基于高效電機推廣政策的低效電機節能改造可行性研究

上海市能效中心 秦宏波 劉 洋

0 前言

電動機廣泛應用于工業、商業、建筑和家用電氣的各個領域，用于拖動風機、泵、壓縮機等各種設備，其耗電量約占全國總用電量的60%，占工業系統用電量的75%左右。目前，我國現有的電動機裝機容量為12億kW左右，隨著我國國民經濟的不斷發展，電動機用量還將會持續增加。因此，國家于2011年開始大力推廣高效電機應用，并出臺了《高耗能落后機電設備（產品）淘汰目錄（第二批）》（工業和信息化部2012年第14號公告），加速企業在用普通效率電機的淘汰更新。

1 我國電機能效水平

我國目前生產和在用的電動機以Y系列為主，占據了近90%的市場份額，其效率平均值為87.3%[1]，而歐洲等國家普遍使用的高效電機效率平均值為90.3%，美國甚至已經全面使用超高效電機，其效率平均值達到92%，并且將其列為新建項目的強制準入條件。

雖然目前國內已經有90多家企業生產高效電動機，技術、生產工藝與國外先進水平相當，但由于成本、價格的原因，高效電動機的市場占有率仍然較小，僅占整個市場的3%左右，主要高效電機產品以出口為主。

主要產品效率標準情況主要國家高效電機推進情況見表1和表2。

表1 主要產品效率標準情況對比

表2 主要國家高效電機推進情況

2 高效電機節能原理

電動機在運行時把電能轉化為機械能，通過電動機的輸出軸帶動機械設備的轉動[2]。在電能轉化為機械能的過程中，電動機自身要消耗掉一部分電能，這部分被消耗的能量我們稱之為電動機的損耗。對于三相異步電動機而言，這部分損耗可分為下列五個部分：

PCu1—定子銅線繞組因有電流通過而產生的銅損耗；

PAl2—轉子鋁（或銅）線繞組因有電流通過而產生的鋁（或銅）損耗；

PFe—因有磁場的存在而在鐵心中產生的渦流和磁滯損耗；

Pfw—電動機的冷卻風扇和軸承轉動所產生的通風和磨擦損耗，簡稱機械耗；

Ps—其它損耗，主要包含高次諧波磁場所產生的損耗和繞組端部泄漏電流損耗等。

因此，電機效率的提高主要是從減少損耗入手，通過目前先進的生產工藝、性能更優良的材料（冷軋硅鋼片）等，減少損耗，提高電機自身效率。

3 國家和上海市高效電機補貼政策

3.1 國家高效電機補貼政策

2010年以來，國家高度重視電機系統節能工作，國家領導人多次做出重要批示，國家財政部、發展改革委相繼出臺《節能產品惠民工程高效電機推廣實施細則》[財建（2010）232 號]、《關于做好2011年高效電機推廣工作的通知》[財建（2011）62號]，并多次召開專題會議，要求各地政府提高認識，結合本地區實際情況，創新高效電機推廣機制，加大推廣力度，保質保量完成任務。

根據國家電機推廣政策，高效電機財政補貼的前提條件是在中國大陸境內生產和使用的高效電機，財政補貼的最終受益者為高效電機最終用戶，財政資金通過高效電機生產企業兌付給高效電機最終用戶。其推廣產品范圍、效率界定標準和財政補貼標準如下：

1）高效電機推廣產品范圍

國家高效電機推廣產品范圍包括：

（1）額定功率為 0.55kW（含）—315 kW（含），額定電壓為690V及以下的低壓三相異步電動機（以下簡稱低壓三相異步電機）；

（2）額定功率為355kW（含）—25000kW（含），額定電壓為6000V或10000V的高壓三相異步電動機（以下簡稱高壓三相異步電機）；

（3）額定功率為 0.55kW（含）—315kW（含），額定電壓為690V及以下的稀土永磁三相同步電動機（以下簡稱稀土永磁電機）。

截止到2012年底，國家共發布了四批共計88家企業生產的高效電機推廣產品目錄。

2）高效電機推廣產品效率界定標準

國家高效電機推廣產品效率界定標準為：低壓三相異步電機效率達到國家標準GB18613《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》現行版本中能效等級2級及以上水平；高壓三相異步電機效率保證值不低于《節能產品惠民工程高效電機推廣實施細則》[財建（2010）232號]文件中的規定指標。

3）國家高效電機推廣財政補貼標準

國家高效電機補貼標準如表3所示：

表3 國家高效電機補貼標準

3.2 上海市高效電機補貼政策

國家推廣高效電機的政策有效地推動了新建項目高效電機的推廣應用，但是對存量電機的高效電機替換由于投資回收期偏長，企業改造的積極性不高。為加快本市高效電機的推廣，挖掘本市存量電機節能潛力，市能效中心進行了大量的企業調研、推廣試點和匯總分析，認為本市既要抓好新建項目高效電機的全面應用，更要推進存量電機及系統的能效提升，最終配合市政府出臺了《上海市加快高效電機推廣、促進高效電機再制造工作方案》和《上海市加快高效電機推廣、促進電機高效再制造實施細則》。

1）推廣工作要求

包括：突出以舊換新,大力推進存量老舊電機的更新升級;體現全面覆蓋，以工業領域為主,兼顧公共建筑等其他領域;強化引逼結合,加強地方配套補貼的政策引導，并加大對淘汰落后電機、強化源頭準入的執法監管力度；力求帶動產業，在促進普通高效電機發展的同時，大力培育再制造高效電機產業。

2）推廣目標

“十二五”期間，全市力爭推廣高效電機800萬kW,在全市電機總裝機中的比重提高到20%以上。其中,包括再制造高效電機240萬kW，在高效電機裝機中的比重達到30%。

3）上海市高效電機推廣財政補貼標準

對本市“以舊換新”,即淘汰存量電機、購買使用納入國家或地方補貼目錄的高效電機的用戶,按照所淘汰電機的容量,給予20元/kW的地方補貼。補貼資金由政府確定的舊電機回收主體在回購舊電機時先兌付給用戶,再由回收主體收集回收舊電機及用戶購買使用高效電機的證明材料并報送有關部門審核后,按程序向市財政申請撥付。

對于本市購買使用再制造高效電機的用戶,如購買具有工業和信息化部授予電機再制造資質企業生產并獲得國家節能產品認證且有“節”字標志的產品,上海市給予45元/kW的地方補貼。補貼資金由生產企業先兌付給用戶,再由生產企業收集用戶信息并報送有關部門審核后,按程序向市財政申請撥付。

4 高效電機替換在用低效電機的經濟性分析

對于高效電機替換在用低效電機，企業除了關心安裝尺寸和是否會對生產的影響外，一個更重要的問題是關注節能改造的投資回收期。上海市出臺《上海市加快高效電機推廣促進高效電機再制造實施細則》，對本市舊電機回收進行20元/kW的補貼，對使用再制造高效電機的用戶給予45元/kW的補貼也是希望通過政策拉動企業對低效電機改造的積極性，進而帶動企業對整個電機系統節能改造[4]。

本文以一臺年平均運行時間為3000h的5.5kW的Y系列三相異步電動機為例，通過節能改造更換為YX3系列高效電機，在享受高效電機推廣政策和節能產品退稅政策后的投資回報情況，具體見表4。

表4 電動機改造經濟性分析

5 結論

上海市在用電動機約3200萬kW，基本為普通效率電動機，若能將高效電機市場占有率提高到30%左右，可使全市電能利用率提升0.5%，若同時能夠帶動系統整體節能，則可使全市電能利用率提升2.5%左右。對企業而言，結合國家及上海市的財政補貼政策以及電機改造自身的節能效益，可使投資回收期控制在3年以內。

[1]GB18613-2006《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》

[2]周勝 趙凱.《電機系統節能實用指南》.機械工業出版社.2009.9

[3]上海市人民政府辦公廳.《上海市加快高效電機推廣促進高效電機再制造工作方案》滬府辦發〔2011〕62 號

[4]上海市人民政府辦公廳.《上海市加快高效電機推廣促進高效電機再制造實施細則》滬經信法〔2012〕682 號