新標(biāo)準(zhǔn)下酒企低壓電機(jī)能效的應(yīng)用

張君怡 王麗偉 徐思新

節(jié)能降耗是世界趨勢，用電設(shè)備必然加以考慮。國內(nèi)中型規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)用能量約占全社會(huì)能源消耗70%，其中用能量占全社會(huì)用能量60%以上的企業(yè)是僅占全國企業(yè)1/5 的高耗能企業(yè)。總的來看，全社會(huì)能源消耗總量巨大及能源浪費(fèi)的情況較為突出，國家通過制定《節(jié)約能源法》及其它法律、法規(guī)加強(qiáng)能源管理與節(jié)能宣傳，從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，降低消耗、減少損失和污染物排放、制止浪費(fèi)，引導(dǎo)社會(huì)有效、合理地利用能源。節(jié)能降耗實(shí)現(xiàn)形式較多，節(jié)水、節(jié)電、節(jié)汽等都屬于節(jié)能范疇，節(jié)能降耗意味著增效，只有增效了企業(yè)才能長期可持續(xù)發(fā)展，才會(huì)有更美好的明天。

2021 年，為應(yīng)對全球氣候變化及推動(dòng)綠色低碳發(fā)展，國家鄭重提出了“碳達(dá)峰”和“碳中和”的任務(wù)目標(biāo)，2030 年碳達(dá)峰，2060 年碳中和。“碳中和”從定義上來說就是指企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人通過植物造樹造林、節(jié)能減排、節(jié)約用水、用電、用煤、用油等形式，抵消自身產(chǎn)生的CO2排放量，實(shí)現(xiàn)CO2相對“零排放”。目前國內(nèi)用電效率低、浪費(fèi)大的問題仍十分突出，單位產(chǎn)值電力消耗高于發(fā)達(dá)國家，采取節(jié)電節(jié)能措施，提高電能綜合利用效率，降低電力消耗也是一種得力的“碳中和”手段。

電動(dòng)機(jī)作為泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、機(jī)床、輸送帶等各種機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，其耗電量約占國內(nèi)工業(yè)電耗60%以上，其中小型三相異步電機(jī)耗電約占35%，是名副其實(shí)的耗電大戶。電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程是國家節(jié)能減排工作的重點(diǎn)領(lǐng)域，開發(fā)高效電動(dòng)機(jī)、淘汰高能耗電機(jī)是提高能源利用率重要措施，符合國家發(fā)展的需要，是非常重要的。

國家除提倡節(jié)能降耗外，在政策傾斜及標(biāo)準(zhǔn)修訂方面也作了一定的調(diào)整。近年來在國家政策支持下，國內(nèi)電機(jī)能效水平逐步提高，但總體水平相較國外發(fā)達(dá)國家仍存在差距。勁牌有限公司作為輕工行業(yè)酒類企業(yè)，使用較多動(dòng)力設(shè)備，主要分布在包裝車間自動(dòng)化生產(chǎn)線、釀造車間釀造自動(dòng)化生產(chǎn)線，以及通用設(shè)備部分的鍋爐、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)、制冷機(jī)組、攪拌機(jī)等，這些相關(guān)設(shè)備都配套了具備驅(qū)動(dòng)功能的低壓電動(dòng)機(jī)（高壓電機(jī)因執(zhí)行另外的GB30254-2013 標(biāo)準(zhǔn)，基本不使用），主要是中小型三相異步電動(dòng)機(jī)及其他小功率電動(dòng)機(jī)，這些電動(dòng)機(jī)除了執(zhí)行相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)外，能效方面都是執(zhí)行GB18613-2012《電動(dòng)機(jī)能效限定及能效等級》的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)屬于國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了中小型三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)、空調(diào)器風(fēng)扇用電機(jī)等中小型電動(dòng)機(jī)的能效等級和能效限定值等信息，整合了GB18613《電動(dòng)機(jī)能效限定及能效等級》和GB25958《小功率電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級》的相關(guān)內(nèi)容，由國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)提出并歸口，各大主要電機(jī)公司（西門子、ABB、佳木斯、皖南電機(jī)、SEW 等）均參與了起草編制，規(guī)范了國家及行業(yè)層面的相關(guān)要求。

國內(nèi)低壓電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了GB18613-2002、GB18613-2006、GB18613-2012 及新的GB18613-2020。GB18613-2012 標(biāo)準(zhǔn)將IE2（2012 版的3 級）能效作為電機(jī)生產(chǎn)的最低能效標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行已有八年時(shí)間，隨著時(shí)代進(jìn)步和技術(shù)革新，原有標(biāo)準(zhǔn)已不能適應(yīng)現(xiàn)在的需求。世界主要發(fā)達(dá)國家多年前即已強(qiáng)制實(shí)施了IE3（2012 版的2 級）能效指標(biāo)，將IE3 作為該國電機(jī)最低能效限定值，走在了節(jié)能降耗的前列。實(shí)際上我們與國外發(fā)達(dá)國家相比，無論是在制造水平還是執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)建立方面，差距還是很明顯的，這就需要我們要正視問題，自我革新。為縮短行業(yè)差距以及更好地參與國際市場的競爭，電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)的更新和修訂就顯得尤為重要，GB18613-2020 標(biāo)準(zhǔn)因此應(yīng)運(yùn)而生（2020 年5 月國家公布，2021 年6 月1 日施行），將IE2能效電機(jī)列入淘汰行列，強(qiáng)制實(shí)施IE3 能效作為準(zhǔn)入制標(biāo)準(zhǔn)，至此國內(nèi)電機(jī)行業(yè)全面進(jìn)入IE3 高效時(shí)代。

GB18613-2020 版與GB18613-2012 版相比， 中小型三相異步電動(dòng)機(jī)功率范圍由0.75～375kw 修訂為0.12～1000kw。刪除了電動(dòng)機(jī)目標(biāo)能效限定值和電動(dòng)機(jī)節(jié)能評價(jià)值兩個(gè)推薦性條款，改為全文強(qiáng)制執(zhí)行。提高了三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值要求（GB18613-2020 中3 級和2 級分別與GB18613-2012 中2 級和1 級能效對應(yīng)）。

表1、三相異步電動(dòng)機(jī)能效對應(yīng)表

標(biāo)準(zhǔn)的升級并不是一個(gè)簡單的準(zhǔn)入制能效由IE2 變?yōu)镮E3 這么簡單，而是電機(jī)能效系統(tǒng)工程的革新，勢必導(dǎo)致全產(chǎn)業(yè)鏈的調(diào)整和反應(yīng)，短期來看有利有弊，但整體推廣是大勢所趨。就電機(jī)企業(yè)而言，標(biāo)準(zhǔn)升級后有個(gè)現(xiàn)實(shí)問題就是，自2021 年6 月1 日起，達(dá)不到IE3 能效限定值的電機(jī)企業(yè)就不得生產(chǎn)和銷售，需求單位也不得再采購了。

相比IE2 電機(jī)，IE3 電機(jī)在設(shè)計(jì)水平、制造加工工藝和技術(shù)、材料選用等方面均有較大標(biāo)準(zhǔn)提升，生產(chǎn)企業(yè)要從技術(shù)、裝備、工藝、材料和銷售等各方面去適應(yīng)和調(diào)整，這么一來直接導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)成本和攤銷大增，銷售定價(jià)自然也要高出不少。粗略估算，IE3 比IE2 電機(jī)的成本約增加20%左右，IE4 比IE3 的成本也有較大幅度增長。為了生存，電機(jī)企業(yè)要在產(chǎn)品達(dá)到所要求能效指標(biāo)的前提下，從材料、設(shè)計(jì)、工藝等各方面去挖潛，以求降低成本，擴(kuò)大銷量。硅鋼、永磁體及絕緣材料等材料技術(shù)創(chuàng)新，機(jī)座、軸承套等關(guān)鍵零部件的形狀和位置公差的工藝方法優(yōu)化，都可以降低電機(jī)損耗，提高輸出效率，降低成本，需要企業(yè)自己去摸索和創(chuàng)新，不同領(lǐng)域的突破也能取得不一樣的市場認(rèn)可。

圖1、電機(jī)數(shù)模

目前電機(jī)企業(yè)在生產(chǎn)IE3 及以上能效電機(jī)的準(zhǔn)備工作和生產(chǎn)能力方面也是千差萬別，主力企業(yè)有能力設(shè)計(jì)和生產(chǎn)IE3 甚至IE4 電機(jī)，但其裝備和生產(chǎn)管理方面離全部批量生產(chǎn)IE3 及以上能效電機(jī)也有差距，多數(shù)中小企業(yè)自行設(shè)計(jì)IE3 能效電機(jī)存在困難，且其工藝和裝備水平甚至連小批量生產(chǎn)IE3 能效電機(jī)都存在困難，更新?lián)Q代的步伐還是較緩。標(biāo)準(zhǔn)升級面臨的最現(xiàn)實(shí)的問題還是國家要采取強(qiáng)有力手段強(qiáng)制淘汰IE2，引導(dǎo)市場盡快接受和推廣IE3，否則IE3 在技術(shù)上的優(yōu)勢就很難真正體現(xiàn)。為鼓勵(lì)I(lǐng)E3 能盡快推廣和實(shí)施，國家在予以生產(chǎn)和使用IE4、IE5 電機(jī)的企業(yè)優(yōu)惠政策和補(bǔ)貼的同時(shí)，也要加大對生產(chǎn)和使用IE3 電機(jī)企業(yè)的鼓勵(lì)政策力度，培育市場，使IE2 電機(jī)能夠盡快淘汰。電機(jī)本身是被列入能效標(biāo)識備案、工信部節(jié)能電機(jī)產(chǎn)品和節(jié)能認(rèn)證目錄的產(chǎn)品，有關(guān)部門應(yīng)通過監(jiān)督抽查、能效標(biāo)識專項(xiàng)檢查、節(jié)能監(jiān)察等手段，加大對生產(chǎn)、使用低能效產(chǎn)品的監(jiān)管、處罰力度，確保IE3 全面推廣。

賽威傳動(dòng)（SEW）作為全球減速機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)先品牌，為滿足國家倡導(dǎo)節(jié)能減排要求和用戶的需要，也是第一時(shí)間響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)升級的要求，積極開發(fā)和調(diào)整產(chǎn)品系列，以滿足新標(biāo)準(zhǔn)下的市場需求。目前勁牌公司包裝灌裝線的傳動(dòng)輸送帶上所使用的SEW 減速機(jī)產(chǎn)品，主要為DRE 及DRN系列。DRE 系列對應(yīng)IEC 標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)能效等級的IE2（2012版的3 級），前期購置使用較多。DRN 系列對應(yīng)IEC 標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)能效等級為IE3（2012 版的2 級），近幾年基本都更新為節(jié)能型DRN 系列。按2020 版新標(biāo)準(zhǔn)，DRN 系列電機(jī)僅能滿足國家節(jié)能電機(jī)3 級能效的出廠標(biāo)準(zhǔn)，由節(jié)能型降為準(zhǔn)入型。為滿足新市場，該公司也開發(fā)了相關(guān)系列電機(jī)，新開發(fā)的DRU 系列電機(jī)滿足新標(biāo)準(zhǔn)國標(biāo)2 級能效，并在7、8 月份已取得部分電機(jī)的認(rèn)證，可以在國內(nèi)市場銷售供應(yīng)，功率為0.75KW-30KW 之間（不包含7.5KW）。未來其他功率或者更高能效等級的相關(guān)系列產(chǎn)品，也在逐步開發(fā)、認(rèn)證、完善。當(dāng)然其他諸如諾德傳動(dòng)（NORD）等電機(jī)、減速機(jī)企業(yè)也迅速行動(dòng)，力求盡快滿足市場需求。

勁牌公司為規(guī)范內(nèi)部能源管理，落實(shí)低碳環(huán)保的理念，降低能源消耗，制定了企業(yè)的能源管理制度，旨在通過規(guī)范用能管理、理清管理職責(zé)、管理范圍及考核標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，提高員工的能源管理和環(huán)保意識，節(jié)能降耗，降本增效。每一名員工都要從自己做起，以不斷增強(qiáng)資源憂患意識、節(jié)約意識和環(huán)保意識，從而提高企業(yè)能源的使用效率，節(jié)能降耗。

圖2、三相異步電動(dòng)機(jī)

圖3、勁牌包裝自動(dòng)化生產(chǎn)線

首先，要制定明確的高能耗電機(jī)淘汰方案和推進(jìn)計(jì)劃。工信部頒布的《高耗能落后機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄》（第一、二批、三、四批）、電機(jī)能效提升計(jì)劃（2013－2015 年），明確要求淘汰JO2、JO3、J2、BJO、JB3、JZ、JZ2、JZR、JZR2、JZB、JZRB、JK、JS 系列，2003 年（含）以前生產(chǎn)Y、Y2、Y3、YB、YB2 系列，9-35 系列鍋爐通風(fēng)機(jī)、Y9-35 系列鍋爐引風(fēng)機(jī)等電機(jī)。為貫徹落實(shí)國家高耗能落后機(jī)電設(shè)備淘汰要求，勁牌公司按照能源管理體系外審的意見，由能源管理單位牽頭對各廠區(qū)的高能效電機(jī)進(jìn)行了梳理和清查，按照強(qiáng)制淘汰和非強(qiáng)制淘汰的思路，制定了淘汰推進(jìn)方案，全面落實(shí)高耗能落后設(shè)備的淘汰工作，提高企業(yè)內(nèi)部設(shè)備電機(jī)的能效更新?lián)Q代。強(qiáng)制淘汰類按照淘汰目錄執(zhí)行，非強(qiáng)制類按照設(shè)定的投資回收期（一般高效工業(yè)電動(dòng)機(jī)投資回收期不超過2 年，勁牌公司按照3 年投資回收期進(jìn)行淘汰），根據(jù)電機(jī)的使用年限、質(zhì)量狀態(tài)、維修費(fèi)用與新型高效電機(jī)進(jìn)行綜合分析，確定是否淘汰更新。對于本身使用時(shí)間短、閑置設(shè)備等電機(jī)由于投入回收時(shí)間長，可以暫時(shí)不列入替換、淘汰范圍。要加強(qiáng)設(shè)備管理人員知識培訓(xùn)和強(qiáng)化能效管理意識，在新項(xiàng)目采購合同中，明確要求“不得供應(yīng)列入國家《高耗能落后機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄》的設(shè)備、電機(jī)（產(chǎn)品），必須供應(yīng)國家《工業(yè)和信息化部節(jié)能機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）推薦目錄》的設(shè)備、電機(jī)（產(chǎn)品）”的相關(guān)內(nèi)容，可以從源頭規(guī)避此類問題發(fā)生。

其次，要明確合適的電機(jī)能效選擇原則。勁牌公司前期在生產(chǎn)線、通用設(shè)備（泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、空調(diào)）等凡是動(dòng)力設(shè)備使用到電機(jī)的部分均要求不低于國標(biāo)2 級節(jié)能，而且個(gè)別還要求了1 級能效，因高一級實(shí)際采購成本要大于低一級電機(jī)，綜合采購成本及運(yùn)行工況，存在運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不佳，沒有物盡其用的情況，大批量采購，會(huì)有一定程度的浪費(fèi)。為更好地指導(dǎo)下屬分廠動(dòng)力設(shè)備配套電機(jī)能效選擇，從頂層規(guī)劃上節(jié)能降耗，勁牌公司能源管理部門要求按設(shè)備運(yùn)行工況來選擇對應(yīng)能效等級的電機(jī)產(chǎn)品，將能效選擇與實(shí)際運(yùn)行時(shí)間作了明確界定。原則上當(dāng)電機(jī)設(shè)備年運(yùn)行時(shí)間2000 小時(shí)以上時(shí)選擇2 級能效，年運(yùn)行時(shí)間4000 小時(shí)以上時(shí)選擇1 級能效。如：陶壇酒庫風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為事故通風(fēng)機(jī)，并不是連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，工作時(shí)間遠(yuǎn)低于限定值，可以采購符合要求的3 級能效產(chǎn)品，諸如其它場合的排煙風(fēng)機(jī)等也是如此。消防水泵（消火栓泵和噴淋泵）為消防應(yīng)急使用，日常定期點(diǎn)動(dòng)，低負(fù)荷運(yùn)行，萬一發(fā)生火災(zāi)才會(huì)啟動(dòng)全負(fù)荷運(yùn)行，電耗意義其實(shí)并不大，可采用準(zhǔn)入的3 級能效。而且新標(biāo)準(zhǔn)3 級能效與老標(biāo)準(zhǔn)3 級相比能效提升了2%左右，對于能效等級相差一級且產(chǎn)品價(jià)格相差較大的，需進(jìn)行詳實(shí)的經(jīng)濟(jì)性對比分析，不能矯枉過正，一味追求產(chǎn)品高能效，如果一味地追求高能效電機(jī)，看似不折不扣落實(shí)了節(jié)能降耗，實(shí)則綜合性價(jià)比方面也并不見得有優(yōu)勢。

圖4、勁牌釀造自動(dòng)化生產(chǎn)線

當(dāng)然對于年運(yùn)行時(shí)間2000 小時(shí)以上或確實(shí)符合連續(xù)運(yùn)行工況情況，應(yīng)該毫不猶豫地選擇2 級能效電機(jī)。舉個(gè)例子，電機(jī)軸端額定輸出功率90kw 的2 極三相異步電動(dòng)機(jī)效率從3 級（95%）提高到2 級（95.8%），那么所需的電機(jī)輸出功率會(huì)減少94.7-93.9=0.8kw，一年減少電費(fèi)支出0.8kw×3000 小時(shí)（按年運(yùn)行）×0.8 元/度=1920元（約全年減排2.4 噸CO2），計(jì)算來看效果還是客觀的。另外，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，電動(dòng)機(jī)的一次采購成本占其全生命周期總成本的比例非常小，而運(yùn)行成本（主要是電費(fèi)）則幾乎占了全部，因此要結(jié)合設(shè)備實(shí)際運(yùn)行工況，合理選擇電機(jī)能效。另外，在CEL007-2016（中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能源效率標(biāo)識實(shí)施規(guī)則）里，對一些特殊電機(jī)（制動(dòng)電機(jī)、變頻電機(jī)、同步電機(jī)、雙速電機(jī)等）規(guī)范并沒有具體要求，編制技術(shù)文件中要注意對能效的描述準(zhǔn)確，要嚴(yán)格對照規(guī)范的適用范圍，避免產(chǎn)生歧義。

圖5、電機(jī)效率定義及計(jì)算公式

最后，要積極推廣“三項(xiàng)設(shè)備”，落實(shí)節(jié)能降耗。為了推動(dòng)社會(huì)節(jié)能意識提升，鼓勵(lì)企業(yè)購置和使用環(huán)境保護(hù)、節(jié)能節(jié)水、安全生產(chǎn)等專用設(shè)備（三項(xiàng)設(shè)備），國家頒布了《環(huán)境保護(hù)專用設(shè)備企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄（2017 年版）》、《節(jié)能節(jié)水專用設(shè)備企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄（2017 年版）》和《安全生產(chǎn)專用設(shè)備企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄（2018 年版）》相關(guān)法律，明確企業(yè)購置并實(shí)際使用規(guī)定的三項(xiàng)專用設(shè)備的，企業(yè)可以從當(dāng)年的應(yīng)納稅額中抵扣該設(shè)備投資額的10%，當(dāng)年不足抵免的，可在此后5 個(gè)納稅年度結(jié)轉(zhuǎn)抵免，節(jié)稅效益是較為明顯的。因“三項(xiàng)設(shè)備”可享受國家節(jié)能稅收優(yōu)惠政策，但目錄中對電機(jī)部分要求優(yōu)于1 級，因此在選擇方面要視情況合理選擇，綜合考慮技術(shù)參數(shù)、設(shè)備性能和購置成本等因素，有享受優(yōu)惠的條件那就一定要爭取選擇更高能效的1 級，既能起到節(jié)能降耗目的，又減少了公司的采購成本，一舉多得。

國家為推動(dòng)節(jié)能降耗和產(chǎn)業(yè)升級，會(huì)定期開展電機(jī)產(chǎn)品認(rèn)證、生產(chǎn)及能效標(biāo)識等專項(xiàng)監(jiān)督與檢查，促進(jìn)了行業(yè)的規(guī)范發(fā)展。勁牌公司運(yùn)營中心定期對“三項(xiàng)”設(shè)備目錄進(jìn)行更新和解讀，通過培訓(xùn)等形式對“三項(xiàng)”設(shè)備的匹配選型相關(guān)知識進(jìn)行宣貫，指導(dǎo)各設(shè)備購置部門從源頭加強(qiáng)“三項(xiàng)”設(shè)備的購置可行性論證和識別，而且定期開展用能設(shè)備的能效清查和梳理，及時(shí)更新和淘汰不符合要求的產(chǎn)品。

表2、節(jié)能節(jié)水專用設(shè)備企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄（2017 年版）

“碳達(dá)峰”“碳中和”是宏偉而艱巨的任務(wù)，也是莊嚴(yán)的承諾。作為社會(huì)中的一份子，企業(yè)要將節(jié)能降耗理念和行動(dòng)落實(shí)到日常的各方面，不斷使用新技術(shù)，提升企業(yè)的能源效率，降低能源消耗，也是非常不錯(cuò)且有效的方式。讓我們一起努力，減少能源消耗，從我做起，從身邊做起。