高效率节约能源电机将迎“黄金期”

  当接到《节能机电设备（产品）推荐目录（第五批）》的证书时，鸡西德元电器有限公司董事长江德元情绪有些激动：“这是对鸡西德元电器的YJ3高效率三相步电动机的高度认可。根据实验数据，采用新设备投入的成本，会在两年内以节省电能的方式回馈回来。”

  “高效电机节省的电量是非常大的，如果电机连续运转两三年，节约的电费就能再买一台电机了。”南阳防爆集团董事长魏华钧同样对节能电机的前景十分看好。

  近日，天安电气集团也发布了一款自主研发的永磁复合电机。天安集团磁性转动技术研究所副所长龚宇在发布会上表示，此款永磁复合电机的运行效率可达80%以上，额定效率可达90%以上，节约能源的效果十分显著。

  实际上，电机是名副其实的“用电大户”，60%以上的电能都被用于驱动其运转。有多个方面数据显示，2013年我国电机保有量约17亿千瓦，总耗电量约3万亿千瓦时，占全社会用电总量的64%、工业用电量的75%。

  由此可见，如果能从电机上节省出能量，其前景十分可观。在多位业内人士看来，节能需求将是电机的永恒主题，在全球节能减排的大背景下，打造高效节能电机成为全世界电机制造业发展的共识。

  电机是一种利用电和磁的相互作用，实现能量转换和传递的电磁机械装置，应用场景范围覆盖钢铁、有色、石化、化工、建材等各个行业领域。凡是需要将电能转化为机械能或将机械能转化为电能的地方都必须用到电机。因此，电机行业整体上具有巨大的市场容量。

  在我国，电机工业已走过百年历程，目前，国内中小型电机保有量达16亿千瓦，我国成为最大的中小型电机生产、使用和出口大国。然而，我国高端电机市场却长期被外资垄断，高端电机制造方面相比国际仍处于落后状态。

  究其原因，中投顾问高级研究员贺在华对《中国科学报》记者分析，一是我国缺乏自主研发能力，造成高技术含量、高的附加价值产品品种较少；二是国内电机制造产业链并未完全建立，制约了高端电机制造的发展；三是我国能源节约、环境保护意识不够强烈，高端电机在我国的应用领域较少。

  事实上，电机耗能在我国十分严重。中国节能协会常务副理事长王秦平给出一组数据：我国电机寿命平均比国外低3%~5%，运行系统效率比国外低10%~20%。以此估算，我国电机效能若提高1%，每年可节电约260亿千瓦；如果电机系统的效率提高5%~8%，每年的节电量相当于2~3个三峡大坝的发电量。

  在日前召开的“中国制造2025：高端装备制造与工业应用协同创新高峰论坛”上，中国电器工业协会发展与咨询部主任王琨指出，绿色发展是“中国制造2025”的一个指导方针，但我国电机制造业发展却面临资源消耗和电机能源转换效率之间的矛盾。

  “我们国家GDP占全球的12%，能源消耗却占全球的22%，高耗能行业单位产品能耗与国外差距高达10%，电机系统及电机与拖动设备的运行效率与国外先进的技术甚至相差20%。”王琨表示，电机是一个中转的设备，若能耗被电机所耗尽，那将给工业节能带来重大打击。

  2010年10月，我国政府在哥本哈根会议期间承诺：到2020年，中国单位GDP能耗和二氧化碳排放比2005年下降40%~45%；2011年3月，我国又在《国民经济与社会持续健康发展第十二个五年规划纲要》中明白准确地提出，“十二五”期间，我国单位GDP能耗和二氧化碳排放分别降低16%和17%。

  电力消费占总能源消费50%以上，而电机用电量又占全社会用电量的50%以上，因此，提高电机能效将是我国节能减排政策中必不可少的重要环节。

  王琨表示，2013年，工信部和质检总局就联合发布了《全国电机能效提升计划》，拟用三年时间，通过推广、淘汰、改造电机及电机系统1亿千瓦，提升电机能效，实现年工业用电节约300亿千瓦时。

  “上述计划目前已进入中后期阶段。”王琨介绍，这几年，我国重点强化了对标准的引领和约束，对永磁复合电机能效限值进行了规定，重点推荐了59个电机节能产品、4个高效率节约能源电机产品、25项节能电机技术，两年多时间累计推广高效电机、淘汰低效电机系统，节约能源改造4000多万千瓦时。

  与此同时，由于高效节能电机与普通电机相比，需耗用更多的铜、铝、冷轧硅钢等原材料，生产所带来的成本较高，售价也比普通电机高出10%~30%，导致采购高效电机者寥寥。为此，我国又制定了“补贴高效+禁止低效”的双重推广政策，以期推动高效节能电机的产销量增长。

  虽然国家多管齐下，但高效电机的推广效果仍然低于政策预期。王琨坦言：“目前国内能效虚标的问题依然存在，能效标识只有85%，还有1/5没有合格，低效能电机仍有较大市场。”而南阳防爆集团董事长魏华钧也曾指出，为推广高效电机使用，虽然地方政府也给予企业定额奖金，但买账的企业依旧不多。

  “有代表提出要把住生产关，依照国家强势标准，低于能效电机不能生产。但是，有市场就有生产，有人敢买就有人敢卖。所以说，淘汰低效电机最关键的问题是要把住企业。”王琨指出，目前，电机改造针对性不强，大部分地区只是高效电机替代低效电机，并没有针对不一样行业和企业。因此，淘汰低效电机还是在于市场推广模式和市场的约束。

  王琨称，下一步国家还将采取市场倒逼机制，发挥标准的引领和监督作用，并将采用一定措施对市场起到一定的约束作用。另外，还将分领域、分行业对电机系统来进行改造，与垄断终端行业的公司进行紧密的合作，推广使用高效电机。

  魏华钧表示，高效电机推广难的原因还与国内高效电机标准推行时间表滞后等因素正相关。“目前国内高效电机的标准和国际高效电机的标准一致，但推行时间却存在一定的差异，与美国相比至少落后5年。”为此，魏华钧呼吁国家尽快出台更有效的政策，疏通产业里的所有的环节，促进高端电机的推广效率。

  业界认为，若将在用的普通电机全部更换为高效电机，以使整个电机系统的运行效率达到欧美发达国家水平，至少还需要十年以上。

  在贺在华看来，高端电机的研发有几大难点：一是需要提高电机的综合仿真技术和设计技术；二是要形成高效电机型谱，开展高效电机产品系列化工作；三是要大力研发高精度与大功率伺服技术，由于此项技术国外实行技术封闭，需要我国自主研发，研发难度较大。

  在“中国制造2025”的大背景下，怎么样才可以推动我们国家高端电机行业的发展？北京电工技术经济研究所副所长卢琛鈺表示，首先要重点研究和制定电机系统能效分级及测试方法等标准，涉及产品的设计、制造、推广和应用所有的环节，包括对高效节能产品的选型、匹配、检测等进行规范，以及对存量电机系统的运行监测、评估与节能改造提出详细要求。

  卢琛鈺表示，在高端装备制造领域，要对大型的工程钢机、港口机械、海洋工程装备、高档数字控制机床配套电机开展研究，实现配套电机的国产化，同时针对我国制造业自动化、智能化的发展需求，开发各类机器人用伺服电机系统，并形成相关电机及其系统产品质量标准、检验测试标准及应用标准。

  他还表示，产品小型化和轻量化也是未来高端电机的发展趋势之一，即使用先进设计制造技术和新型优质材料，在满足电机使用性能的条件下，减小电机的体积，降低重量。另外一个方向是，针对工业领域的特殊风机、水泵、压缩机设备，以及针对建材、矿山、石化、纺织、船舶等典型机械设备，开发各种从结构和性能上的相匹配的直驱式电机、专用电机和派生电机等。

  而从技术角度看，贺在华称，高端电机制造业还将呈现以下发展的新趋势：一是先进的电力电子技术替代传统的机械方式，实现被拖动装置控制和设备制造；二是电机呈高效化、智能化趋势，将变频器可控制系统集成到电机系统中，实现20%~30%节能；三是采用交流调速取代直流调速，采用配有减速装置的电气传动系统。

  值得关注的是，根据国际通用估算方法，电动机装机容量为发电机装机容量的2.5~3.5 倍。在今后较长一段时间内，我国电动机产量还将持续扩大。预计到2020 年，发电机装机容量达到人均1千瓦，而我国电动机的装机容量将达到45亿千瓦左右，目前我国电动机的装机容量在12亿千瓦左右，新增的30多亿千瓦将为高效节能电机、专用电机带来非常大的市场空间。