电动机节能在中国的发展

电动机节能在中国的发展

--我看能效标识这十年

姚磊，张传甲，王刚

（威凯检测技术有限公司）

摘要 能源是发展经济的动力基础，而电力能源是能源结构的重要组成部分，研究电动机及其系统节能，符合国家节能减排、发展绿色经济的发展规划。在能源节约和环境保护这个大背景下，我国逐步完善了与国际接轨的能效标准，并推出了能效标识制度，制度实施10年来，推广了很多优秀的节能技术和高效节能产品，对我国缓解能源瓶颈制约，打破发达国家设置的技术壁垒，发展绿色、可持续型经济意义重大。

关键词 电动机节能；能效标识；能效限定值；节能评价值；节能减排

引言

能源和环境问题日益困扰着社会的发展，一方面能源需求和能源结构的矛盾日益突出，另一方面能源利用造成的环境污染问题越来越严重。电力能源是能源结构的重要组成部分，电动机广泛应用于工业、商业、农业、公用设施和家用电气的各个领域，用电量在各个国家的总用电量中均占有相当大的比重，我国的电机系统耗电约占我国用电量的60%以上。

面对节能这一火热的话题，世界各个经济强国早已经开始布局，目前已经制定电动机强制能效标准的国家和地区有澳大利亚、新西兰、加拿大、巴西、美国、墨西哥。其中美国1992年即通过了“能源政策法令”（EPACT 法令），大部分美国电动机制造商按照EPACT法令仅用2～3年就完成了从一般效率电动机转换到高效率电动机的生产过渡；澳大利亚1999年起开始对家用电器和工业设备实施强制性能效标准计划（MEPS计划），电动机强制性标准于2004年7月批准生效。新西兰也执行此标准，在澳洲和新西兰生产和进口的电机均需达到或超过此标准所规定的最低效率指标，该标准除规定了强制性的最低标准外，还规定了高效率电机指标^[1]。

随着改革开放的蓬勃发展，我们国家也步入了工业飞速发展的时期，这不可避免的造成了对能源的需求量猛增，高耗能产品也势必会造成能源的巨大浪费，粗放的经济增长方式也不利于我们生存环境的持续发展。作为用能如此广泛的电动机，研究电动机节能技术及其对电动机系统进行升级改造，制定符合我国国情的能效标准，完善能效标识制度，是我国经济持续发展的助推剂，也是我们与国际接轨的必经之路。

1 我国电动机能效标准的发展

1.1电动机应用情况分析

电机按照其电源性质主要分为交流电机和直流电机两种，其中交流电动机应用最广，保有量最大，约占电机总量的96.2%，直流电动机仅占3.8%（如图1所示），而在交流电动机中，三相异步电机广泛应用于工业、农业、商业等领域，约占全部交流电机的87%，串励、单相和同步电机主要应用于家电、商业等领域，用电量分别站到4%、4%和5%（如图2所示）。所以针对这几类应用最广泛的电机产品逐步制定相应的能效标准，节能效果将十分显著。

图1 交、直流电机比例图

图2 常见电机种类分布比例图

1.2三相异步电动机能效标准的发展

我国于1998年颁布《节约能源法》，逐步对一些重要用能产品规定了最低能效值，催生了节能产品的认证制度的发展。因三相异步电动机应用最广泛，国家标准GB 18613-2002《中小型三相异步电动机能效限定值和节能评价值》最先制定实施，开始了我国电机节能之路。该标准并没有对标准限值进行分级，而是分别规定了电动机能效限定值和电动机节能评价值两套限值。其中能效限定值是强制性指标，节能评价值是推荐性指标。能效限定值也是代表着当时行业中生产电动机的平均效率水平，节能指标比平均水平高了2-3个百分点，达到节能指标的电动机为高效节能电动机^[2]。最低能效限定值的实施，一方面推动了市场劣质、高耗能产品的淘汰，促进了电机逐步过渡到高效产品；另一方面也加强了与国际上发达经济地区的接轨，使得国内电机能够满足欧盟地区的要求，从而实现了与国外电机的互换和替代，有效打破国外对高效电机的垄断。

随着高、新、尖技术的不断发展，电机系统对电机效率和质量也提出更高要求，我国在2005年和2012年也对三异步电动机效标准进行了两次修订，并采用了IEC标准体系中的电机效率指标和效率测试方法。国标把效率值分为三级，与IEC体系标准相比， 1级效率最高， 与IE4相当；2级是节能评价值，与IE3等同；3级为能效限定值，与IE2等同。GB18613-2012是目前执行的能效限定值标准^[3]。以4极电机为例，对比新旧标准1、2、3级效率指标值，能看出我国电动机效率提升的成效，这也体现了电动机行业整体发展情况，尤其在低功率段，新标准效率提升幅度约在4-6个百分点（见图3）。

图3  GB 18613-2006和GB18613-2012效率限值对比（4极电机）

1.3小功率电动机和同步电动机能效标准的研究

国际电工委员会（IEC）在2014年修订发布了IEC60034-30-1：2014，在原标准（IEC60034-30：2008）基础把电机效率范围扩展到0.12kW-1000kW,并且在单速、鼠笼三相电动机的基础上增加了单相和同步电动机，使得标准适用范围更加广泛^[4]。标准可以反应一定时期的生产水平，我们可以看到国际上对小功率和同步电机的效率同样关注，因为随着家电事业的蓬勃发展，小功率电动机应用更加广泛，而同步电机也一直是高效电动机重点研究的方向之一。我们国家早在2010年就制定了GB25958-2010《小功率电动机能效限定值及能效等级》，把小功率三相异步电动机（10W-220W）、电容运转异步电动机（10W-2200W）、电容起动异步电动机（120W-3700W）、双值电容异步电动机（250W-3000W）等一般用途电动机以及房间空调器风扇电动机（6W-550W）纳入到标准范围，该功率段电动机很大部分都是用在家用和类似用途的设备上面，随着家用电器能效标准的实施，对高效率、高质量的的家用电动机需求必然不断增加，虽然小功率电动机暂未执行能效强制执行，但是可以很大程度上可以引导着小功率电动机市场的发展方向。相信随着能效制度的完善，小功率电动机开展能效标识也是一种市场趋势。同样，我国针对同步电动机也在2013年12月发布了GB30253-2013《永磁同步电动机能效限定值及能效等级》，这也填补了我国在异步起动三相永磁同步电动机、电梯用永磁同步电动机及其变频驱动永磁同步电动机产品领域的能效空白。

2 电动机能效制度的实施及其促进作用

2.1电动机能效制度的实施

我国能效标识制度2005年3月1日开始实施，最先在冰箱和空调两个家电产品进行试点，这两种产品也是百姓生活中应用最广的家电，采购节能家电，意味着家庭支出可以减少，老百姓很清楚这本经济账，对贴有能效标识的产品掀起了一波购买热潮。这无疑归功于能效标识制度的实施，直接改变了人们的消费习惯，同时也刺激了企业，及时对产品进行变革，研发新型高效、优质商品，来迎合市场的变化。在高效产品的推广中，也植入了节能减排意识的宣贯，让老百姓成为节能减排的主力军。

能效标识产品目录也在不断的丰富，涉及到家电、工业等行业，中小型三相异步电动机作为应用广泛的工业产品，也进入到第三批实行能源效率标识目录中，并于2008年6月1日开始实施，最初的能效标准便是跟国际能效接轨的GB18613-2006《中小型三相异步电动机能效限定值和能效等级》。为了推行这项制度的实施，提高生产者的积极性，2009年6月，国家组织实施了“节能产品惠民工程”，在空调、汽车、节能灯和高效电机四大领域推广节能产品，2010年6月启动了高效电机的财政补贴推广工作。能效标识和节能补贴政策，两者相互促进，相互补充，直接拉动了消费需求，减少有害物质排放，符合国家“十一五”节能减排、建立节约型社会的方针。

2.2能效标准升级推动电动机产品的更新换代

电动机能效标准的三次升级，充分推动了整个电机行业的生产水平，加速了电机产品的更新换代。2009年12月4日工业和信息化部发布了《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（第一批）》公告，其中涉及到电机产品27项，包括JO2、JO3系列的小型异步电动机；JW、JLO系列三相异步电动机等。这些电动机总体来说都是些结构陈旧、效率低、过载能力不高、消耗材料大的产品。2012和2014年又先后发布了《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录》第二批、第三批，淘汰Y、Y2、Y3、YB、YB2系列电动机，Y系列电机曾经是我国自主设计的第一款符合IEC能效标准的产品，但是随着电动机节能技术的不断提升，和市场发展需求，这些电机已经不能满足GB18613-2012中最低能效的要求。

淘汰的电机急需新的替代产品，因此一批高效电动机被设计推广开来，比如满足标准能效限定值的YX3和YE2电机，能够达到技能评价值的超高效率YE3系列电动机。另外一些新的电机技术也衍生出来，如变频电机因可以根据负载的变化需要，通过改变电机的转速来达到系统能量使用的最优化；稀土永磁同步电机因电动机无滑差，转子上无基波铁耗、铜耗，功率因数高，对电机整体效率提升十分明显；除此之外采用铜转子减少转子各种损耗也成为日趋成熟的高效电机技术。

2.3能效制度推动了电机系统节能改造

2013年为了落实工业节能“十二五”规划，提高电机能效、促进电机产业升级，国家再出重拳，由工业和信息化部、质检总局组织编制了《电机能效提升计划（2013-2015）》。计划提出对于一些重点企业需要加快电机系统的节能改造，对于低效电机进行更换，电机和拖动设备与系统设计方案优化升级。提出生产者要严格执行能效标准，并不断进行技术革新，国家会对一批先进适用的电机能效提升技术进行推广应用。

    结语

世界各国经济竞争日益激烈，先进国家利用技术上的优势，纷纷在市场准入方面设立碳排放标准的技术壁垒。比如欧盟2010年实施了ErP（Energy-related Products）指令，提出了电动机整个生态周期的设计要求，这无疑对我国传统的电机生产是一种挑战，作为企业，为了提高产品的国际竞争力，也只有大力实现节能运行，努力降低产品的能耗指标，从整个生态周期考虑电机的设计方案，以“质”取胜的电动机及其系统对解决能源节约，实现绿色生产，促进环境保护、实现可持续发展，提高产品竞争力具有重要的意义。

如何打好这场节能减排的持久战，这还需要我国建立完善的能效标识制度，来促进产品能效的提高和节能技术的进步，推动用能产品市场向高效市场的转换，规范用能产品市场，国家在完成节能减排重任的同时也要反哺企业，逐渐完善节能产品的补贴政策，让企业、百姓都成为发展绿色经济的受益人。

参 考 文 献

[1] 赵跃进 中国电机系统节能标准概况[J] 世界标准信息2007：:30-33

[2] 张金富 国内外电机系统能效标准的研究[J] 机电技术 2009：82-84

[3] 中国标准化研究院. GB18613-2012 中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级[S]. 北京：中国标准出版社，2012.

[4] IEC.IEC 60034-30-1:2014Rotating electrical machines-Part30-1:

Efficiency classes of operated AC motors(IE code) (S).Switzerland 2014

        自1958年起CVC威凯开展电动机等机电类产品的检测认证服务以来，积累了半个多世纪的检测经验。在行业具有权威公信力，测试产品丰富，评价项目广泛，可对功率从几瓦到几百千瓦的各类电动机进行安全、性能及能效测试。

CVC威凯拥有国家质检总局授权的国家日用电器质量监督检验中心、中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可实验室、德国认可委员会（DAKKS）认可实验室、IECEE-CB体系试验室、香港机电工程署（EMSD）认可实验室、沙特政府认可实验室、日本 PSE授权实验室、美国UL、德国 VDE数据认可实验室，中国机械工业电机产品质量监督检验中心、广东省分马力电机产品质量监督检验站等权威资质。

2014年08月20日，根据认监委第30号公告， CVC威凯正式获批成为“小功率电动机”产品强制性认证（CCC认证）机构。

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