上海市能效中心 秦宏波 劉 洋

0 前言

電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、建筑和家用電氣的各個(gè)領(lǐng)域，用于拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等各種設(shè)備，其耗電量約占全國(guó)總用電量的60%，占工業(yè)系統(tǒng)用電量的75%左右。目前，我國(guó)現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量為12億kW左右，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電動(dòng)機(jī)用量還將會(huì)持續(xù)增加。因此，國(guó)家于2011年開始大力推廣高效電機(jī)應(yīng)用，并出臺(tái)了《高耗能落后機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄（第二批）》（工業(yè)和信息化部2012年第14號(hào)公告），加速企業(yè)在用普通效率電機(jī)的淘汰更新。

1 我國(guó)電機(jī)能效水平

我國(guó)目前生產(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%[1]，而歐洲等國(guó)家普遍使用的高效電機(jī)效率平均值為90.3%，美國(guó)甚至已經(jīng)全面使用超高效電機(jī)，其效率平均值達(dá)到92%，并且將其列為新建項(xiàng)目的強(qiáng)制準(zhǔn)入條件。

雖然目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有90多家企業(yè)生產(chǎn)高效電動(dòng)機(jī)，技術(shù)、生產(chǎn)工藝與國(guó)外先進(jìn)水平相當(dāng)，但由于成本、價(jià)格的原因，高效電動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)占有率仍然較小，僅占整個(gè)市場(chǎng)的3%左右，主要高效電機(jī)產(chǎn)品以出口為主。

主要產(chǎn)品效率標(biāo)準(zhǔn)情況主要國(guó)家高效電機(jī)推進(jìn)情況見表1和表2。

表1 主要產(chǎn)品效率標(biāo)準(zhǔn)情況對(duì)比

表2 主要國(guó)家高效電機(jī)推進(jìn)情況

2 高效電機(jī)節(jié)能原理

電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過電動(dòng)機(jī)的輸出軸帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)[2]。在電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程中，電動(dòng)機(jī)自身要消耗掉一部分電能，這部分被消耗的能量我們稱之為電動(dòng)機(jī)的損耗。對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)而言，這部分損耗可分為下列五個(gè)部分：

PCu1—定子銅線繞組因有電流通過而產(chǎn)生的銅損耗；

PAl2—轉(zhuǎn)子鋁（或銅）線繞組因有電流通過而產(chǎn)生的鋁（或銅）損耗；

PFe—因有磁場(chǎng)的存在而在鐵心中產(chǎn)生的渦流和磁滯損耗；

Pfw—電動(dòng)機(jī)的冷卻風(fēng)扇和軸承轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的通風(fēng)和磨擦損耗，簡(jiǎn)稱機(jī)械耗；

Ps—其它損耗，主要包含高次諧波磁場(chǎng)所產(chǎn)生的損耗和繞組端部泄漏電流損耗等。

因此，電機(jī)效率的提高主要是從減少損耗入手，通過目前先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、性能更優(yōu)良的材料（冷軋硅鋼片）等，減少損耗，提高電機(jī)自身效率。

3 國(guó)家和上海市高效電機(jī)補(bǔ)貼政策

3.1 國(guó)家高效電機(jī)補(bǔ)貼政策

2010年以來，國(guó)家高度重視電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工作，國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人多次做出重要批示，國(guó)家財(cái)政部、發(fā)展改革委相繼出臺(tái)《節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效電機(jī)推廣實(shí)施細(xì)則》[財(cái)建（2010）232 號(hào)]、《關(guān)于做好2011年高效電機(jī)推廣工作的通知》[財(cái)建（2011）62號(hào)]，并多次召開專題會(huì)議，要求各地政府提高認(rèn)識(shí)，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際情況，創(chuàng)新高效電機(jī)推廣機(jī)制，加大推廣力度，保質(zhì)保量完成任務(wù)。

根據(jù)國(guó)家電機(jī)推廣政策，高效電機(jī)財(cái)政補(bǔ)貼的前提條件是在中國(guó)大陸境內(nèi)生產(chǎn)和使用的高效電機(jī)，財(cái)政補(bǔ)貼的最終受益者為高效電機(jī)最終用戶，財(cái)政資金通過高效電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)兌付給高效電機(jī)最終用戶。其推廣產(chǎn)品范圍、效率界定標(biāo)準(zhǔn)和財(cái)政補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）高效電機(jī)推廣產(chǎn)品范圍

國(guó)家高效電機(jī)推廣產(chǎn)品范圍包括：

（1）額定功率為 0.55kW（含）—315 kW（含），額定電壓為690V及以下的低壓三相異步電動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱低壓三相異步電機(jī)）；

（2）額定功率為355kW（含）—25000kW（含），額定電壓為6000V或10000V的高壓三相異步電動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱高壓三相異步電機(jī)）；

（3）額定功率為 0.55kW（含）—315kW（含），額定電壓為690V及以下的稀土永磁三相同步電動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱稀土永磁電機(jī)）。

截止到2012年底，國(guó)家共發(fā)布了四批共計(jì)88家企業(yè)生產(chǎn)的高效電機(jī)推廣產(chǎn)品目錄。

2）高效電機(jī)推廣產(chǎn)品效率界定標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家高效電機(jī)推廣產(chǎn)品效率界定標(biāo)準(zhǔn)為：低壓三相異步電機(jī)效率達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18613《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》現(xiàn)行版本中能效等級(jí)2級(jí)及以上水平；高壓三相異步電機(jī)效率保證值不低于《節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效電機(jī)推廣實(shí)施細(xì)則》[財(cái)建（2010）232號(hào)]文件中的規(guī)定指標(biāo)。

3）國(guó)家高效電機(jī)推廣財(cái)政補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家高效電機(jī)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)如表3所示：

表3 國(guó)家高效電機(jī)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)

3.2 上海市高效電機(jī)補(bǔ)貼政策

國(guó)家推廣高效電機(jī)的政策有效地推動(dòng)了新建項(xiàng)目高效電機(jī)的推廣應(yīng)用，但是對(duì)存量電機(jī)的高效電機(jī)替換由于投資回收期偏長(zhǎng)，企業(yè)改造的積極性不高。為加快本市高效電機(jī)的推廣，挖掘本市存量電機(jī)節(jié)能潛力，市能效中心進(jìn)行了大量的企業(yè)調(diào)研、推廣試點(diǎn)和匯總分析，認(rèn)為本市既要抓好新建項(xiàng)目高效電機(jī)的全面應(yīng)用，更要推進(jìn)存量電機(jī)及系統(tǒng)的能效提升，最終配合市政府出臺(tái)了《上海市加快高效電機(jī)推廣、促進(jìn)高效電機(jī)再制造工作方案》和《上海市加快高效電機(jī)推廣、促進(jìn)電機(jī)高效再制造實(shí)施細(xì)則》。

1）推廣工作要求

包括：突出以舊換新,大力推進(jìn)存量老舊電機(jī)的更新升級(jí);體現(xiàn)全面覆蓋，以工業(yè)領(lǐng)域?yàn)橹?兼顧公共建筑等其他領(lǐng)域;強(qiáng)化引逼結(jié)合,加強(qiáng)地方配套補(bǔ)貼的政策引導(dǎo)，并加大對(duì)淘汰落后電機(jī)、強(qiáng)化源頭準(zhǔn)入的執(zhí)法監(jiān)管力度；力求帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)，在促進(jìn)普通高效電機(jī)發(fā)展的同時(shí)，大力培育再制造高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)。

2）推廣目標(biāo)

“十二五”期間，全市力爭(zhēng)推廣高效電機(jī)800萬kW,在全市電機(jī)總裝機(jī)中的比重提高到20%以上。其中,包括再制造高效電機(jī)240萬kW，在高效電機(jī)裝機(jī)中的比重達(dá)到30%。

3）上海市高效電機(jī)推廣財(cái)政補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)本市“以舊換新”,即淘汰存量電機(jī)、購(gòu)買使用納入國(guó)家或地方補(bǔ)貼目錄的高效電機(jī)的用戶,按照所淘汰電機(jī)的容量,給予20元/kW的地方補(bǔ)貼。補(bǔ)貼資金由政府確定的舊電機(jī)回收主體在回購(gòu)舊電機(jī)時(shí)先兌付給用戶,再由回收主體收集回收舊電機(jī)及用戶購(gòu)買使用高效電機(jī)的證明材料并報(bào)送有關(guān)部門審核后,按程序向市財(cái)政申請(qǐng)撥付。

對(duì)于本市購(gòu)買使用再制造高效電機(jī)的用戶,如購(gòu)買具有工業(yè)和信息化部授予電機(jī)再制造資質(zhì)企業(yè)生產(chǎn)并獲得國(guó)家節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證且有“節(jié)”字標(biāo)志的產(chǎn)品,上海市給予45元/kW的地方補(bǔ)貼。補(bǔ)貼資金由生產(chǎn)企業(yè)先兌付給用戶,再由生產(chǎn)企業(yè)收集用戶信息并報(bào)送有關(guān)部門審核后,按程序向市財(cái)政申請(qǐng)撥付。

4 高效電機(jī)替換在用低效電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性分析

對(duì)于高效電機(jī)替換在用低效電機(jī)，企業(yè)除了關(guān)心安裝尺寸和是否會(huì)對(duì)生產(chǎn)的影響外，一個(gè)更重要的問題是關(guān)注節(jié)能改造的投資回收期。上海市出臺(tái)《上海市加快高效電機(jī)推廣促進(jìn)高效電機(jī)再制造實(shí)施細(xì)則》，對(duì)本市舊電機(jī)回收進(jìn)行20元/kW的補(bǔ)貼，對(duì)使用再制造高效電機(jī)的用戶給予45元/kW的補(bǔ)貼也是希望通過政策拉動(dòng)企業(yè)對(duì)低效電機(jī)改造的積極性，進(jìn)而帶動(dòng)企業(yè)對(duì)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造[4]。

本文以一臺(tái)年平均運(yùn)行時(shí)間為3000h的5.5kW的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)為例，通過節(jié)能改造更換為YX3系列高效電機(jī)，在享受高效電機(jī)推廣政策和節(jié)能產(chǎn)品退稅政策后的投資回報(bào)情況，具體見表4。

表4 電動(dòng)機(jī)改造經(jīng)濟(jì)性分析

5 結(jié)論

上海市在用電動(dòng)機(jī)約3200萬kW，基本為普通效率電動(dòng)機(jī)，若能將高效電機(jī)市場(chǎng)占有率提高到30%左右，可使全市電能利用率提升0.5%，若同時(shí)能夠帶動(dòng)系統(tǒng)整體節(jié)能，則可使全市電能利用率提升2.5%左右。對(duì)企業(yè)而言，結(jié)合國(guó)家及上海市的財(cái)政補(bǔ)貼政策以及電機(jī)改造自身的節(jié)能效益，可使投資回收期控制在3年以內(nèi)。

[1]GB18613-2006《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》

[2]周勝 趙凱.《電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能實(shí)用指南》.機(jī)械工業(yè)出版社.2009.9

[3]上海市人民政府辦公廳.《上海市加快高效電機(jī)推廣促進(jìn)高效電機(jī)再制造工作方案》滬府辦發(fā)〔2011〕62 號(hào)

[4]上海市人民政府辦公廳.《上海市加快高效電機(jī)推廣促進(jìn)高效電機(jī)再制造實(shí)施細(xì)則》滬經(jīng)信法〔2012〕682 號(hào)