高效率電機(jī)及電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)解讀

1、高 峰 2012年12月n一、引言n二 高效率電機(jī)及電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)n三、中小型電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀n四、高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)政策及法律法規(guī)n五、高效電機(jī)節(jié)能分析一、引言一、引言n 20122012年年1111月月2626日，聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約第日，聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約第1818次次締約方會(huì)議暨京都議定書(shū)第締約方會(huì)議暨京都議定書(shū)第8 8次締約方會(huì)議在卡塔爾次締約方會(huì)議在卡塔爾多哈開(kāi)幕多哈開(kāi)幕，1212月月8 8日日結(jié)束。結(jié)束。n 中國(guó)政府提出，到中國(guó)政府提出，到20202020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)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

2、言一、引言 節(jié)能減排在節(jié)能減排在當(dāng)今世界是一個(gè)無(wú)法回避的話題當(dāng)今世界是一個(gè)無(wú)法回避的話題，影響著影響著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。作為節(jié)能減排重點(diǎn)的工業(yè)領(lǐng)域。其中，作為節(jié)能減排重點(diǎn)的工業(yè)領(lǐng)域。其中，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大，用電量約占全國(guó)用電量的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大，用電量約占全國(guó)用電量的60%60%，引起各方關(guān)注。引起各方關(guān)注。高效電機(jī)效率平均值為高效電機(jī)效率平均值為90.390.3% %超超高效電機(jī)效率平均值為高效電機(jī)效率平均值為9 91 1. .7%7%Y系列系列電機(jī)效率平均值為電機(jī)效率平均值為8787.3.3% % n 20072007年年7 7月月1 1日起正式實(shí)施日起正式實(shí)施 中小

3、型三相異步電動(dòng)中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)(GB 18613-2006)(GB 18613-2006)國(guó)家標(biāo)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，準(zhǔn)的頒布實(shí)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(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到國(guó)標(biāo)強(qiáng)制要求的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到國(guó)標(biāo)強(qiáng)制要求的產(chǎn)品產(chǎn)品將不能繼續(xù)生產(chǎn)將不能繼續(xù)生產(chǎn)、銷(xiāo)售。銷(xiāo)售。 n 一、引言一、引言二、二、 高效率電機(jī)及電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)高效率電機(jī)及電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)n1 何為高效率電機(jī) n 高效率電機(jī)出現(xiàn)在上世紀(jì)70年代第一次能源危機(jī)時(shí),它與一般電動(dòng)機(jī)相比其損耗下降損耗下降約20%左右。n 由于能源供應(yīng)的持續(xù)緊張，近年又出現(xiàn)了所

4、謂超高效率電機(jī)，其損耗又比高效率電機(jī)下降15%20%。n 這些電機(jī)的功率等級(jí)與安裝尺寸關(guān)系，以及其他性能要求則與一般電動(dòng)機(jī)相同。二二 高效率電機(jī)及電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)高效率電機(jī)及電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)n 2 2 電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn) 目前世界上己有十余個(gè)國(guó)家和地區(qū)頒發(fā)了電動(dòng)機(jī)目前世界上己有十余個(gè)國(guó)家和地區(qū)頒發(fā)了電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)，主要有美國(guó)、歐盟、澳大利亞和中國(guó)能效標(biāo)準(zhǔn)，主要有美國(guó)、歐盟、澳大利亞和中國(guó)的的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)。電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)。 2008 2008年年6 6月月1 1日，日，中國(guó)由發(fā)改委和質(zhì)檢總局頒布實(shí)質(zhì)檢總局頒布實(shí)施能源效率標(biāo)識(shí)管理辦法。電機(jī)必須標(biāo)識(shí)能效施能源效率標(biāo)識(shí)管理辦法。電機(jī)必須標(biāo)識(shí)能

5、效等級(jí)。等級(jí)。n 1 1） 美國(guó)的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn) 美國(guó)1992年頒發(fā)能源政策法令（即EPAct）規(guī)定，從1997年起在美國(guó)生產(chǎn)和從國(guó)外進(jìn)口到美國(guó)的電動(dòng)機(jī)必須達(dá)到EPact規(guī)定最低效率指標(biāo)（IE2高效電機(jī)）。 2002年，美國(guó)電機(jī)制造商協(xié)會(huì)(NEMA)在制訂了超高效率電機(jī)的能效標(biāo)準(zhǔn)，一般稱為NEMA Premium標(biāo)準(zhǔn)， 2007年通過(guò)立法，2010年12月17日后執(zhí)行IE3超高效能效限定值。n 2 2） 歐盟的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)歐盟的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn) 1999年，歐盟交通能源局與歐洲電機(jī)及電力電子制造商協(xié)會(huì)達(dá)成自愿協(xié)議(簡(jiǎn)稱EU-CEMEP協(xié)定)。該協(xié)定將電動(dòng)機(jī)的效率分為EFF1

6、、EFF2、EFF3 三級(jí)。 2005年底，實(shí)施EFF2級(jí)（IE1)電動(dòng)機(jī)。 2008年8月11日起，歐盟EuP指令正式轉(zhuǎn)化為歐盟成員國(guó)的法規(guī)。在2011年起實(shí)施EFF1(IE2高效）標(biāo)準(zhǔn)n 3 3）中國(guó)的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)）中國(guó)的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn) 中國(guó)對(duì)中小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在2002年頒發(fā)了能效標(biāo)準(zhǔn)，2005年修訂GB18613-2006中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)。 規(guī)定自2011年7月1日起，中小型異步電機(jī)實(shí)施國(guó)家二級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)（即IE2高效電機(jī)）。 2012年9月1日實(shí)施GB18613-2012規(guī)定2016年9月1日起，中小型異步電機(jī)實(shí)施新標(biāo)國(guó)家二級(jí)（IE3超高效電機(jī)）。 4 4）

7、IECIEC的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn) 2008年，IEC/TC2確定了IEC60034-30單速、三相、籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)效率分級(jí)。規(guī)定了全球統(tǒng)一的新電動(dòng)機(jī)效率等級(jí)。 其中IE1為標(biāo)準(zhǔn)效率等級(jí)； IE2為高效率等級(jí)； IE3為超高效等級(jí)； IE4為超超高效等級(jí)。國(guó)際、國(guó)家國(guó)際、國(guó)家能效等級(jí)與其他能效指標(biāo)的關(guān)系能效等級(jí)與其他能效指標(biāo)的關(guān)系三三、中國(guó)中小型中國(guó)中小型電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：n J J、JOJO、JO2JO2系列系列：n 20世紀(jì)五、六十年代為效仿原蘇聯(lián)模式階段，開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品有J、JO 、J2、JO2系列等，該批電機(jī)已經(jīng)在國(guó)家產(chǎn)業(yè)調(diào)整目錄明令淘汰。三三、中國(guó)中小型中國(guó)中小型

8、電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：n 19821982年定型年定型Y Y系列電機(jī)：系列電機(jī)：n 1979年，全國(guó)組織具有80年代初國(guó)際先進(jìn)水平的Y（IP44）系列電動(dòng)機(jī)的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，采用國(guó)際IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的功率等級(jí)和安裝尺寸，采用B級(jí)絕緣，1982年定型生產(chǎn)。19961996年定型年定型 Y2 Y2系列電機(jī)系列電機(jī)n Y2系列電動(dòng)機(jī)是Y系列電機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。Y2系列電機(jī)的安裝尺寸和功率等級(jí)符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，防護(hù)等級(jí)為IP54，冷卻方法為IC41l。采用F級(jí)絕緣，溫升按B級(jí)考核并要求考核負(fù)載噪聲指標(biāo)。 n 三三、中國(guó)中小型中國(guó)中小型電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：20032003年年 定型定型 Y3

9、 Y3系列電機(jī)系列電機(jī)n 1999年，國(guó)家發(fā)布淘汰落后生產(chǎn)力、工藝和產(chǎn)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(chǎn)熱軋硅鋼片。2002年，設(shè)計(jì)“以冷帶熱”的Y3系列電動(dòng)機(jī)。該系列電機(jī)采用冷軋硅鋼，全系列基本滿足GB18163能效限值標(biāo)準(zhǔn)。三三、中國(guó)中小型中國(guó)中小型電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：20052005年年 高效電機(jī)高效電機(jī)(IE2)-YX3(IE2)-YX3系列電機(jī)系列電機(jī) 電機(jī)能效限定值（電機(jī)能效限定值（2011.7.12011.7.1）n 從能源形勢(shì)、節(jié)能減排及世界電機(jī)行業(yè)發(fā)展出發(fā)，2003年，中小型電機(jī)開(kāi)始研制滿足GB18163中節(jié)能評(píng)價(jià)值即中國(guó)2級(jí)，I

10、E2級(jí)的高效電機(jī)。從導(dǎo)磁材料選擇、沖片研究、通風(fēng)改善等方面改進(jìn)。效率平均提高2.76%。長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)荷長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)荷可以節(jié)約大量電費(fèi)。三三、中國(guó)中小型中國(guó)中小型電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：20102010年年 超高效電機(jī)超高效電機(jī)(IE3)-YE3(IE3)-YE3電機(jī)電機(jī) 電機(jī)能效限定值（電機(jī)能效限定值（2016.9.12016.9.1）n 針對(duì)美國(guó)2011年將在全球率先強(qiáng)制推行超高效率標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，國(guó)內(nèi)電科所牽頭，研制超高效電機(jī)系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。該電機(jī)損耗值比高效電機(jī)降低20%。對(duì)于年運(yùn)行時(shí)間超過(guò)8000小時(shí)的電機(jī)，負(fù)荷率超過(guò)60%，電費(fèi)以0.7元/度計(jì)算，1.5年左右可收回標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)額外增加的成本

11、。寶鋼電機(jī)節(jié)能改造采用該類(lèi)型電機(jī)。三三、中國(guó)中小型中國(guó)中小型電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：20122012年年 超超高效電機(jī)（超超高效電機(jī)（IE4IE4）-YE4-YE4電機(jī)電機(jī)n 針對(duì)新國(guó)標(biāo)GB18613-2012要求，國(guó)內(nèi)個(gè)別廠家開(kāi)始試制。目前還未有成熟設(shè)計(jì)。三三、中國(guó)中小型中國(guó)中小型電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀： 我國(guó)目前中小型異步電機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀我國(guó)目前中小型異步電機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀 截止目前，由于國(guó)內(nèi)中小型電機(jī)市場(chǎng)上Y系列電機(jī)為主仍占據(jù)了近90%的市場(chǎng)份額。而目前我國(guó)高效電機(jī)的市場(chǎng)份額僅為3%左右。由于價(jià)格因素，目前具有規(guī)模的近300家中小型電機(jī)廠中，只有約82家取得YX3系列高效電機(jī)認(rèn)證。

12、三三、中國(guó)中小型中國(guó)中小型電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：電機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀： GB 18613-20GB 18613-201212中小型三相異步中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)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(chǎn)的產(chǎn)品品將不能繼續(xù)生產(chǎn)銷(xiāo)售將不能繼續(xù)生產(chǎn)銷(xiāo)售。 GBGB/T/T 1 124972497-2006-2006三相異步電動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行規(guī)定，規(guī)定，2002006 6年年1212月月1 1日日起，年運(yùn)行時(shí)間超過(guò)起，年運(yùn)行時(shí)間超過(guò)30003000小時(shí)，負(fù)小時(shí)，負(fù)載率大于載率大于60%60%的電動(dòng)機(jī)應(yīng)優(yōu)先選用能的電動(dòng)機(jī)

13、應(yīng)優(yōu)先選用能效指標(biāo)符合節(jié)能評(píng)價(jià)值的節(jié)能（高效指標(biāo)符合節(jié)能評(píng)價(jià)值的節(jié)能（高效）電機(jī)效）電機(jī)。四四、高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)政策及法律法規(guī)高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)政策及法律法規(guī)：n國(guó)務(wù)院國(guó)務(wù)院200540200540號(hào)號(hào)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2005(2005年本年本) )nJO2JO2、JO3JO3系列系列，JDO2JDO2、JDO3JDO3系列系列，YBYB隔爆型隔爆型（淘汰類(lèi)）（淘汰類(lèi)） n國(guó)家發(fā)改委第國(guó)家發(fā)改委第9 9號(hào)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（號(hào)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（20112011年本）年本）nYBYB、YBFYBF、YBKYBK系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)（淘汰類(lèi)）（淘汰

14、類(lèi)）nY Y、Y2Y2系列電機(jī)（限制類(lèi)）系列電機(jī)（限制類(lèi)） 四四、高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)政策及法律法規(guī)高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)政策及法律法規(guī)：n工信部工信部2002009 9 6767號(hào)高耗能落后機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰號(hào)高耗能落后機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄（第目錄（第一一批）批）nJO2JO2、JO3JO3系列系列，JDO2JDO2、JDO3JDO3系列系列，J2J2、JZJZ系列系列三相異步三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)（停止生產(chǎn)、盡快更換）（停止生產(chǎn)、盡快更換）n工信部工信部20201212 1414號(hào)高耗能落后機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰號(hào)高耗能落后機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄（第目錄（第二二批）批）nY Y、Y2Y2系列電機(jī)（停止生

15、產(chǎn)，規(guī)定期限內(nèi)停止使用）系列電機(jī)（停止生產(chǎn)，規(guī)定期限內(nèi)停止使用） 四四、高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)政策及法律法規(guī)高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)政策及法律法規(guī)：n上海市經(jīng)信委、發(fā)改委上海市經(jīng)信委、發(fā)改委20201212 181181號(hào)號(hào)文件：文件：關(guān)于落實(shí)本關(guān)于落實(shí)本市市20122012年高效電機(jī)推廣任務(wù)的通知年高效電機(jī)推廣任務(wù)的通知n GB18613-2006 GB18613-2006 能效三級(jí)（普通效率）禁止生產(chǎn)，在用逐能效三級(jí)（普通效率）禁止生產(chǎn)，在用逐步淘汰步淘汰n 新建、搬遷選用高效電機(jī)新建、搬遷選用高效電機(jī)n 工信部工信部2002009 9 6767號(hào)號(hào)涉及電機(jī)（涉及電機(jī)（J J、JOJO、YB)2013YB)20

16、13年底前淘年底前淘汰汰n JS/JSQ JS/JSQ電機(jī)電機(jī)20152015年底前淘汰年底前淘汰 四四、高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)政策及法律法規(guī)高效電機(jī)產(chǎn)業(yè)政策及法律法規(guī)：GB18613 GB18613 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用解讀標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用解讀GB18613 GB18613 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用解讀標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用解讀電機(jī)適用范圍：電機(jī)類(lèi)型、電壓、轉(zhuǎn)速、冷卻方式、設(shè)計(jì)等兩個(gè)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(jī)損耗普通電機(jī)損耗高效電機(jī)損

17、耗高效電機(jī)損耗五、高效電機(jī)節(jié)能分析五、高效電機(jī)節(jié)能分析POutput loadPInputL ossesPPOutput=hInputP=hPOutputSPLossesPOutput+PInput=hS- -PInputPLossesn電機(jī)的效率是指電機(jī)所輸出的機(jī)械能機(jī)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(jī)械能轉(zhuǎn)化的過(guò)程中伴隨著更少的能量損失。更少的能量損失。 30通風(fēng)摩擦損耗通風(fēng)摩擦損耗(10%)轉(zhuǎn)子損耗轉(zhuǎn)子損耗 (24%)定子銅耗定子銅耗 (34%)雜散損耗雜散損耗 (14%)電機(jī)的損耗：定子鐵耗定子鐵耗(18%)精密的制造精密的制造31n更高質(zhì)

18、量等級(jí)銅線n緊湊的端部設(shè)計(jì)n良好的槽滿率n優(yōu)異的浸漆工藝n適當(dāng)增加鐵心長(zhǎng)度（降低電流密度）n優(yōu)化的電磁設(shè)計(jì)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(fēng)扇。n更高品質(zhì)的軸承n更高等級(jí)的定轉(zhuǎn)子同心度，降低振動(dòng)、摩擦。降低轉(zhuǎn)子鋁耗降低轉(zhuǎn)子鋁耗n優(yōu)異的轉(zhuǎn)子壓鑄工藝n改進(jìn)轉(zhuǎn)子絕緣n高壓沖模鑄鋁轉(zhuǎn)子n高的轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡n選用高效片，確保材質(zhì)的低損耗、高磁感特性。n先進(jìn)合理的槽形設(shè)計(jì)。更薄的硅鋼片降低定子銅耗降低定子銅耗降低風(fēng)摩損耗降低風(fēng)摩損耗降低鐵耗降低鐵耗如何提高電機(jī)的效率？如何提高電機(jī)的效率？不同容量、不同轉(zhuǎn)速下電機(jī)的效率對(duì)比4 4極電動(dòng)機(jī)的能效等級(jí)極電動(dòng)機(jī)的能效等級(jí)4極7075808590951000.551.12.247.51522375590132200315kW%1級(jí)2級(jí)3級(jí) 我國(guó)目前廣泛應(yīng)用的系列電動(dòng)機(jī)效率平均值為我國(guó)目前廣泛應(yīng)用的系列電動(dòng)機(jī)效率平均值為87.387.3；高效電動(dòng)機(jī)的效率平均值為高效電動(dòng)機(jī)的效率平均值為90.390.3，超高效電動(dòng)機(jī)其效率平，超高效電動(dòng)機(jī)其效率平均值為均值為91.791.7。 高效電機(jī)投資、節(jié)能潛力分析高效電機(jī)投資、節(jié)能潛力分析n國(guó)家積極鼓勵(lì)高效電機(jī)推廣