受重創(chuàng)步履維艱、撥亂反正全面振興以及深化改革蓬勃發(fā)展五個階段,取得了顯著成績。
1992年鄧小平南巡后,中國中小型電機企業(yè)開始引入各種經(jīng)濟成分,進行體制創(chuàng)新,采用資產(chǎn)重組、并購、合資、換購等方式,紛紛建立有限公司、股份公司或合資公司。如湘潭電機廠1997年3月改制為湘潭電機集團有限公司,1999年聯(lián)合北京地鐵總公司等成立湘潭電機股份有限公司,并成功上市;民營企業(yè)浙江臥龍集團1985年生產(chǎn)出第一臺電動機,通過20多年科技聯(lián)姻、資產(chǎn)運作,不斷壯大;ABB集團與上海電氣(集團)公司合資組建了上海ABB躍進有限公司,日本東芝公司在大連成立大連東芝電機廠等。在體制創(chuàng)新的情況下,引進了先進的管理方式和設(shè)計制造技術(shù),使我國漸漸成為電機制造大國,掌握了高效及超高效電機生產(chǎn)技術(shù)。同時能夠隨時了解國外信息和市場,促進了我國電機行業(yè)生產(chǎn)水平的提高。
近年來在國家政策鼓勵引導(dǎo)下,電機生產(chǎn)企業(yè)不斷加大研發(fā)投入,加強自主創(chuàng)新能力建設(shè),我國高效電機研發(fā)方面與國際水平基本保持同步,尤其是在電機效率上與國外不存在差異,如在新型繞制工藝、硅鋼片精密沖壓、鑄銅轉(zhuǎn)子、高壓精密壓鑄成型等方面取得了突破性進展,已經(jīng)掌握高效及超高效電機生產(chǎn)技術(shù)。
三、電機產(chǎn)業(yè)狀況
電機制造是關(guān)系我國機械發(fā)展的重要的行業(yè),它是一個范圍很廣的行業(yè),包含很多的子行業(yè),各個子行業(yè)的不同的特點決定了其分布的廣泛性。電機制造除了經(jīng)濟較為發(fā)達的華南地區(qū)、華東地區(qū)、華北地區(qū)以及華中地區(qū)外,一部分子行業(yè)還分布在黑龍江、遼寧等東北老工業(yè)基地。在過去幾十年的快速發(fā)展中,在山東、長三角等省市/區(qū)域形成了強大的電機企業(yè),并圍繞這些電機企業(yè),形成了涵蓋機座、定轉(zhuǎn)子、線圈等配套產(chǎn)業(yè)集群,目前僅僅在電機定轉(zhuǎn)子環(huán)節(jié),已經(jīng)形成了10 億元收入規(guī)模的企業(yè),這些產(chǎn)業(yè)集群不僅在國內(nèi)最齊全,在世界上也比較少見。從行業(yè)的規(guī)模指標(biāo)看,資產(chǎn)和收入主要集中在江蘇、浙江、山東、上海、福建、遼寧、黑龍江、四川和天津等區(qū)域。
我國高效電機行業(yè)已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈,年生產(chǎn)能力達到3000多萬千瓦,還有大量普通電機的生產(chǎn)工藝和設(shè)備,經(jīng)過改造升級后都可以轉(zhuǎn)向生產(chǎn)高效電機。電動機是一個材料密集型的傳統(tǒng)產(chǎn)品,材料成本占電機總成本近80%。在電機原料方面,我國稀土資源豐富,品種全、質(zhì)量高,并且冷軋硅鋼、紫銅、純鋁等原料具有較強的生產(chǎn)能力,大規(guī)模生產(chǎn)高效電機具有得天獨厚的條件。我國雖然在高效電機研發(fā)方面與國際水平基本保持同步,但我們國家生產(chǎn)的IE3電機國內(nèi)應(yīng)用得少,大部分用于出口,我國在高效電機應(yīng)用方面還存在巨大的挑戰(zhàn)。
近年來,我國電動機制造行業(yè)隨著電力發(fā)展呈現(xiàn)出勃勃生機,產(chǎn)銷規(guī)模和經(jīng)濟效益都有了大幅度提高。2012年,我國電動機制造行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值為1560.00億元,實現(xiàn)銷售收入1581.84億元,利潤總額為84.53億元。電機生產(chǎn)企業(yè)中私營企業(yè)居多,占比到一半以上,其次是外商和港澳臺投資企業(yè)。
四、高效電機市場狀況
據(jù)統(tǒng)計,2010 年我國達到IE1 等級( 普通電機) 的電機市場占有率約為90% ,達到IE2 以上的高效及超高效節(jié)能電機比例不到10%。工業(yè)節(jié)能“十二五”規(guī)劃以及電機能效提升計劃提出2015 年達到節(jié)能評價值(即達到IE2)的電機達到整個電機市場的80% 以上;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)能技改1億千瓦,實施淘汰電機高效再制造2000萬千瓦。
據(jù)測算,若要達到此目標(biāo),規(guī)劃期間高效電機至少需保持100% ~125% 的復(fù)合增速。鑒于存在的實際困難,結(jié)合政策推廣力度分析,保守估算復(fù)合增速在70% 以上。
目前我國中小型電機有300個系列,1500個品種,產(chǎn)品以一般效率的Y、Y2、Y3系列和高效率的Y2-E、YX3系列為主,其中Y系列電機是80年代產(chǎn)品,Y2系列是90年代產(chǎn)品,Y3系列基本達到歐洲能效標(biāo)準(zhǔn)的Eff2水平,但低于新國標(biāo)(GB18613-2012)3級能效標(biāo)準(zhǔn),列入淘汰目錄。YX3系列基本可達到歐洲能效標(biāo)準(zhǔn)的Eff1水平,我國使用的電機70%以上是中小交流電機,主要集中在3kW至90kW,平均效率為89.3%,而高效電機的平均效率可達94%。
我國當(dāng)前大量使用的Y系列、Y2系列電動機,其中Y系列約占85%,Y2 系列約占10%,基本上符合原國家標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2002中的能效限定值的要求,但與國家新標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2012規(guī)定的能效限定值有一定的差距。Y2電動機的效率等級按照歐盟的標(biāo)準(zhǔn)雖然可達到Eff2級,但比歐盟的高效指標(biāo)Eff1低2~3個百分點,比美國的NEMAE低5~6個百分點,差距較大。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,在西方工業(yè)發(fā)達國家所占比重已不足30%。
按照國家新標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2012規(guī)定的高效電機為達到能效二級(相對于IE3能效標(biāo)準(zhǔn))及以上的電機,高效電機具有巨大的市場空間。目前全國大部分三相異步電動機企業(yè)產(chǎn)品均為3級,只有極少數(shù)產(chǎn)品為2級。隨著新標(biāo)準(zhǔn)的提出及行業(yè)的發(fā)展,YX3系列等二級能效的高效電機即將成為市場的主體,逐步取代現(xiàn)在市場上應(yīng)用十分廣泛的Y系列和Y2系列等三級能效的電機。
四、推廣高效電機意義
推廣高效電機具有重要的意義。一是電機節(jié)能潛力大。近年來在國家政策的支持下,我國電機能效水平逐步提高,但總體能效水平仍然較低。從電機系統(tǒng)看,因匹配不合理、調(diào)節(jié)方式落后等原因,電機系統(tǒng)運行效率比國外先進水平低10-20個百分點。工業(yè)領(lǐng)域電機能效每提高一個百分點,可年節(jié)約用電260億千瓦時左右。二是電機用電量高。據(jù)統(tǒng)計測算,2011年,我國電機保有量約17億千瓦,總耗電量約3萬億千瓦時,占全社會總用電量的64%,其中工業(yè)領(lǐng)域電機總用電量為2.6萬億千瓦時,約占工業(yè)用電的75%。三是推廣高效電機帶動作用廣。電動機是各種設(shè)備的動力源,廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑以及公共設(shè)施等各領(lǐng)域,推廣高效電機在節(jié)約用電量的同時,還可以帶動風(fēng)機、水泵、壓縮機等設(shè)備提高能效,提升我國整個裝備制造業(yè)水平。
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