我國(guó)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)展和對(duì)策

    秦宏波

(上海市能效中心，上海200040)

     摘要：對(duì)我國(guó)電機(jī)系統(tǒng)的能耗狀況，以及我國(guó)電動(dòng)機(jī)、拖動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)的能效狀況與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距進(jìn)行了闡述和分析。介紹歐美和我國(guó)采取的推進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能的措施和項(xiàng)目，在此基礎(chǔ)上對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能分析方法和主要的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了論述。對(duì)日每實(shí)施的有代表性的節(jié)能改造項(xiàng)目情況進(jìn)行了介紹。

    關(guān)鍵詞：電機(jī)系統(tǒng)；節(jié)能；能效

    中圖分類號(hào)：TM 30文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673—6540(2010)064)001-4

0 引言

      電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、公用設(shè)施和家用電氣等領(lǐng)域，用于拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等各種設(shè)備。電機(jī)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、被拖動(dòng)裝置、傳動(dòng)控制系統(tǒng)及管網(wǎng)負(fù)荷，其用電量在各個(gè)國(guó)家的總用電量中均占有相當(dāng)大的比重。根據(jù)美國(guó)能源部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，電機(jī)系統(tǒng)用電量占全美用電量的50，占其工業(yè)用電量的70。根據(jù)歐盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，電機(jī)系統(tǒng)用電量占?xì)W盟總用電量的42，占其工業(yè)用電量的69。根據(jù)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)2003年的調(diào)查結(jié)果，電機(jī)系統(tǒng)耗電約占我國(guó)用電量的60以上。其中，風(fēng)機(jī)、泵類、壓縮機(jī)和空調(diào)制冷機(jī)的用電量分別占全國(guó)用電量的10．4、20．9、9 4和6”0。國(guó)際銅業(yè)辦會(huì)進(jìn)行的“全國(guó)電機(jī)現(xiàn)狀市場(chǎng)調(diào)研”結(jié)果顯示：2007

年，我國(guó)各類電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘考s為7 28億kW．耗電量約為19 566 kWh。

     由于電機(jī)系統(tǒng)消耗了大部分的工業(yè)用電，因此提高該系統(tǒng)的能效水平對(duì)于各國(guó)的能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。歐盟預(yù)測(cè)，對(duì)不同功率的電機(jī)效率提高1～6，可節(jié)能3，每年可節(jié)約電能276億kWh，相當(dāng)于5座100萬kW電站的供電能力。根據(jù)國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，在我國(guó)通過提高電動(dòng)機(jī)的能效標(biāo)準(zhǔn)和推廣高效電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，到2011年可累計(jì)節(jié)電764億kwh，減排二氧化碳7 640萬t。

1  我國(guó)電機(jī)系統(tǒng)能效現(xiàn)狀

    改革開放以來，我國(guó)制造業(yè)有了長(zhǎng)足發(fā)展，近些年企業(yè)通過自主研發(fā)和消化吸收，電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品性能、質(zhì)量有了顯著提高，對(duì)推動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能工作起了很大的促進(jìn)作用。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的電機(jī)系統(tǒng)尚存在很大的節(jié)能潛力和技術(shù)升級(jí)空間，主要表現(xiàn)如下： 

   (1)電動(dòng)機(jī)和被拖動(dòng)設(shè)備效率低。

    我國(guó)生產(chǎn)和在用的電動(dòng)機(jī)以Y系列為主，占據(jù)了近90的市場(chǎng)份額，其效率平均值為87．3。美國(guó)高效電動(dòng)機(jī)效率平均值為90 3，該效率為美國(guó)能源政策法令所規(guī)定的市場(chǎng)準(zhǔn)入水平，美國(guó)超高效電機(jī)的效率平均值為91．7。我國(guó)Y系列電動(dòng)機(jī)效率比美國(guó)等先進(jìn)國(guó)家的高效水平平均低3，比美國(guó)超高效水平平均低4．4。雖然目前國(guó)內(nèi)已有40多家企業(yè)能夠生產(chǎn)高效電動(dòng)機(jī)，但高效電動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模依然較小，僅占整個(gè)市場(chǎng)的lO．4，且相當(dāng)一部分高效電動(dòng)機(jī)出口海外，真正的國(guó)內(nèi)需求較少。

    風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)產(chǎn)品效率比國(guó)外先進(jìn)水平低2～4，雖然沒計(jì)水平與國(guó)外先進(jìn)水平相當(dāng)，但制造技術(shù)和工藝有差距。

    (2)系統(tǒng)運(yùn)行效率低。系統(tǒng)匹配不合理，“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重，設(shè)備長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行。系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式落后，大部分風(fēng)機(jī)、泵類采用機(jī)械節(jié)流方式調(diào)節(jié)，效率比調(diào)速方式約低30。電機(jī)系統(tǒng)就運(yùn)行效率而言要比國(guó)外先進(jìn)水平低10～20。

    (3)節(jié)能技術(shù)和裝備水平相對(duì)落后。

    電機(jī)傳動(dòng)調(diào)速及系統(tǒng)控制技術(shù)與國(guó)外相比差距較大，電力電子變頻調(diào)速技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平相差5～10年，國(guó)外變頻調(diào)速技術(shù)和產(chǎn)品主導(dǎo)我國(guó)電機(jī)系統(tǒng)市場(chǎng)，采用IGBT／IGcT電力電子器件的高壓變頻器及技術(shù)主要靠國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格較貴；而且，安全可靠性方面還有待進(jìn)一步提高，企業(yè)不愿承擔(dān)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。因此，采用變頻調(diào)速的電機(jī)系統(tǒng)仍為少數(shù)，不到總量的10。

    根據(jù)美國(guó)和歐盟電機(jī)挑戰(zhàn)計(jì)劃，以及近年來在進(jìn)行的大量電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能測(cè)試評(píng)估和節(jié)能改造項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能潛力多為10～50，泵系統(tǒng)的節(jié)能潛力為20～40，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能潛力為20～60。由于這三個(gè)系統(tǒng)就占了全國(guó)耗電量的40．7，因此開展電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能對(duì)我國(guó)“十一五”期間單位GDP能耗下降20的節(jié)能目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)節(jié)約型企業(yè)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)的任務(wù)具有