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基于高效电机推广政策的低效电机节能改造可行性研究

发布日期:2016-01-15    来源:作者:秦宏波 刘洋 单位:上海市能效中心      点击数:18292

       电动机广泛应用于工业、商业、建筑和家用电气的各个领域,用于拖动风机、泵、压缩机等各种设备,其耗电量约占全国总用电量的60%,占工业系统用电量的75%左右。目前,我国现有的电动机装机容量为12亿kW左右。随着我国国民经济的不断发展,电动机用量还将会持续增加。因此,国家于2011年开始大力推广高效电机应用,并出台了《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录(第二批)》(工业和信息化部2012年第14号公告),加速企业在用普通效率电机的淘汰更新。
       一、我国电机能效水平
       我国目前生产和在用的电动机以Y系列为主,占据了近90%的市场份额,其效率平均值为87.3%,而欧洲等国家普遍使用的高效电机效率平均值为90.3%,美国甚至已经全面使用超高效电机,其效率平均值达到92%,并且将其列为新建项目的强制准入条件。
       虽然目前国内已经有90多家企业生产高效电动机,技术、生产工艺与国外先进水平相当,但由于成本、价格的原因,高效电动机的市场占有率仍然较小,仅占整个市场的3%左右,主要高效电机产品以出口为主。
       主要产品效率标准情况和主要国家高效电机推进情况见表1和表2。

      

       二、高效电机节能原理
       电动机在运行时把电能转化为机械能,通过电动机的输出轴带动机械设备的转动。在电能转化为机械能的过程中,电动机自身要消耗掉一部分电能,这部分被消耗的能量我们称之为电动机的损耗。对于三相异步电动机而言,这部分损耗可分为下列五个部分:
       PCu1—定子铜线绕组因有电流通过而产生的铜损耗;
       PAl2—转子铝(或铜)线绕组因有电流通过而产生的铝(或铜)损耗;
       PFe—因有磁场的存在而在铁心中产生的涡流和磁滞损耗;
       Pfw—电动机的冷却风扇和轴承转动所产生的通风和磨擦损耗,简称机械耗;
       PS—其它损耗,主要包含高次谐波磁场所产生的损耗和绕组端部泄漏电流损耗等。
       因此。电机效率的提高主要是从减少损耗入手,通过目前先进的生产工艺、性能更优良的材料(冷轧硅钢片)等,减少损耗,提高电机自身效率。
       三、国家和上海市高效电机补贴政策
       (一)国家高效电机补贴政策
       2010年以来,国家高度重视电机系统节能工作,国家领导人多次做出重要批示,国家财政部、发展改革委相继出台《节能产品惠民工程高效电机推广实施细则》(财建﹝2010﹞ 232号)、《关于做好2011年高效电机推广工作的通知》(财建﹝2011﹞ 62号),并多次召开专题会议,要求各地政府提高认识,结合本地区实际情况,创新高效电机推广机制,加大推广力度,保质保量完成任务。
       根据国家电机推广政策,高效电机财政补贴的前提条件是在中国大陆境内生产和使用的高效电机,财政补贴的最终受益者为高效电机最终用户,财政资金通过高效电机生产企业兑付给高效电机最终用户。其推广产品范围、效率界定标准和财政补贴标准如下:
       1、高效电机推广产品范围
       国家高效电机推广产品范围包括:
       (1)额定功率为0.55kW(含)~315kW(含),额定电压为690V及以下的低压三相异步电动机(以下简称低压三相异步电机);
       (2)额定功率为355kW(含)~25000kW(含),额定电压为6000V或10000V的高压三相异步电动机(以下简称高压三相异步电机);
       (3)额定功率为0.55kW(含)~315kW(含),额定电压为690V及以下的稀土永磁三相同步电动机(以下简称稀土永磁电机)。
       截止到2012年底,国家共发布了四批共计88家企业生产的高效电机推广产品目录。
       2、高效电机推广产品效率界定标准
       国家高效电机推广产品效率界定标准为:低压三相异步电机效率达到国家标准GB18613《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》现行版本中能效等级2级及以上水平;高压三相异步电机效率保证值不低于《节能产品惠民工程高效电机推广实施细则》(财建﹝2010﹞ 232号)文件中的规定指标。
       3、国家高效电机推广财政补贴标准
       国家高效电机补贴标准如表3所示:

       
       (二)上海市高效电机补贴政策
       国家推广高效电机的政策有效地推动了新建项目高效电机的推广应用,但是对存量电机的高效电机替换由于投资回收期偏长,企业改造的积极性不高。为加快本市高效电机的推广,挖掘本市存量电机节能潜力,市能效中心进行了大量的企业调研、推广试点和汇总分析,认为本市既要抓好新建项目高效电机的全面应用,更要推进存量电机及系统的能效提升,最终配合市政府出台了《上海市加快高效电机推广、促进高效电机再制造工作方案》和《上海市加快高效电机推广、促进电机高效再制造实施细则》。
       1、推广工作要求
       包括:突出以旧换新,大力推进存量老旧电机的更新升级;体现全面覆盖,以工业领域为主,兼顾公共建筑等其他领域;强化引逼结合,加强地方配套补贴的政策引导,并加大对淘汰落后电机、强化源头准入的执法监管力度;力求带动产业,在促进普通高效电机发展的同时,大力培育再制造高效电机产业。
       2、推广目标
       “十二五”期间,全市力争推广高效电机800万kW,在全市电机总装机中的比重提高到20%以上。其中,包括再制造高效电机240万kW,在高效电机装机中的比重达到30%。
       3、上海市高效电机推广财政补贴标准
       对本市“以旧换新”,即淘汰存量电机、购买使用纳入国家或地方补贴目录的高效电机的用户,按照所淘汰电机的容量,给予20元/kW的地方补贴。补贴资金由政府确定的旧电机回收主体在回购旧电机时先兑付给用户,再由回收主体收集回收旧电机及用户购买使用高效电机的证明材料并报送有关部门审核后,按程序向市财政申请拨付。
       对于本市购买使用再制造高效电机的用户,如购买具有工业和信息化部授予电机再制造资质企业生产并获得国家节能产品认证且有“节”字标志的产品,上海市给予45元/kW的地方补贴。补贴资金由生产企业先兑付给用户,再由生产企业收集用户信息并报送有关部门审核后,按程序向市财政申请拨付。
       四、高效电机替换在用低效电机的经济性分析
       对于高效电机替换在用低效电机,企业除了关心安装尺寸和对生产是否会有影响外,一个更重要的问题是关注节能改造的投资回收期。上海市出台《上海市加快高效电机推广促进高效电机再制造实施细则》,对本市旧电机回收进行20元/kW的补贴,对使用再制造高效电机的用户给予45元/kW的补贴,也是希望通过政策拉动提高企业对低效电机改造的积极性,进而带动企业对整个电机系统的节能改造。
       本文以一台年平均运行时间为3000 h的5.5kW的Y系列三相异步电动机为例,通过节能改造更换为YX3系列高效电机,在享受高效电机推广政策和节能产品退税政策后的投资回报情况,具体见表4。

      

       五、结论
       上海市在用电动机约3200万kW,基本为普通效率电动机。若能将高效电机市场占有率提高到30%左右,可使全市电能利用率提升0.5%,若同时能够带动系统整体节能,则可使全市电能利用率提升2.5%左右。对企业而言,结合国家及上海市的财政补贴政策以及电机改造自身的节能效益,可使投资回收期控制在3年以内。