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高效節(jié)能電機(jī)將迎“黃金期”

http://www.debgrams.com 2015-09-02 08:26 來源:中國科學(xué)報(bào)

當(dāng)接到《節(jié)能機(jī)電設(shè)備(產(chǎn)品)推薦目錄(第五批)》的證書時(shí),雞西德元電器有限公司董事長江德元情緒有些激動(dòng):“這是對(duì)雞西德元電器的YJ3高效率三相步電動(dòng)機(jī)的高度認(rèn)可。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),采用新設(shè)備投入的成本,會(huì)在兩年內(nèi)以節(jié)省電能的方式回饋回來。”

“高效電機(jī)節(jié)省的電量是非常大的,如果電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)兩三年,節(jié)約的電費(fèi)就能再買一臺(tái)電機(jī)了。”南陽防爆集團(tuán)董事長魏華鈞同樣對(duì)節(jié)能電機(jī)的前景十分看好。

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

實(shí)際上,電機(jī)是名副其實(shí)的“用電大戶”,60%以上的電能都被用于驅(qū)動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)。有數(shù)據(jù)顯示,2013年我國電機(jī)保有量約17億千瓦,總耗電量約3萬億千瓦時(shí),占全社會(huì)用電總量的64%、工業(yè)用電量的75%。

由此可見,如果能從電機(jī)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(jī)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(jī)成為全球電機(jī)制造業(yè)發(fā)展的共識(shí)。

耗能大戶堪比三峽發(fā)電量

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

在我國,電機(jī)工業(yè)已走過百年歷程,目前,國內(nèi)中小型電機(jī)保有量達(dá)16億千瓦,我國成為最大的中小型電機(jī)生產(chǎn)、使用和出口大國。然而,我國高端電機(jī)市場(chǎng)卻長期被外資壟斷,高端電機(jī)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(jí)研究員賀在華對(duì)《中國科學(xué)報(bào)》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(jī)制造產(chǎn)業(yè)鏈并未完全建立,制約了高端電機(jī)制造的發(fā)展;三是我國能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)意識(shí)不夠強(qiáng)烈,高端電機(jī)在我國的應(yīng)用領(lǐng)域較少。

事實(shí)上,電機(jī)耗能在我國十分嚴(yán)重。中國節(jié)能協(xié)會(huì)常務(wù)副理事長王秦平給出一組數(shù)據(jù):我國電機(jī)壽命平均比國外低3%~5%,運(yùn)行系統(tǒng)效率比國外低10%~20%。以此估算,我國電機(jī)效能若提高1%,每年可節(jié)電約260億千瓦;如果電機(jī)系統(tǒng)的效率提高5%~8%,每年的節(jié)電量相當(dāng)于2~3個(gè)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(yīng)用協(xié)同創(chuàng)新高峰論壇”上,中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)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(gè)指導(dǎo)方針,但我國電機(jī)制造業(yè)發(fā)展卻面臨資源消耗和電機(jī)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(dá)10%,電機(jī)系統(tǒng)及電機(jī)與拖動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行效率與國外先進(jìn)技術(shù)甚至相差20%。”王琨表示,電機(jī)是一個(gè)中轉(zhuǎn)的設(shè)備,若能耗被電機(jī)所耗盡,那將給工業(yè)節(jié)能帶來重大打擊。

提高電機(jī)能效是關(guān)鍵

2010年10月,我國政府在哥本哈根會(huì)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(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)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(fèi)占總能源消費(fèi)50%以上,而電機(jī)用電量又占全社會(huì)用電量的50%以上,因此,提高電機(jī)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(jī)能效提升計(jì)劃》,擬用三年時(shí)間,通過推廣、淘汰、改造電機(jī)及電機(jī)系統(tǒng)1億千瓦,提升電機(jī)能效,實(shí)現(xiàn)年工業(yè)用電節(jié)約300億千瓦時(shí)。

“上述計(jì)劃目前已進(jìn)入中后期階段。”王琨介紹,這幾年,我國重點(diǎn)強(qiáng)化了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)和約束,對(duì)永磁復(fù)合電機(jī)能效限值進(jìn)行了規(guī)定,重點(diǎn)推薦了59個(gè)電機(jī)節(jié)能產(chǎn)品、4個(gè)高效節(jié)能電機(jī)產(chǎn)品、25項(xiàng)節(jié)能電機(jī)技術(shù),兩年多時(shí)間累計(jì)推廣高效電機(jī)、淘汰低效電機(jī)系統(tǒng),節(jié)能改造4000多萬千瓦時(shí)。

與此同時(shí),由于高效節(jié)能電機(jī)與普通電機(jī)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(jià)也比普通電機(jī)高出10%~30%,導(dǎo)致采購高效電機(jī)者寥寥。為此,我國又制定了“補(bǔ)貼高效+禁止低效”的雙重推廣政策,以期推動(dòng)高效節(jié)能電機(jī)的產(chǎn)銷量增長。

雖然國家多管齊下,但高效電機(jī)的推廣效果仍然低于政策預(yù)期。王琨坦言:“目前國內(nèi)能效虛標(biāo)的問題依然存在,能效標(biāo)識(shí)只有85%,還有1/5沒有合格,低效能電機(jī)仍有較大市場(chǎng)。”而南陽防爆集團(tuán)董事長魏華鈞也曾指出,為推廣高效電機(jī)使用,雖然地方政府也給予企業(yè)定額獎(jiǎng)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(qiáng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn),低于能效電機(jī)不能生產(chǎn)。但是,有市場(chǎng)就有生產(chǎn),有人敢買就有人敢賣。所以說,淘汰低效電機(jī)最關(guān)鍵的問題是要把住企業(yè)。”王琨指出,目前,電機(jī)改造針對(duì)性不強(qiáng),大部分地區(qū)只是高效電機(jī)替代低效電機(jī),并沒有針對(duì)不同行業(yè)和企業(yè)。因此,淘汰低效電機(jī)還是在于市場(chǎng)推廣模式和市場(chǎng)的約束。

王琨稱,下一步國家還將采取市場(chǎng)倒逼機(jī)制,發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)和監(jiān)督作用,并將采用一定措施對(duì)市場(chǎng)起到一定的約束作用。另外,還將分領(lǐng)域、分行業(yè)對(duì)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造,與壟斷終端行業(yè)的企業(yè)進(jìn)行緊密的合作,推廣使用高效電機(jī)。

魏華鈞表示,高效電機(jī)推廣難的原因還與國內(nèi)高效電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)推行時(shí)間表滯后等因素正相關(guān)。“目前國內(nèi)高效電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)和國際高效電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)一致,但推行時(shí)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(tái)更有效的政策,疏通產(chǎn)業(yè)里的各個(gè)環(huán)節(jié),促進(jìn)高端電機(jī)的推廣效率。

高端電機(jī)將成主流

業(yè)界認(rèn)為,若將在用的普通電機(jī)全部更換為高效電機(jī),以使整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率達(dá)到歐美發(fā)達(dá)國家水平,至少還需要十年以上。

在賀在華看來,高端電機(jī)的研發(fā)有幾大難點(diǎn):一是需要提高電機(jī)的綜合仿真技術(shù)和設(shè)計(jì)技術(shù);二是要形成高效電機(jī)型譜,開展高效電機(jī)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(xiàng)技術(shù)國外實(shí)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(dòng)我國高端電機(jī)行業(yè)的發(fā)展?北京電工技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所副所長盧琛鈺表示,首先要重點(diǎn)研究和制定電機(jī)系統(tǒng)能效分級(jí)及測(cè)試方法等標(biāo)準(zhǔn),涉及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、推廣和應(yīng)用各個(gè)環(huán)節(jié),包括對(duì)高效節(jié)能產(chǎn)品的選型、匹配、檢測(cè)等進(jìn)行規(guī)范,以及對(duì)存量電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)估與節(jié)能改造提出詳細(xì)要求。

盧琛鈺表示,在高端裝備制造領(lǐng)域,要對(duì)大型的工程鋼機(jī)、港口機(jī)械、海洋工程裝備、高檔數(shù)控機(jī)床配套電機(jī)開展研究,實(shí)現(xiàn)配套電機(jī)的國產(chǎn)化,同時(shí)針對(duì)我國制造業(yè)自動(dòng)化、智能化的發(fā)展需求,開發(fā)各類機(jī)器人用伺服電機(jī)系統(tǒng),并形成相關(guān)電機(jī)及其系統(tǒng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

他還表示,產(chǎn)品小型化和輕量化也是未來高端電機(jī)的發(fā)展方向之一,即采用先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)和新型優(yōu)質(zhì)材料,在滿足電機(jī)使用性能的條件下,減小電機(jī)的體積,降低重量。另外一個(gè)方向是,針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域的特殊風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)設(shè)備,以及針對(duì)建材、礦山、石化、紡織、船舶等典型機(jī)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(jī)、專用電機(jī)和派生電機(jī)等。

而從技術(shù)角度看,賀在華稱,高端電機(jī)制造業(yè)還將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì):一是先進(jìn)的電力電子技術(shù)替代傳統(tǒng)的機(jī)械方式,實(shí)現(xiàn)被拖動(dòng)裝置控制和設(shè)備制造;二是電機(jī)呈高效化、智能化趨勢(shì),將變頻器可控制系統(tǒng)集成到電機(jī)系統(tǒng)中,實(shí)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(dòng)系統(tǒng)。

值得關(guān)注的是,根據(jù)國際通用估算方法,電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量為發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量的2.5~3.5 倍。在今后較長一段時(shí)間內(nèi),我國電動(dòng)機(jī)產(chǎn)量還將持續(xù)擴(kuò)大。預(yù)計(jì)到2020 年,發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá)到人均1千瓦,而我國電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量將達(dá)到45億千瓦左右,目前我國電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)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(jī)、專用電機(jī)帶來巨大的市場(chǎng)空間。

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