电机系统能效提升解决方案探讨

　　据统计显示，工业领域电机用电量约占工业用电总量75%，电机节能已成为工业节能关键。随着节能减排和环保的双重压力，以高效电机为代表的节能设备在市场上备受关注。
　　我国早在2008 年就将电机系统节能列入国家十大节能工程之一，2009 年又把高效、超高效电机应用列入惠民工程。而在2013 年年初，又出台了《电机能效提升计划（2013-2015）》，将加快推广高效电机、淘汰低效电机和实施电机系统节能技术改造作为其中的重要工作内容。作为国内从事标准化的专业机构，中国标准化研究院早就着手推进节能减排标准化。近期，我们《电能效益》杂志就电机系统能效提升方案的实施及存在的问题专门采访了中国标准化研究院高级工程师赵跃进和丁晴博士。
　　电机系统能效提升的意义和迫切性随着中国工业经济的发展，电动机及被拖动装置被大量应用，根据国家统计数据，目前全国中小型三相异步电动机的装机容量约16 亿kW 以上。我国风机用电占全国用电量的10.4%，泵类占20.9%，空气压缩机占9.4%，整个电机系统用电量约占全国用电量的64%。但是我国80％以上的电动机、风机、泵、空气压缩机效率比国外先进水平低2 ～ 3 个百分点。近年来在国家政策的支持下，我国电机系统能效水平逐步提高，但总体能效水平仍然较低。丁晴博士介绍说，从电机自身看，我国电机效率平均水平比国外低1 ～ 2 个百分点，目前在用的高效电机仅占3% 左右；从电机系统看，由于电机选项不合理、电机与拖动设备的效率曲线不匹配、调节方式落后、管理落后等原因，电机系统运行效率比国外先进水平低20 ～ 30 个百分点。电机系统低效运行造成了我国巨大的电能浪费，也是造成一些重点耗能企业的单位能耗限额指标居高不下原因之一。工业领域电机能效每提高一个百分点，可年节约用电260 亿千瓦时左右。通过电机系统节能量评估工作推广高效电机、淘汰在用低效电机，以及对电机系统根据其负载特性和运行工况进行匹配节能改造，可从整体上提升电机系统效率5 ～ 8 个百分点，年可实现节电1300 ～ 2300 亿千瓦时，相当于2 ～ 3 个三峡电站的发电量。
　　存在的问题
　　为了实现工业生产的节能环保，响应“电机能效提升计划”，目前我国已有多地多家企业进行了电机系统节能改造。然而谈到“电机能效提升计划”实施中存在的问题，赵跃进高工指出，由于缺乏科学、合理、易操作的系统性诊断方法和手段，制定的改造方案往往对整个电机系统的生产负荷变化、设备之间的匹配等问题考虑不全面，盲目进行改造（如单一的更换高效电动机、不考虑电机的运行状况就增加变频控制器），不但没能提高电机系统的效率，降低电力消耗，反而造成了节能改造资金的重大浪费，或出现电机系统能耗增高的情况。
　　“影响电机系统效率和节能效果的因素较多，主要可分为技术因素和管理因素两大类，技术因素又包含电力质量影响和系统设备影响两个方面。”丁晴博士介绍说：“电力质量影响因素如：电压不稳定、三相平衡度差、谐波含量多和功率因数低等；系统设备影响因素如：缺少合理的控制装置、系统设备效率低、各设备效率之间不匹配、设备缺乏维修管理等。管理因素包括生产管理和能源统计两个方面，生产管理因素如：生产调度不合理、生产质量不高、生产负荷不稳定等；能源统计因素如：缺少必要的能源计量器具、电机系统能耗统计方法和计算方法不正确等。以上因素或多或少地同时出现在许多耗能企业中。”
　　有些节能改造项目虽然考虑了系统的生产负荷变化、设备匹配等因素，对电机系统进行了系统性的节能改造，丁晴博士认为，由于电机系统节能量的测量和评估没有一个统一、科学的方法，造成缺乏判别节能改造项目是否成功的依据，节能量评估很难得到节能改造双方的认同。使得一些采取合同能源管理方式进行的电机系统节能改造项目难以开展，涉及电机系统节能改造的鼓励性政策难以施行。