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电机系统节能:
酝酿市场大契机
世界各国在制定和实施电机能效标准的同时,积极采取有效措施促进电机系统节能工作,电机挑战计划就是其中一项非常好的促进措施
随着十一五”节能目标完成的临近,关于节能减排的话题已经成为国人关心和议论的焦点。
自从电机系统被列入“十大重点节能工程”最重要的一项工程开始,电机节能问题在各行各业掀起电机系统节能的改造浪潮。
由此,从中央到地方,从电机生产企业到产品使用企业,从专家学者到电机节能服务公司,展开了层次不同的,全面的讨论议题。
在刚刚召开的“中国电机系统节能挑战项目启动会及技术研讨会”上就可看出大力推动电机系统节能刻不容缓。
电机是一种应用量大、使用范围广的高耗能动力设备。
据统计,我国的总装机容量约为4亿千瓦,年耗电量约为6000亿kwh,占工业用电的70—80%,又以中小型电机为主,约占80%,而中小型电机消耗的电量却占总用量的90%。
在我国,同国外相比差距很大,机组效率为75%,比国外低10%;
系统运行效率为30—40%,比国际先进水平低20—30%。
故我国中小型电机具有极大的节能潜力,推行电机系统节能也是节能的重点领域之一。
电机系统节能现状和问题
电机系统包括电动机、拖动装置、传动控制系统及管网负荷。
电机系统用电量约占全国用电量的60%,其中风机、泵类、压缩机和空调制冷机的用电量分别占全国用电量的10.4%、20.9%、9.4%和6%。
我国80%以上的电机产品效率比国外先进水平低2-5个百分点,虽然国产高效电机与国外先进水平相当,但价格高、市场占有率低;
风机、泵、压缩机产品效率比国外先进水平低2-4个百分点,虽然设计水平与国外先进水平相当,但制造技术和工艺有差距;
电机传动调速及系统控制技术差距较大,产品效率比国外先进水平低20-30%。
电机系统量大面广,节电潜力巨大。
全国现有各类电机系统总装机容量约4.2亿千瓦,运行效率比国外先进水平低10-20个百分点,相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。
中国标准化研究院工程师赵跃进在接受本刊记者采访时表示,电机系统存在的主要问题是:
电动机及被拖动设备效率低,电动机、风机、泵等设备陈旧落后,效率比国外先进水平低2-5个百分点;
系统匹配不合理,“大马拉小车”现象严重,设备长期低负荷运行;
系统调节方式落后,大部分风机、泵类采用机械节流方式调节,效率比调速方式约低30%。
为此,赵跃进指出,电机系统节能要从以下几个方面着手。
1、更新淘汰低效电动机及高耗电设备:
推广高效节能电动机、稀土永磁电动机,高效风机、泵、压缩机,高效传动系统等。
更新淘汰低效电动机及高耗电设备;
采用高效节能电机及系统相关节电设备新装电机系统。
逐步限制并禁止落后低效产品的生产、销售和使用。
对老旧设备更新改造,重点是高耗电中小型电机及风机、泵类系统的更新改造及定流量系统的合理匹配。
2、提高电机系统效率:
推广变频调速、永磁调速等先进电机调速技术,改善风机、泵类电机系统调节方式,逐步淘汰闸板、阀门等机械节流调节方式。
重点对大中型变工况电机系统进行调速改造,合理匹配电机系统,消除“大马拉小车”现象。
3、被拖动装置控制和设备改造:
以先进的电力电子技术传动方式改造传统的机械传动方式,逐步采用交流调速取代直流调速。
采用高新技术改造拖动装置,重点是大型水利排灌设备、电机总容量10万千瓦以上大型企业的示范改造等。
4、优化电机系统的运行和控制:
推广软启动装置、无功补偿装置、计算机自动控制系统等,通过过程控制合理配置能量,实现系统经济运行。
5、重点改造领域:
电力:
用变频、永磁调速及计算机控制改造风机、水泵系统,重点是20万千瓦以上火力发电机组。
冶金:
鼓风机、除尘风机、冷却水泵、加热炉风机、铸造除鳞水泵等设备的变频、永磁调速。
有色:
除尘系统自动化控制及风机调速。
煤炭:
矿井通风机、排水泵调速改造及计算机控制系统。
石油、石化、化工:
工艺系统流程泵变频调速及自动化控制。
机电:
研发制造节能型电机、电机系统及配套设备。
轻工:
注塑机、液压油泵的变频、永磁调速。
其他:
企业空调和通风、楼宇集中空调的电机系统改造等。
中国节能协会节能服务产业委员会主任沈龙海指出,解决电机系统节能问题应该从多方面开始:
一是,电机系统改造主要以企业自主改造为主,辅以政府引导、设备租赁、合同能源管理等方式。
鼓励并扶持专业节能服务机构采用设备融资租赁、合同能源管理等市场机制推动电机系统节电改造。
二是,制定发布相关标准、政策。
制定、修订电动机能效标准,电动机配套设备能效标准,电动机系统经济运行管理标准,变频调速和调压节能产品标准等。
研究电机产品能效标识制度和高效电机产品认证制度,实施电机系统强制性淘汰更新制度,高能耗机电产品强制性淘汰制度。
制定合理的电压等级标准,科学的谐波和电磁兼容标准。
三是,改进电机系统的设计,组织编制实施电机系统优化配置的设计规范及标准。
四是,开展相关人员的培训。
电机系统量大面广,节电潜力巨大。
全国现有各类电机系统总装机容量约4.2亿千瓦,运行效率比国外先进水平低10-20个百分点,相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。
目前电机系统节能采取的办法
随着科学技术的飞速发展,特别是电力电子技术、微电子技术、自动控制技术的高度发展和应用,使变频器的节能效果更为显著。
它不但能实现无级调速,而且在负载不同时,始终高效运行,有良好的动态特性,能实现高可靠性、高精度的自动控制。
相对于其它调速方式(如:
降压调速、变极调速、滑差调速、交流串级调速等),变频调速性能稳定、调速范围广、效率高,随着现代控制理论和电力电子技术的发展,交流变频调速技术日臻完善,它已成为交流电机调速的最新潮流,变频调速装置(变频器)已在工业领域得到广泛应用。
使用变频器调速信号传递快、控制系统时滞小、反应灵敏、调节系统控制精度高、使用方便、有利于提高产量、保证质量、降低生产成本,因而使用变频器是企事业及各大厦节能降耗的可信赖产品。
变频节电是一种革命性的新一代电机专用控制产品,基于微处理器数字控制技术,通过内置优化控制软件,动态调整电机运行工程中的电压和频率,在不改变原配套电机的条件下,保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配,从而有效避免电机因过度出力造成的电能浪费。
交流电动机是当前应用最广泛的电机,约占各类电动机总数的85%,它具有结构简单、价廉、不需维护等优点,但它的弱点是调速困难,因而在许多应用场合受到限制或借助机械方式来实现调速。
变频器就负载类型而言主要有两方面的典型应用:
1、恒转矩应用;
2、变转矩应用。
就应用的目的而言主要有:
1、以改进工艺为主要目的,确保工艺过程中的最佳转速、不同负载下的最佳转速以及准确定位等。
以其优良的调速性能,提高生产率、提高产品质量,使设备合理化,适应或改善环境等。
2、以节能为主要目的——以流量或压力需要调节的风机、泵类机械的转速控制来实现节能,改造效果非常显著。
电机系统节能展开的国际合作
电动机作为各种设备的动力,被广泛应用于工业、商业、国防和公用设施等各个领域。
目前电动机的用电量平均占世界各国的总用电量的50%以上,占工业用电量的70%以上。
研究表明,通过电动机节能,到2011年,累计节电可达764亿KW•h,到2020年,累计节电1653亿KW•h。
因此,电动机能效水平的提高对于我国当前的节能减排工作具有重要意义。
世界各国在制定和实施电动机能效标准的同时,积极采取有效措施促进电动机系统节能工作,电机挑战计划(MotorChallengeProgram)就是其中的一项非常好的促进措施。
虽然它是一个自愿性的参与计划,但是它确实达到了引导制造商和用户生产与使用高效电机和高效电机系统的目的。
欧盟和美国分别实施了电机挑战计划,并取得了很好的效果。
在中国,电机系统节能工程作为十大节能工程得以实施,也表现了中国政府对于电机系统节能工作的重视。
欧盟电机挑战计划是继绿色照明计划后欧盟推出的另一项节能计划,这是一项企业自愿参加的行动计划,所有使用电机驱动系统的企业都可被邀请为合作伙伴(Partner);
所有提供电机驱动系统的企业也都可成为支持者(Endorsers)。
参加该计划的企业可以通过经济有效的方法在降低运行费用上得到帮助。
另外,他们还可以因完成以下欧盟能源政策的目标而得到社会的认可:
使环境影响最小化,减少了CO2的排放;
提高了欧洲工业的竞争力;
减少了对能源进口的依赖。
电机挑战计划核心内容是,一在工业和服务行业的终端用户中,提高他们对电机系统节能(省钱)措施节能潜力的认识。
二在欧盟范围内建立一个框架,鼓励高层决策者优先采用、实施这些节能措施。
三在欧盟EuroDEEM数据库的基础上,建立一个覆盖面广泛的信息工具,帮助终端用户最优化其电机(系统)设计、采购、安装以及运行各层面工作。
四获得公司最高管理层采用高效电机系统的明确承诺。
据中国节能协会节能服务产业委员会项目负责人介绍,“中国电机系统节能挑战项目”是在欧盟的SWITCHASIA项目的支持下,由中国标准化研究院(CNIS)、中国节能协会节能服务产业委员会(EMCA)、联合国工业发展组织(UNDIO)中国投资促进办事处、葡萄牙Coimbra大学机器人系统研究院等机构共同承担的电机系统节能领域的国际合作项目。
该项目通过建立一个全国性的电机系统节能信息平台,以促进电机系统用户、节能服务公司、电机系统制造商和节能管理部门之间的交流与合作,推动电机系统节能改造,提高节能管理和技术水平,加强电机系统标准、标识和配套政策的实施力度,提高电机系统的运行效率,为改善全球的气候变化做出应有的贡献。
该负责人表示,“中国电机系统节能联盟”是“中国电机系统节能挑战项目”的一个重要组成部分,该联盟由电机系统用户、节能服务公司、电机生产厂商、及相关机构组成,是获得有关电机系统标准标识、国内外技术信息以及了解电机系统制造商、用户和节能服务公司等相关资源、开展电机系统节能交流合作的有效平台。
∙国产电机系统将打破节能壁垒详情分析
∙近日,国务院印发《“十二五”节能减排综合性工作方案》(国发〔2011〕26号,以下简称《方案》),提出了50条政策措施,并确定了“十二五”各地区化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物排放总量控制目标。
而“十二五”规划纲要明确提出,全国降低能耗强度和二氧化碳排放强度16%和17%,此项标准也作为约束性指标被写入规划。
作为基础动能行业的电机行业,其承担的节能减排方面的任务是相当重大的,随着国家相关补贴政策的出台,高效电机市场也逐渐被业界看好,但仅仅靠高效电机的发展和应用就能达到我们所预期的节能减排效果?
我们需要的是显着的减少整条电机生产链上各流程产生的所有排放。
耗能严重
金属原材料是电机生产的最基本构成元素,其需求量的大幅攀升势必带来巨大的能耗,国家发改委发布的数据显示,4月份,规模以上工业增加值同比增长13.4%,在主要高耗能产品中,钢铁、有色金属产量稳定增长,这些产业的用电量大幅攀升。
我国钢铁和有色金属业能耗主要集中在矿山、冶炼和加工三大领域,目前平均每吨金属综合能耗与国际先进水平相比,差距仍存在。
从不同产品看,国内电解铝平均电耗比国际水平高2%;
铜闪速炉冶炼平均能耗比国际水平高20%;
窑闭鼓风炉锌冶炼平均能耗比国际先进水平高33.4%;
铅冶炼平均能耗比国际先进水平高84.2%。
据国家统计局数据,2006年,国内电解铝直流电耗每吨13506千瓦时,氧化铝综合能耗为每吨0.894吨标煤,铜闪速炉冶炼平均能耗为0.606吨标煤,粗铜平均电耗为每吨823千瓦时。
除了产品原材料环节的高耗能,国产电机在技术升级方面也存在一些问题,而这些问题导致电机在运行过程中耗能严重:
1.电机系统节能控制技术落后,系统运行效率低。
电机系统控制把满足工艺需求作为惟一目标,系统调节方式落后,大部分风机、泵类采用机械节流方式调节,系统运行效率低。
我国电机系统能效检测技术、系统节能减排整体解决方案以及节能控制技术、与负载匹配的专用电机和专用控制装置的匹配集成技术、节能效果和性价比达到最佳匹配的系统节能技术等方面,基本还处于空白。
2.电机控制专职水平相对落后。
电机传动调速机系统控制技术与国外相比差距较大,电机控制装置主要为满足工艺要求进行控制,缺少专用的电机系统节能控制装置,且采用变流调剂装置的电极系统仍为少数,不到总量的10%。
3.与系统匹配的专用电机的研发、生产刚刚起步。
目前国内电机的专用化率进展缓慢。
究其原因,我国电机行业在发展过程中对产品品种的发展不够重视,快速响应市场的开发能力较弱,以致在许多场合以普通电机来代替专用电机来运行。
受初级材料的高耗能、技术方面的不足等因素影响,使得电机从制造到运行都需要消耗大量的能源,占全国用电总量60%和工业用电量80%的电机,成为目前我国耗电最高的产品。
几乎遍布所有行业的电机,却在耗能方面如此惊人,高耗能高排放不仅在成本方面制约我国电机的发展,同时随着各国碳关税法案的相继出台,电机行业如果在产品低碳方面还是进展缓慢的话,电机出口必将受到影响。
新贸易壁垒
电机作为我国重点出口商品,其很大程度上带动着我国出口贸易的发展,而随着贸易全球化的发展,以颁布技术法规、推行技术标准、实施认证制度等技术性措施为主要内容的技术性贸易壁垒的作用日益突出,层出不穷的国际技术壁垒已成为阻碍我国电机出口贸易发展的最大障碍之一。
当前,我国电机出口面临着如欧盟、美国、加拿大、墨西哥、澳洲、巴西、日本、韩国、波兰、印度、马来西亚等国的电动机能效指标。
以欧盟EUP电动机生态设计法规为例。
2009年4月3日,欧盟发布了第G/TBT/N/EEC/265号通报,对电动机的最低能效要求进行了严格规定。
通报要求从2011年6月16日起,所有电动机的能效不得低于IE2能效水平;
从2015年1月1日起,额定输出功率在7.5~375kW之间的电动机的能效不得低于IE3能效水平,或达到IE2能效水平,同时配备变速传动装置;
从2017年1月1日起,额定输出功率在0.75~375kW之间的所有电动机的能效不得低于IE3能效水平,或达到IE2能效水平,同时配备变速传动装置。
可以说,2011年6月16日以后,我国所有标准型和低效的电动机将退出欧盟市场。
同时各种各样限制有害物质排放的环境保护法规和标准不断出台,这些法规和标准同样可以形成贸易壁垒。
当前,电机出口面临的对有害物质进行限制的法规有针对单相电动机、水泵的RoHS指令、针对电机产品的《废弃电气电子设备指令》(WEEE指令)及美国环境保护署(EPA)排放法规等。
新的技术指标壁垒的出现,使得我国电机行业面临更多的问题。
首先,技术壁垒往往要求考虑电机产品对能源、环境、自然资源的影响程度,这将增加企业的一系列成本,这其中就包括产品开发设计成本,以及各耗能环节测试认证成本。
其次,由于我国电机出口依靠价格取胜的比例较高,出口电机的总体价格偏低,成本上升将进一步降低原本就比较微薄的利润,如果企业出口长期处于亏损状态,必然会退出发达国家的市场。
再次,电机行业中设计能力差、技术落后、规模较小的企业,因达不到发达国家的技术标准,而无法进入发达国家的市场,从而将大幅降低我国电机产品在发达国家的市场份额。
最后技术壁垒的实施将提高对我国电机产品的环境要求和生产成本,使得原来成本高、利润低、能耗高的电机产业进一步从发达国家向第三世界转移,也将进一步降低我国电机产品的出口竞争力。
在日益严峻的形势下,电气行业整体利润下滑。
不得不说,电机行业日子将越来越难过,绿色节能的运营模式或许能给电机产业带来一些帮助。
电机要低碳
国际市场上,产品碳标识已经被广泛应用,越来越多的公司开始接受碳足迹评估,并使用碳足迹标识,将其作为一种营销手段,在欧洲许多国家,没有碳标识的产品是不允许进入当地市场的。
在我国,低碳经济成为推动中国经济良性发展的方向,虽然碳足迹标识在中国还没有普及,但已经开始有企业接受碳足迹评估。
如青岛啤酒[34.771.91%股吧研报]与中国标准化研究院、中国质量认证中心签订了啤酒行业的第一份低碳研究协议,并将整个生产过程中的温室气体排放数量进行评估和分析,最终推出附有碳标识的青岛啤酒。
应该说,实施碳足迹分析是今后的一个发展趋势,电机企业可以通过对产品实施碳足迹分析,优化生产流程、降低成本,增强市场竞争力。
同时,在企业的日常生产和管理中,引入高效节能改造服务,高效节能能改造技术将带来三重价值:
通过提高效率,减少排放;
节约能源资源;
以及显着减少运营成本。
电机企业何乐而不为?
电机系统节能工作是《节能中长期规划》和“十一五”十大重点节能工程的重要组成部分,而“十二五”期间也将加大电机系统节能改造力度,依靠科技进步,通过企业和节能服务公司的通力合作,双方共享节能收益。
专家表示:
“随着节能技术的不断深入研究,电机系统节能不仅仅停留于研究和开发单一的高效产品和装置,而是向着电机系统的优化匹配、节能和绿色设计等方面发展,使电机系统的寿命周期都达到绿色、节能的效果,最大限度提高系统能源利用率,真正成为低碳经济的重要组成部分。
”
我国电机运行的总体情况
目前我国工业能耗约占总能耗的70%,其中电机能耗约占工业能耗的60%~70%,加上非工业电机能耗,电机实际能耗占总能耗的50%以上。
而且高效节能电机应用比例低。
根据国家中小电机质量监督检验中心对国内重点企业198台电机的抽样调查,其中达到2级以上的高效节能电机比例只有8%,这对整个社会资源产生了极大的浪费。
为推进高效节能机电在我国的发展,国家在2006年就将电机系统节能列入“十大节能工程”,之后又推出推广高效电机的财政补贴政策。
国家在2010年6月国家财政部、发改委联合出台《关于印发节能产品惠民工程高效电机推广实施细则的通知》采取财政补贴方式进行推广。
提高电机效率,方法有很多,但主要是降低电机运行过程中,自身发热所产生的电能消耗,降低定子铜损、转子铜损、铁损、机械损耗和杂散损耗,高效(超高效)电机必须从这五大损耗着手,降低损耗提高电机效率。
这五大损耗中最主要是铜损和铁损,而要减少电机的铜损和铁损,首先要提高电机的核心材料-电工钢的品质。
我国电机耗能过高用能设备能耗警钟被欧盟敲响
生意社07月27日讯
我国,在市场上被广泛使用的通用设备的能耗问题未得到足够重视,很多用能产品甚至没有能耗标识。
虽然和行业都有开展一些技术节能的工作,但在对于通用设备的耗能问题还是基本没有投入。
近日,欧盟低压电机最低能效标准法规正式生效,新法规要求在欧盟市场上出售的低压电机至少达到国际能效等级2级(IE2)标准。
该法规被视为欧洲提升电机能效的里程碑,也为我国用能设备的能耗问题敲响一记警钟。
根据国际能源署的最新统计,工业用电占全球电力总消耗的约42%,其中2/3被工业电机所消耗。
电机能耗对降低工业能耗的意义可见一斑。
而在我国,这类在市场上被广泛使用的通用设备的能耗问题却并未得到足够重视,很多用能产品甚至没有能耗标识。
6月24日,清华大学教授、中国科学院院士过增元在接受《科学时报》记者采访时指出,在节能减排国策的推动下,我国各工业行业开展了很多技术节能工作,但针对跨行业、跨部门的共性技术和通用设备的能效提高却投入甚少,鲜有人问津,工程研究更是空白。
据悉,针对行业空白,过增元也曾呼吁建立高效共性技术和通用设备的工程研究中心,但由于种种原因,很难推动。
不过,这也从另一个侧面反映出我国在技术节能方面还有很大潜力未被挖掘。
据过增元透露,全国标准化委员会正在考虑出台多种用能设备的能耗标准。
该标准一旦出台,消费者将能够以此为依据选择节能产品。
日本节能方面是做得最好的我们应该向学习日本降低峰值跨越式发展单位GDP能耗的世界平均水平是100,美国为96,日本仅有41,而我国达到295。
从技术层面来说,中国的能源利用率仅有31%,低于日本的52%、欧洲的42%和美国的40%。
节能被视为我国经济可持续发展的重要保障。
过增元分析指出,我国工业化阶段还没完成,因此应该学习日本降低峰值的跨越式发展经验。
过增元指出,从国际经验来看,在两次能源危机、国际能源价格处于高位时,提高能效的地位都有上升,而现在也正在经历又一次世界性能源短缺。
美国是能源非短缺国家,从上世纪70年代以后也开始注重提高能效。
按上世纪60年代的能源增长速度,美国的能源消费本应维持高速增长,但实际值却减少了74%。
据统计,这其中1/3~1/2的节能源自经济结构的调整,1/2~2/3源自通过技术改进提高能效。
而能源短缺的国家更是特别重视能源利用率的提高。
如日本在整个工业发展阶段的单位GDP能耗都很低,峰值不足英美的1/2。
从上世纪70年代至90年代,日本单位能耗的产值在不断增加。
“可以说在这个时期日本国民经济的发展主要靠提高能效。
”过增元说。
在福岛核事故之后,日本首相菅直人近日也宣布调整国家能源政策
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