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高效節(jié)能電機將迎“黃金期”

http://m.casecurityhq.com 2015-09-02 08:26 來源:中國科學報

當接到《節(jié)能機電設(shè)備(產(chǎn)品)推薦目錄(第五批)》的證書時,雞西德元電器有限公司董事長江德元情緒有些激動:“這是對雞西德元電器的YJ3高效率三相步電動機的高度認可。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),采用新設(shè)備投入的成本,會在兩年內(nèi)以節(jié)省電能的方式回饋回來。”

“高效電機節(jié)省的電量是非常大的,如果電機連續(xù)運轉(zhuǎn)兩三年,節(jié)約的電費就能再買一臺電機了。”南陽防爆集團董事長魏華鈞同樣對節(jié)能電機的前景十分看好。

近日,天安電氣集團也發(fā)布了一款自主研發(fā)的永磁復合電機。天安集團磁性轉(zhuǎn)動技術(shù)研究所副所長龔宇在發(fā)布會上表示,此款永磁復合電機的運行效率可達80%以上,額定效率可達90%以上,節(jié)能效果十分顯著。

實際上,電機是名副其實的“用電大戶”,60%以上的電能都被用于驅(qū)動其運轉(zhuǎn)。有數(shù)據(jù)顯示,2013年我國電機保有量約17億千瓦,總耗電量約3萬億千瓦時,占全社會用電總量的64%、工業(yè)用電量的75%。

由此可見,如果能從電機上節(jié)省出能量,其前景十分可觀。在多位業(yè)內(nèi)人士看來,節(jié)能需求將是電機的永恒主題,在全球節(jié)能減排的大背景下,打造高效節(jié)能電機成為全球電機制造業(yè)發(fā)展的共識。

耗能大戶堪比三峽發(fā)電量

電機是一種利用電和磁的相互作用,實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞的電磁機械裝置,應用范圍覆蓋鋼鐵、有色、石化、化工、建材等各個行業(yè)領(lǐng)域。凡是需要將電能轉(zhuǎn)化為機械能或?qū)C械能轉(zhuǎn)化為電能的地方都必須用到電機。因此,電機行業(yè)整體上具有巨大的市場容量。

在我國,電機工業(yè)已走過百年歷程,目前,國內(nèi)中小型電機保有量達16億千瓦,我國成為最大的中小型電機生產(chǎn)、使用和出口大國。然而,我國高端電機市場卻長期被外資壟斷,高端電機制造方面相比國際仍處于落后狀態(tài)。

究其原因,中投顧問高級研究員賀在華對《中國科學報》記者分析,一是我國缺乏自主研發(fā)能力,造成高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品品種較少;二是國內(nèi)電機制造產(chǎn)業(yè)鏈并未完全建立,制約了高端電機制造的發(fā)展;三是我國能源節(jié)約、環(huán)境保護意識不夠強烈,高端電機在我國的應用領(lǐng)域較少。

事實上,電機耗能在我國十分嚴重。中國節(jié)能協(xié)會常務副理事長王秦平給出一組數(shù)據(jù):我國電機壽命平均比國外低3%~5%,運行系統(tǒng)效率比國外低10%~20%。以此估算,我國電機效能若提高1%,每年可節(jié)電約260億千瓦;如果電機系統(tǒng)的效率提高5%~8%,每年的節(jié)電量相當于2~3個三峽大壩的發(fā)電量。

在日前召開的“中國制造2025:高端裝備制造與工業(yè)應用協(xié)同創(chuàng)新高峰論壇”上,中國電器工業(yè)協(xié)會發(fā)展與咨詢部主任王琨指出,綠色發(fā)展是“中國制造2025”的一個指導方針,但我國電機制造業(yè)發(fā)展卻面臨資源消耗和電機能源轉(zhuǎn)換效率之間的矛盾。

“我們國家GDP占全球的12%,能源消耗卻占全球的22%,高耗能行業(yè)單位產(chǎn)品能耗與國外差距高達10%,電機系統(tǒng)及電機與拖動設(shè)備的運行效率與國外先進技術(shù)甚至相差20%。”王琨表示,電機是一個中轉(zhuǎn)的設(shè)備,若能耗被電機所耗盡,那將給工業(yè)節(jié)能帶來重大打擊。

提高電機能效是關(guān)鍵

2010年10月,我國政府在哥本哈根會議期間承諾:到2020年,中國單位GDP能耗和二氧化碳排放比2005年下降40%~45%;2011年3月,我國又在《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中明確提出,“十二五”期間,我國單位GDP能耗和二氧化碳排放分別降低16%和17%。

電力消費占總能源消費50%以上,而電機用電量又占全社會用電量的50%以上,因此,提高電機能效將是我國節(jié)能減排政策中必不可少的重要環(huán)節(jié)。

王琨表示,2013年,工信部和質(zhì)檢總局就聯(lián)合發(fā)布了《全國電機能效提升計劃》,擬用三年時間,通過推廣、淘汰、改造電機及電機系統(tǒng)1億千瓦,提升電機能效,實現(xiàn)年工業(yè)用電節(jié)約300億千瓦時。

“上述計劃目前已進入中后期階段。”王琨介紹,這幾年,我國重點強化了對標準的引領(lǐng)和約束,對永磁復合電機能效限值進行了規(guī)定,重點推薦了59個電機節(jié)能產(chǎn)品、4個高效節(jié)能電機產(chǎn)品、25項節(jié)能電機技術(shù),兩年多時間累計推廣高效電機、淘汰低效電機系統(tǒng),節(jié)能改造4000多萬千瓦時。

與此同時,由于高效節(jié)能電機與普通電機相比,需耗用更多的銅、鋁、冷軋硅鋼等原材料,生產(chǎn)成本較高,售價也比普通電機高出10%~30%,導致采購高效電機者寥寥。為此,我國又制定了“補貼高效+禁止低效”的雙重推廣政策,以期推動高效節(jié)能電機的產(chǎn)銷量增長。

雖然國家多管齊下,但高效電機的推廣效果仍然低于政策預期。王琨坦言:“目前國內(nèi)能效虛標的問題依然存在,能效標識只有85%,還有1/5沒有合格,低效能電機仍有較大市場。”而南陽防爆集團董事長魏華鈞也曾指出,為推廣高效電機使用,雖然地方政府也給予企業(yè)定額獎金,但買賬的企業(yè)依舊不多。

“有代表提出要把住生產(chǎn)關(guān),按照國家強勢標準,低于能效電機不能生產(chǎn)。但是,有市場就有生產(chǎn),有人敢買就有人敢賣。所以說,淘汰低效電機最關(guān)鍵的問題是要把住企業(yè)。”王琨指出,目前,電機改造針對性不強,大部分地區(qū)只是高效電機替代低效電機,并沒有針對不同行業(yè)和企業(yè)。因此,淘汰低效電機還是在于市場推廣模式和市場的約束。

王琨稱,下一步國家還將采取市場倒逼機制,發(fā)揮標準的引領(lǐng)和監(jiān)督作用,并將采用一定措施對市場起到一定的約束作用。另外,還將分領(lǐng)域、分行業(yè)對電機系統(tǒng)進行改造,與壟斷終端行業(yè)的企業(yè)進行緊密的合作,推廣使用高效電機。

魏華鈞表示,高效電機推廣難的原因還與國內(nèi)高效電機標準推行時間表滯后等因素正相關(guān)。“目前國內(nèi)高效電機的標準和國際高效電機的標準一致,但推行時間卻存在差異,與美國相比至少落后5年。”為此,魏華鈞呼吁國家盡快出臺更有效的政策,疏通產(chǎn)業(yè)里的各個環(huán)節(jié),促進高端電機的推廣效率。

高端電機將成主流

業(yè)界認為,若將在用的普通電機全部更換為高效電機,以使整個電機系統(tǒng)的運行效率達到歐美發(fā)達國家水平,至少還需要十年以上。

在賀在華看來,高端電機的研發(fā)有幾大難點:一是需要提高電機的綜合仿真技術(shù)和設(shè)計技術(shù);二是要形成高效電機型譜,開展高效電機產(chǎn)品系列化工作;三是要大力研發(fā)高精度與大功率伺服技術(shù),由于此項技術(shù)國外實行技術(shù)封閉,需要我國自主研發(fā),研發(fā)難度較大。

在“中國制造2025”的大背景下,如何才能推動我國高端電機行業(yè)的發(fā)展?北京電工技術(shù)經(jīng)濟研究所副所長盧琛鈺表示,首先要重點研究和制定電機系統(tǒng)能效分級及測試方法等標準,涉及產(chǎn)品的設(shè)計、制造、推廣和應用各個環(huán)節(jié),包括對高效節(jié)能產(chǎn)品的選型、匹配、檢測等進行規(guī)范,以及對存量電機系統(tǒng)的運行監(jiān)測、評估與節(jié)能改造提出詳細要求。

盧琛鈺表示,在高端裝備制造領(lǐng)域,要對大型的工程鋼機、港口機械、海洋工程裝備、高檔數(shù)控機床配套電機開展研究,實現(xiàn)配套電機的國產(chǎn)化,同時針對我國制造業(yè)自動化、智能化的發(fā)展需求,開發(fā)各類機器人用伺服電機系統(tǒng),并形成相關(guān)電機及其系統(tǒng)產(chǎn)品標準、檢測標準及應用標準。

他還表示,產(chǎn)品小型化和輕量化也是未來高端電機的發(fā)展方向之一,即采用先進設(shè)計制造技術(shù)和新型優(yōu)質(zhì)材料,在滿足電機使用性能的條件下,減小電機的體積,降低重量。另外一個方向是,針對工業(yè)領(lǐng)域的特殊風機、水泵、壓縮機設(shè)備,以及針對建材、礦山、石化、紡織、船舶等典型機械設(shè)備,開發(fā)各種從結(jié)構(gòu)和性能上的相匹配的直驅(qū)式電機、專用電機和派生電機等。

而從技術(shù)角度看,賀在華稱,高端電機制造業(yè)還將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢:一是先進的電力電子技術(shù)替代傳統(tǒng)的機械方式,實現(xiàn)被拖動裝置控制和設(shè)備制造;二是電機呈高效化、智能化趨勢,將變頻器可控制系統(tǒng)集成到電機系統(tǒng)中,實現(xiàn)20%~30%節(jié)能;三是采用交流調(diào)速取代直流調(diào)速,采用配有減速裝置的電氣傳動系統(tǒng)。

值得關(guān)注的是,根據(jù)國際通用估算方法,電動機裝機容量為發(fā)電機裝機容量的2.5~3.5 倍。在今后較長一段時間內(nèi),我國電動機產(chǎn)量還將持續(xù)擴大。預計到2020 年,發(fā)電機裝機容量達到人均1千瓦,而我國電動機的裝機容量將達到45億千瓦左右,目前我國電動機的裝機容量在12億千瓦左右,新增的30多億千瓦將為高效節(jié)能電機、專用電機帶來巨大的市場空間。

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