楊潔 李鵬程

摘 要：國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30256-2023《節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)要求 電機(jī)系統(tǒng)》已于近日批準(zhǔn)發(fā)布，將于2023年12月起實(shí)施。文本介紹了該標(biāo)準(zhǔn)制定的背景和意義，并對其主要內(nèi)容進(jìn)行解讀，旨在使相關(guān)方更好地理解該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，為標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：電機(jī)系統(tǒng)，節(jié)能量，標(biāo)準(zhǔn)解讀

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.09.012

1 背 景

根據(jù)國際能源署（IEA）能源使用報(bào)告[1]統(tǒng)計(jì)，電機(jī)系統(tǒng)（包括泵類、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等）在工業(yè)和建筑領(lǐng)域的應(yīng)用占到全球總耗電量的45%。電機(jī)也是我國用電量最大的終端用能設(shè)備，根據(jù)工信部數(shù)據(jù)[2]，電機(jī)耗電占全社會總用電量的64％、工業(yè)用電的75％。電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造是節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域之一，相關(guān)節(jié)能技術(shù)改造潛力大。國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的實(shí)施意見》《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》等相關(guān)政策文件中，提出了推動開展系列重點(diǎn)節(jié)能減排工程、推動合同能源管理，推廣節(jié)能產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用等。科學(xué)合理的節(jié)能量和碳減排量的評估是推動“十四五”節(jié)能工作開展的重要基礎(chǔ)性工作，可有效識別推廣先進(jìn)節(jié)能產(chǎn)品和技術(shù)、有力推進(jìn)節(jié)能服務(wù)市場化。

GB/T 30256-2013《節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)要求 泵類液體輸送系統(tǒng)》和GB/ T 30257-2013《節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)要求 通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)》兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)于2013年首次制定，距今實(shí)施已10年。根據(jù)優(yōu)化完善推薦性標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)思想，規(guī)范電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量和碳減排量的計(jì)算，由全國能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC 20）歸口，組織將2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)整合修訂為《節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)要求 電機(jī)系統(tǒng)》國家標(biāo)準(zhǔn)。

2 標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍和修訂的主要內(nèi)容

《節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)要求 電機(jī)系統(tǒng)》規(guī)定了電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目節(jié)能量測量和驗(yàn)證的項(xiàng)目邊界劃分和能耗統(tǒng)計(jì)范圍、基本要求、測量和驗(yàn)證方法、二氧化碳減排量計(jì)算方法。電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，能耗的主要影響因素也各有不同。新標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)大了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，主要適用于交流電氣拖動的通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、泵類液體輸送系統(tǒng)和一般空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)等電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目的節(jié)能量測量和驗(yàn)證。電機(jī)驅(qū)動的機(jī)床、皮帶機(jī)等電機(jī)系統(tǒng)，以及其他新建類項(xiàng)目也可參考使用。針對中央空調(diào)系統(tǒng)、建筑供暖等其他專門系統(tǒng)中電機(jī)的改造項(xiàng)目應(yīng)參照相應(yīng)的節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如：GB/ T 31349-2014《節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)要求 中央空調(diào)系統(tǒng)》、GB/T 31345-2014《節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)要求 居住建筑供暖項(xiàng)目》等。新標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容變化見表1。

3 標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容說明

3.1 項(xiàng)目邊界劃分和能耗統(tǒng)計(jì)范圍

電機(jī)系統(tǒng)是由電動機(jī)、控制裝置、傳動裝置、被拖動裝置，以及管網(wǎng)等組成，通過電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過被拖動裝置做功，實(shí)現(xiàn)各種所需功能的系統(tǒng)。電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目邊界可以是電機(jī)系統(tǒng)整體，根據(jù)改造項(xiàng)目的不同，也可以是其中的某個子系統(tǒng)。應(yīng)根據(jù)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目內(nèi)容和電機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)場條件，合理確定項(xiàng)目邊界。改造項(xiàng)目邊界通常包括電動機(jī)、控制裝置、傳動裝置、被拖動裝置、管網(wǎng)及附屬設(shè)備。

所有受節(jié)能措施影響的設(shè)備和設(shè)施（包括輔助、附屬設(shè)施）均應(yīng)劃入項(xiàng)目邊界內(nèi)。電機(jī)系統(tǒng)存在相互影響的多臺被拖動裝置，也應(yīng)將所涉及的設(shè)備劃入項(xiàng)目邊界內(nèi)。例如：涉及多個相互影響的空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)或水泵系統(tǒng)的空壓站、水泵房等，可將空壓站和水泵房內(nèi)系統(tǒng)都納入項(xiàng)目邊界，不必單獨(dú)對每個系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能量建模計(jì)算。電機(jī)系統(tǒng)改造需新增耗能設(shè)備，應(yīng)將新增耗能設(shè)備劃入項(xiàng)目邊界內(nèi)，例如：電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)時，增加的變頻設(shè)備會帶來額外的能源能耗，應(yīng)將這些系統(tǒng)或設(shè)備也劃入項(xiàng)目邊界內(nèi)。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對合規(guī)性、基期和統(tǒng)計(jì)報(bào)告期、測量和驗(yàn)證方法的選取、測量和驗(yàn)證方案、抽樣計(jì)算、數(shù)據(jù)的收集和測量、不確定度分析、交互影響等方面的基本要求。

“測量和驗(yàn)證”是一個利用測量方法來證明節(jié)能項(xiàng)目在設(shè)施單位內(nèi)達(dá)到實(shí)際節(jié)能量的過程。節(jié)能量是相對量，節(jié)能項(xiàng)目實(shí)施前的能耗狀況就是“能源基準(zhǔn)”，為了達(dá)到實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目前后條件一致，通常會用“能源基準(zhǔn)”中的能耗和主要影響因素建立模型，該模型會用到數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的回歸分析，在檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠行陨贤ǔＰ枰M(jìn)行擬合優(yōu)度和顯著性檢驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目節(jié)能量測量和驗(yàn)證方法可選用GB/T 28750中的“基期能耗－影響因素”模型法或直接比較法，應(yīng)符合GB/T 28750的相關(guān)要求。

在實(shí)施了多個相同的節(jié)能項(xiàng)目的情況下，即對多個同一類型電機(jī)系統(tǒng)采用統(tǒng)一節(jié)能技術(shù)改造，且計(jì)算每一個電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能量成本較高時，提出了可采用抽樣方法來計(jì)算典型樣本的節(jié)能量的要求。例如：在一個油田進(jìn)行了上百臺的高效電機(jī)節(jié)能改造，可以運(yùn)用抽樣理論，經(jīng)雙方商定，選取具有代表性的若干項(xiàng)目進(jìn)行測試，再推算總節(jié)能量，以降低測試成本。相關(guān)的抽樣方法和抽樣數(shù)量可參考相關(guān)抽樣標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。

由于節(jié)能量測量和驗(yàn)證的不確定度很多，除了有相應(yīng)節(jié)能改造項(xiàng)目節(jié)能量測量、取樣產(chǎn)生的不確定度外，還有來自建模及不確定度傳遞等各個環(huán)節(jié)的不確定度，由隨機(jī)效應(yīng)不確定度分量及系統(tǒng)效應(yīng)不確定度分量組成系統(tǒng)整體不確定度使計(jì)算更趨復(fù)雜。建立“基期能耗-影響因素”模型并測量全部影響因素通常具有較小的不確定度；建立模型并測量部分影響因素通常具有中等的不確定度；直接比較法通常具有中等的不確定度。如需要，可參照GB/T 28750、GB/T 32045等標(biāo)準(zhǔn)開展不確定度分析。節(jié)能改造也可能對其他能源使用設(shè)備產(chǎn)生影響，產(chǎn)生交互作用，如需要，可參照GB/ T32045、GB/T 13234等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。

3.3 節(jié)能量和碳減排量計(jì)算方法

3.3.1 能耗主要影響因素選取

影響電機(jī)系統(tǒng)能耗的因素眾多，應(yīng)依據(jù)不同類型電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目對象選取能耗主要影響因素以建立“基期能耗-影響因素”回歸模型。本標(biāo)準(zhǔn)列出了適用范圍內(nèi)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、泵類、空氣壓縮機(jī)3類電機(jī)系統(tǒng)的主要影響因素，供建立“基期能耗-影響因素”回歸模型時參考，例如：提高通風(fēng)量、加大進(jìn)口和出口壓力、增加扇葉的轉(zhuǎn)速等都會增加通風(fēng)機(jī)的能耗；有研究表明，空氣壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性不僅和自身設(shè)計(jì)密切相關(guān)，還和大氣的相對濕度以及溫度有很大關(guān)系，如：濕度越大，干燥器耗電量就會增大，則整個系統(tǒng)的能耗會增加。

由于節(jié)能改造項(xiàng)目涉及的能耗影響因素非常復(fù)雜，包括氣候（溫度、日照等）、運(yùn)行工況、負(fù)荷變化、設(shè)備參數(shù)、管理因素等多個方面，如果考慮所有的能耗影響因素不但增加測量成本，而且由于輸入變量過多加大了建模難度，增加了測試成本，而且不利于工程中的推廣應(yīng)用。因此，建立“基期能耗－影響因素”模型前，還應(yīng)進(jìn)行影響因素與能耗的相關(guān)性分析，對影響因素進(jìn)行篩選，確定影響能耗的主要影響因素，剔除次要因素。

3.3.2 節(jié)能量計(jì)算方法

新標(biāo)準(zhǔn)在電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測量和驗(yàn)證中引入了“基期能耗-影響因素”模型法和直接比較法兩種國際通用的方法。標(biāo)準(zhǔn)還增加了模型法和相似工況比較法的節(jié)能量測量和驗(yàn)證的案例，提高了標(biāo)準(zhǔn)的通用性和可操作性。

模型法通過回歸分析等方法建立項(xiàng)目基期能耗與其影響因素的相關(guān)性模型，將報(bào)告期的影響因素?cái)?shù)值帶入到上述基期的模型中，從而得出校準(zhǔn)能耗，通過比較報(bào)告期能耗和校準(zhǔn)能耗獲得項(xiàng)目節(jié)能量。對于可獲得完整基期數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)報(bào)告期數(shù)據(jù)的項(xiàng)目，宜采用模型法獲得較為準(zhǔn)確的節(jié)能量。標(biāo)準(zhǔn)提供了通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、泵類液體輸送系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)等電機(jī)系統(tǒng)的主要能耗影響因素，為標(biāo)準(zhǔn)使用者建立模型提供參考。

對于無法獲得完整基期能耗數(shù)據(jù)的項(xiàng)目，若節(jié)能措施可關(guān)停且對系統(tǒng)正常運(yùn)行無影響，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以使用直接比較法。直接比較法也叫相似工況比較法，是在項(xiàng)目報(bào)告期內(nèi)選取1個或多個典型工況作為測試工況，將典型工況下節(jié)能措施開關(guān)狀態(tài)測得的節(jié)能量合理轉(zhuǎn)化為整個報(bào)告期的節(jié)能量。

3.3.3 二氧化碳減排量計(jì)算方法

新標(biāo)準(zhǔn)增加了電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量折算二氧化碳減排量的方法，該方法僅適用于能效提升類的節(jié)能改造項(xiàng)目，不涉及余熱回收利用或能源品種轉(zhuǎn)換等節(jié)能改造項(xiàng)目。如果屬于GB/ T 33760《基于項(xiàng)目的溫室氣體減排量評估技術(shù)規(guī)范 通用要求》規(guī)定的其他類型和基準(zhǔn)線情景的電機(jī)系統(tǒng)改造項(xiàng)目，比如：參與國家核證自愿減排量（CCER）市場交易等活動，則應(yīng)按照GB/ T 33760的要求評估項(xiàng)目二氧化碳減排量。

對于新建電機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目的減排量計(jì)算，由于無新建前基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，針對如何選取基準(zhǔn)線情景，新標(biāo)準(zhǔn)提出了其基準(zhǔn)線情景可符合GB/T 26921《電機(jī)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)、泵、空氣壓縮機(jī)）優(yōu)化設(shè)計(jì)指南》國家標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)化設(shè)計(jì)要求的，或者是符合GB/T 41013《電機(jī)系統(tǒng)能效評價》國家標(biāo)準(zhǔn)中電機(jī)系統(tǒng)能效評價為能效2級的可比電機(jī)系統(tǒng)的能效水平，供使用者參考。

4 結(jié) 語

新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將為電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量和碳減排量的計(jì)算提供科學(xué)的技術(shù)方法與指南，指導(dǎo)規(guī)范合理地評估電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能和減碳效果，有助于識別推廣高效電機(jī)和先進(jìn)電機(jī)節(jié)能技術(shù)，支撐國家促進(jìn)節(jié)能技術(shù)改造、合同能源管理、壯大節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)等相關(guān)政策措施，促進(jìn)國家節(jié)能減碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

IEA Global eneryg review 2020 - The latest energy and CO2emissions data by fuel and country， https：//www.iea.org/topics/global-energy-review？language=zh.

工業(yè)和信息化部節(jié)能司有關(guān)負(fù)責(zé)人就《電機(jī)能效提升計(jì)劃2013-2015年》答記者問，https：//www.miit.gov.cn/jgsj/jns/gzdt/art/2020/art_354ade797250440cbcadc064b080ad86.html.