高效率電機及電動機能效標準

1、 一、引言 二 高效率電機及電動機能效標準 三、中小型電機發(fā)展及現(xiàn)狀 四、高效電機產業(yè)政策及法律法規(guī) 五、高效電機節(jié)能分析與應用一、引言 20122012年年1111月月2626日，聯(lián)合國氣候變化框架公約第日，聯(lián)合國氣候變化框架公約第1818次次締約方會議暨京都議定書第締約方會議暨京都議定書第8 8次締約方會議在卡塔爾次締約方會議在卡塔爾多哈開幕多哈開幕，1212月月8 8日日結束。結束。 中國政府提出，到中國政府提出，到20202020年單位國內生產總值二氧化年單位國內生產總值二氧化碳排放比碳排放比20052005年下降年下降40%40%至至45%45%。一、引言 節(jié)能減排在節(jié)能減排在當今世

2、界是一個無法回避的話題當今世界是一個無法回避的話題，影響著影響著世界經濟的發(fā)展。世界經濟的發(fā)展。作為節(jié)能減排重點的工業(yè)領域。其中，作為節(jié)能減排重點的工業(yè)領域。其中，電機系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大，用電量約占全國用電量的電機系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大，用電量約占全國用電量的60%60%，引起各方關注。引起各方關注。 YE3 YE3超超高效電機效率平均值為高效電機效率平均值為9 91 1. .7%7% YX3YX3高效電機效率平均值為高效電機效率平均值為90.390.3% % Y Y系列系列電機效率平均值為電機效率平均值為8787.3.3% % 一、引言 20072007年年7 7月月1 1日起正式實施日起正式實施

3、中小型三相異步電動中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級機能效限定值及能效等級(GB 18613-2006)(GB 18613-2006)國家標國家標準的頒布實施，準的頒布實施，規(guī)定自規(guī)定自20112011年年7 7月月1 1日起日起，凡是能效，凡是能效標準達不到國標強制要求的標準達不到國標強制要求的產品產品將不能繼續(xù)生產將不能繼續(xù)生產、銷售。銷售。 一、引言二、 高效率電機及電動機能效標準 1 何為高效率電機 高效率電機出現(xiàn)在上世紀70年代第一次能源危機時,它與一般電動機相比其損耗下降損耗下降約20%左右。 由于能源供應的持續(xù)緊張，近年又出現(xiàn)了所謂超高效率電機，其損耗又比高效率電機下降15

4、%20%。 這些電機的功率等級與安裝尺寸關系，以及其他性能要求則與一般電動機相同。二 高效率電機及電動機能效標準 2 2 電動機能效標準電動機能效標準 目前世界上己有十余個國家和地區(qū)頒發(fā)了電動機目前世界上己有十余個國家和地區(qū)頒發(fā)了電動機能效標準，主要有美國、歐盟、澳大利亞和中國能效標準，主要有美國、歐盟、澳大利亞和中國的的電動機能效標準。電動機能效標準。 2008 2008年年6 6月月1 1日，日，中國由發(fā)改委和質檢總局頒布實質檢總局頒布實施能源效率標識管理辦法。電機必須標識能效施能源效率標識管理辦法。電機必須標識能效等級。等級。 1 1） 美國的電動機能效標準美國的電動機能效標準 美國19

5、92年頒發(fā)能源政策法令（即EPAct）規(guī)定，從1997年起在美國生產和從國外進口到美國的電動機必須達到EPact規(guī)定最低效率指標（IE2高效電機）。 2002年，美國電機制造商協(xié)會(NEMA)在制訂了超高效率電機的能效標準，一般稱為NEMA Premium標準， 2007年通過立法，2010年12月17日后執(zhí)行IE3超高效能效限定值。 2 2） 歐盟的電動機能效標準歐盟的電動機能效標準 1999年，歐盟交通能源局與歐洲電機及電力電子制造商協(xié)會達成自愿協(xié)議(簡稱EU-CEMEP協(xié)定)。該協(xié)定將電動機的效率分為EFF1、EFF2、EFF3 三級。 2005年底，實施EFF2級（IE1)電動機。 2

6、008年8月11日起，歐盟EuP指令正式轉化為歐盟成員國的法規(guī)。在2011年起實施EFF1(IE2高效）標準 3 3）中國的電動機能效標準）中國的電動機能效標準 中國對中小型三相感應電動機在2002年頒發(fā)了能效標準，2005年修訂GB18613-2006中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級。 規(guī)定自2011年7月1日起，中小型異步電機實施國家二級能效標準（即IE2高效電機）。 2012年9月1日實施GB18613-2012規(guī)定2016年9月1日起，中小型異步電機實施新標國家二級（IE3超高效電機）。 4 4）IECIEC的電動機能效標準的電動機能效標準 2008年，IEC/TC2確定了IE

7、C60034-30單速、三相、籠型感應電動機效率分級。規(guī)定了全球統(tǒng)一的新電動機效率等級。 其中IE1為標準效率等級； IE2為高效率等級； IE3為超高效等級； IE4為超超高效等級。國際、國家能效等級與其他能效指標的關系三、中國中小型電機發(fā)展及現(xiàn)狀： J、JO、JO2系列系列： 20世紀五、六十年代為效仿原蘇聯(lián)模式階段，開發(fā)的產品有J、JO 、J2、JO2系列等，該批電機已經在國家產業(yè)調整目錄明令淘汰。三、中國中小型電機發(fā)展及現(xiàn)狀： 1982年定型年定型Y系列電機：系列電機： 1979年，全國組織具有80年代初國際先進水平的Y（IP44）系列電動機的統(tǒng)一設計，采用國際IEC標準規(guī)定的功率等級

8、和安裝尺寸，采用B級絕緣，1982年定型生產。1996年定型 Y2系列電機 Y2系列電動機是Y系列電機的更新?lián)Q代產品。Y2系列電機的安裝尺寸和功率等級符合IEC標準，防護等級為IP54，冷卻方法為IC41l。采用F級絕緣，溫升按B級考核并要求考核負載噪聲指標。 三、中國中小型電機發(fā)展及現(xiàn)狀：2003年 定型 Y3系列電機 1999年，國家發(fā)布淘汰落后生產力、工藝和產品的目錄（第二批），明確規(guī)定從2002年底起淘汰熱疊軋工藝、停止生產熱軋硅鋼片。2002年，設計“以冷帶熱”的Y3系列電動機。該系列電機采用冷軋硅鋼，全系列基本滿足GB18163能效限值標準。三、中國中小型電機發(fā)展及現(xiàn)狀：2005年

9、 高效電機(IE2)-YX3系列電機 電機能效限定值（2011.7.1） 從能源形勢、節(jié)能減排及世界電機行業(yè)發(fā)展出發(fā)，2003年，中小型電機開始研制滿足GB18163中節(jié)能評價值即中國2級，IE2級的高效電機。從導磁材料選擇、沖片研究、通風改善等方面改進。效率平均提高2.76%。長期連續(xù)負荷長期連續(xù)負荷可以節(jié)約大量電費。三、中國中小型電機發(fā)展及現(xiàn)狀：2010年 超高效電機(IE3)-YE3電機 電機能效限定值（2016.9.1） 針對美國2011年將在全球率先強制推行超高效率標準電機，國內電科所牽頭，研制超高效電機系列產品開發(fā)。該電機損耗值比高效電機降低20%。對于年運行時間超過8000小時的

10、電機，負荷率超過60%，電費以0.7元/度計算，1.5年左右可收回標準電機額外增加的成本。三、中國中小型電機發(fā)展及現(xiàn)狀：2012年 超超高效電機（IE4）-YE4電機 針對新國標GB18613-2012要求，國內個別廠家開始試制。目前還未有成熟設計。三、中國中小型電機發(fā)展及現(xiàn)狀： 我國目前中小型異步電機市場現(xiàn)狀我國目前中小型異步電機市場現(xiàn)狀 截止目前，由于國內中小型電機市場上Y系列電機為主仍占據了近90%的市場份額。而目前我國高效電機的市場份額僅為3%左右。由于價格因素，目前具有規(guī)模的近300家中小型電機廠中，只有約82家取得YX3系列高效電機認證。三、中國中小型電機發(fā)展及現(xiàn)狀： GB 186

11、13-20GB 18613-201212中小型三相異步中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級電動機能效限定值及能效等級規(guī)規(guī)定，定，20112011年年7 7月月1 1日日，凡是能效，凡是能效的產的產品品將不能繼續(xù)生產銷售將不能繼續(xù)生產銷售。 GBGB/T/T 1 124972497-2006-2006三相異步電動三相異步電動機經濟運行機經濟運行規(guī)定，規(guī)定，2002006 6年年1212月月1 1日日起，年運行時間超過起，年運行時間超過30003000小時，負小時，負載率大于載率大于60%60%的電動機應優(yōu)先選用能的電動機應優(yōu)先選用能效指標符合節(jié)能評價值的節(jié)能（高效指標符合節(jié)能評價值的節(jié)能（高

12、效）電機效）電機。四、高效電機產業(yè)政策及法律法規(guī)： 國務院國務院200540200540號號產業(yè)結構調整指導目錄產業(yè)結構調整指導目錄(2005(2005年本年本) ) JO2JO2、JO3JO3系列系列，JDO2JDO2、JDO3JDO3系列系列，YBYB隔爆型隔爆型（淘汰（淘汰類）類） 國家發(fā)改委第國家發(fā)改委第9 9號產業(yè)結構調整指導目錄（號產業(yè)結構調整指導目錄（20112011年本）年本） YBYB、YBFYBF、YBKYBK系列隔爆型三相異步電動機系列隔爆型三相異步電動機（淘汰類）（淘汰類） YY、Y2Y2系列電機（限制類）系列電機（限制類） 四、高效電機產業(yè)政策及法律法規(guī)： 工信部工信

13、部2002009 9 6767號高耗能落后機電設備（產品）淘汰號高耗能落后機電設備（產品）淘汰目錄（第目錄（第一一批）批） JO2JO2、JO3JO3系列系列，JDO2JDO2、JDO3JDO3系列系列，J2J2、JZJZ系列系列三相三相異步電動機異步電動機 （停止生產、盡快更換）（停止生產、盡快更換） 工信部工信部20201212 1414號高耗能落后機電設備（產品）淘汰號高耗能落后機電設備（產品）淘汰目錄（第目錄（第二二批）批） YY、Y2Y2系列電機（停止生產，規(guī)定期限內停止使用）系列電機（停止生產，規(guī)定期限內停止使用） 四、高效電機產業(yè)政策及法律法規(guī)： 上海市經信委、發(fā)改委上海市經信委

14、、發(fā)改委20201212 181181號號文件：文件：關于落實本關于落實本市市20122012年高效電機推廣任務的通知年高效電機推廣任務的通知 GB18613-2006 GB18613-2006 能效三級（普通效率）禁止生產，能效三級（普通效率）禁止生產，在用逐步淘汰在用逐步淘汰 新建、搬遷選用高效電機新建、搬遷選用高效電機 工信部工信部2002009 9 6767號號涉及電機（涉及電機（J J、JOJO、YB)2013YB)2013年底年底前淘汰前淘汰 JS/JSQ JS/JSQ電機電機20152015年底前淘汰年底前淘汰 四、高效電機產業(yè)政策及法律法規(guī)：GB18613 標準應用解讀GB18

15、613 標準應用解讀GB18613 標準應用解讀GB18613 標準應用解讀電機適用范圍：電機類型、電壓、轉速、冷卻方式、設計等兩個日期：2011年7月1日2016年9月1日收益收益/2.6kW x 0.7RMB x 8,760 hrs= 15943 RMB75kW6.4kW3.8kW92%(EFF3)81.4kWInputOutput95% (EFF1)78.8kW普通電機損耗普通電機損耗高效電機損耗高效電機損耗五、高效電機節(jié)能分析與應用POutput loadPInputL ossesPPOutput=hInputP=hPOutputSPLossesPOutput+PInput=hS- -

16、PInputPLossesn電機的效率是指電機所輸出的機械能機械能與電源所提供的電能電能之比。用字母“”表示。n高效率高效率意味著在從電能向機械能轉化的過程中伴隨著更少的能量損失。更少的能量損失。 31通風摩擦損耗通風摩擦損耗(10%)轉子損耗轉子損耗 (24%)定子銅耗定子銅耗 (34%)雜散損耗雜散損耗 (14%)電機的損耗：定子鐵耗定子鐵耗(18%)精密的制造精密的制造32n更高質量等級銅線n緊湊的端部設計n良好的槽滿率n優(yōu)異的浸漆工藝n適當增加鐵心長度（降低電流密度）n優(yōu)化的電磁設計n更高要求的制造工藝措施降低雜散損耗降低雜散損耗n不降低冷卻效果的前提下，使用更小尺寸的風扇。n更高品質

17、的軸承n更高等級的定轉子同心度，降低振動、摩擦。降低轉子鋁耗降低轉子鋁耗n優(yōu)異的轉子壓鑄工藝n改進轉子絕緣n高壓沖模鑄鋁轉子n高的轉子動平衡n選用高效片，確保材質的低損耗、高磁感特性。n先進合理的槽形設計。更薄的硅鋼片降低定子銅耗降低定子銅耗降低風摩損耗降低風摩損耗降低鐵耗降低鐵耗如何提高電機的效率？如何提高電機的效率？不同容量、不同轉速下電機的效率對比4 4極電動機的能效等級極電動機的能效等級4極7075808590951000.551.12.247.51522375590132200315kW%1級2級3級 我國目前廣泛應用的系列電動機效率平均值為我國目前廣泛應用的系列電動機效率平均值為8

18、7.387.3；高效電動機的效率平均值為高效電動機的效率平均值為90.390.3，超高效電動機其效率平，超高效電動機其效率平均值為均值為91.791.7。 高效電機投資、節(jié)能潛力分析 國家積極鼓勵高效電機推廣使用，制定了相關政策： 財政部、發(fā)改委聯(lián)合頒布了關于做好2011年高效電機推廣工作的通知（財建2011-62號），對購買和使用高效電機的企業(yè)給予一定額度的財政補貼（2011年標準見表2），該標準持續(xù)到2012年年底前：高效電機節(jié)能潛力分析（高效電機投資回收期）： 以一臺常見的18.5kW4極電機為例： Y系列電機效率值為89.3%（IE1級）； 高效電機效率值為91.2%（IE2級）； 超高效電機效率值為92.6%（IE3級）。 按照60%平均負荷率，年運行時間8500小時，寶鋼實際電能成本0.5元/度進行計算。新建項目采用高效或超高效電機投資回報期對比見下表。 高效電機節(jié)能潛力分析（高效電機投資回收期）：高效電機應用注意：1、高效電機的壽命周期成本（LCC）；2、高效電機的應用范圍；3、電機系統(tǒng)的節(jié)能；4、電機節(jié)能的計算與評估。 1、對于符合GB18613-2012規(guī)定范圍內的低壓三相異步電機，應選用高效電動機（IE2級），且考慮財政補貼后，不增加投資，多節(jié)電； 2、對年運行時間（小時）負載率（0-100%）4800的電動機（高負荷率、高