電機系統(tǒng)重點用能設備能效現狀研究

0 引言

當前，我國經濟發(fā)展進入了新常態(tài)，同時隨著“雙碳”目標的提出，綠色低碳產業(yè)結構優(yōu)化升級加快，能源消費增速放緩，高耗能、高排放產業(yè)發(fā)展逐漸衰減。但必須清醒認識到，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快和消費結構持續(xù)升級，我國能源需求剛性增長，資源環(huán)境問題仍是制約我國經濟社會發(fā)展的瓶頸之一，能源資源將會成為我國工業(yè)能否再次快速發(fā)展的一個關鍵因素

。我國工業(yè)消耗占全國一次能源消費約66%，是節(jié)能降耗工作的重點。作為用能大戶的電機系統(tǒng)則是節(jié)能工作重中之重，而電機系統(tǒng)用能設備的能效提升工作則是實現電機系統(tǒng)能效提升的重要組成部分。

近年來，國家不斷加強節(jié)能技術與設備推廣工作，持續(xù)推進節(jié)能技術和設備的開發(fā)與推廣應用

。國家發(fā)展改革委員會、工業(yè)和信息化部、科技部、財政部等政府有關部門自2009年以來，持續(xù)發(fā)布電機系統(tǒng)領域的節(jié)能技術及節(jié)能設備（產品）推廣目錄，并開展了“工業(yè)節(jié)能專項監(jiān)察”“工業(yè)節(jié)能診斷”“節(jié)能服務進企業(yè)”等多項工作及活動

，加快了高效電機及電機系統(tǒng)技術及設備（產品）的推廣和普及，使得電機系統(tǒng)及其用能設備能效水平已有了很大的提升，但總體水平與歐美等發(fā)達國家相比仍有明顯的差距，節(jié)能效果常常難以達到理想的水平，尚存在較大的節(jié)能潛力

。

2021年工業(yè)和信息化部、市場監(jiān)督管理總局聯合印發(fā)的《電機能效提升計劃（2021-2023年）》中提出，到2023年高效節(jié)能電機年產量達到1.7億kW，在役高效節(jié)能電機占比達到20%以上，實現年節(jié)電量490億kWh，相當于年節(jié)約1 500萬tce，減排2 800萬tCO

。上海市工業(yè)企業(yè)起步早、數量多、其使用的電機及其拖動系統(tǒng)數量巨大且存在部分企業(yè)設備老舊的情況，因此本文對上海市100家企業(yè)的電機系統(tǒng)重點用能設備實際能效狀況開展摸底調查和分析研究，并針對目前電機系統(tǒng)用能設備提升面臨的挑戰(zhàn)提出相應建議，進一步促進重點用能設備及電機系統(tǒng)整體能效水平的提升（見圖1）。

1 能效評價方法

由以往研究

可知，電機系統(tǒng)用電量約占全球制造業(yè)用電的60%，占我國全社會用電量的60%以上，占工業(yè)企業(yè)用電量的70%以上，因此電機及其系統(tǒng)（泵、空壓機、風機、制冷空調等重點用能設備）在節(jié)能工作中具有重要地位。本文通過對上海市化工、電子信息、汽車、設備制造、食品制造、醫(yī)藥制造等行業(yè)的100家企業(yè)電機系統(tǒng)重點用能設備能效水平進行調研和數據摸底，分析上海市電機系統(tǒng)重點用能設備能效水平。

What happened to Carter’s team members after opening the tomb?

2008年，IEC（國際電工委員會）發(fā)布了60034-30標準（即電動機的能效分級標準），其中明確指出電動機的能效等級分為IE1（普通能效）、IE2（中效）、IE3（高效）、IE4（超高效）和IE5（超超高效）5級

。我國也不斷將自己的電機性能與國際對標，2021年6月，我國新修訂的電機能效標準《電動機能效限定值及能效等級》（GB18613-2020）

正式實施，該標準進一步提高了三相異步電動機能效限定值的要求，其電機能效標準與國際標準對比如表1所示。

經過對100家企業(yè)重點用能設備能效的對標，發(fā)現高效電機僅占所有電機的3.49%（臺數）和1.88%（額定功率），反映出企業(yè)電機能效水平仍有較大的提升空間。建議盡快建立完善的高效電機推廣措施和支持政策，通過數據摸排、政策引導、標準體系完善、關鍵技術研究、市場化推進等方式促進高效電機應用推廣工作。

本文根據國家《電動機能效限定值及能效等級》

《容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級》

《冷水機組能效限定值及能效等級》

等國家標準，將設備銘牌等參數與標準數據進行比較得出設備的能效等級。根據對標后得出的設備能效等級劃分為高效設備（達到1級和2級能效）、普通設備（低于2級能效達到3級能效的設備）、低于能效限定值設備（低于3級能效）。

同時，本文依托上海市能效中心建立的重點用能設備能效跟蹤及推廣管理平臺（上海市產業(yè)綠色發(fā)展綜合服務平臺），進行100家工業(yè)企業(yè)的電機系統(tǒng)重點用能設備數據收集摸底工作。通過平臺收集企業(yè)填報的電機系統(tǒng)用能設備相關參數并輔以現場調研，開展電機系統(tǒng)重點用能設備能效水平對標分析。

指大冰蓋退縮過程中產生的冰面湖或冰蓋消融后期形成的冰川湖浪沖蝕陡崖產生破碎浪沖擊基巖形成蜂窩狀密集洞穴。發(fā)現的少量冰臼為蜂窩狀冰臼。

2 能效水平分析

以100家企業(yè)的重點用能設備數據為基礎，分析電機系統(tǒng)重點用能設備，包括電機、泵、空壓機、制冷空調的能效水平。

2.1 總體能效水平

為了解電機系統(tǒng)重點用能設備的總體能效水平，首先以額定功率為指標，將用能設備分為重點用能設備和普通用能設備兩類：大于55 kW的設備歸為重點用能設備；小于55 kW的設備歸為普通用能設備。經調研統(tǒng)計，填報的重點用能設備數量占比24.7%，但從額定功率上看，重點用能設備占比達到89.87%。重點用能設備數量雖少，但額定功率占比卻非常大，因此本文的設備對標以重點用能設備為主。所有可對標的重點用能設備能效等級按數量和功率占比如圖2。

由圖可知，電機的能效等級從數量上來看，高效設備占比為3.49%，普通設備占比為10.22%。從額定功率上來看，高效設備占比為1.88%，普通設備占比為14.72%。數據表明，目前高效電機（一級、二級能效）占比僅占3.49%（臺數）和1.88%（額定功率），與工信部在《電機能效提升計劃（2021-2023年）》中提出“在役高效節(jié)能電機占比達到20%以上”的要求有較大距離，反映出企業(yè)電機系統(tǒng)能效水平有較大的提升空間，高效電機的推廣和應用工作刻不容緩。建議建立完善的高效電機推廣措施和支持政策，加快高效電機替代的工作。

2）節(jié)能服務公司參與度較低

2.2 各類設備能效水平

根據電機、泵、空壓機、制冷空調等的能效標準，本文統(tǒng)計了相應設備的能效水平，能效等級按照數量的占比情況見圖3，按照功率的占比見圖4。

一是將萬元工業(yè)增加值取水量約束性指標納入省委、省政府評價各設區(qū)市領導班子工作實績綜合考核評價體系；二是全省開展節(jié)水型社會試點建設的縣（市、區(qū)）達到67個，約占全省的39%，實現了“以點帶面、梯次推進”；三是探索實踐了浮動定額、階梯水價、提補水價等節(jié)水激勵機制；四是渠灌區(qū)創(chuàng)造性地實施了“渠改管”工程，解決了計量問題，實現了節(jié)水50%、省錢30%、節(jié)地3%的效果；五是積極培育和發(fā)展農民用水者協會、企業(yè)和社區(qū)用水管理組織，推進了公眾參與、民主化節(jié)水、機制建設。

高效泵、空壓機、制冷空調的能效等級從數量上看，分別占所有對標泵、空壓機、制冷空調的42%、51%、47%，而低于能效限定值的占比仍較高，分別為31%、34%、33%?？諌簷C高效占比最高為51%，制冷空調次之為47%。從功率上看，高效泵、空壓機、制冷空調分別占所有對標泵、空壓機、制冷空調的36%、38%、45%，而低于能效限定值的占比分別為40%、52%、37%。制冷空調高效設備占比最高為45%，空壓機次之為38%。

數據表明，泵、空壓機和制冷空調作為常用工業(yè)設備整體能效水平均不高，其中高效設備占比均不超過50%（功率），設備能效提升潛力較大，節(jié)能低碳工作任重而道遠。此外，在功率方面的高效設備占比明顯低于設備數量的高效設備占比，說明大功率的高效設備能效水平低于小功率設備的能效水平。因此建議重點推進大功率泵、空壓機、制冷空調系統(tǒng)等的專項節(jié)能診斷，可以通過發(fā)布目錄、宣傳推廣、政策鼓勵等措施推進電機系統(tǒng)的節(jié)能改造，進一步提升電機系統(tǒng)的整體能效水平。

3 能效提升的挑戰(zhàn)及相應建議

3.1 面臨的挑戰(zhàn)

通過對調研企業(yè)的隨機走訪，現場查看設備運行情況和能源管理水平，發(fā)現企業(yè)之間的管理水平和節(jié)能意識依舊存在較大差異，電機系統(tǒng)的能效提升仍然面臨不少挑戰(zhàn)。

3）缺乏統(tǒng)一的技術改造規(guī)范

通過漳古段SG3標段實際對比，素土擠密樁方案可以減少14個月以上，綜合經濟效益超過497萬元，節(jié)省了投資；減少了環(huán)境污染及取土征地給附近村民帶來的影響，為水利工程施工行業(yè)提供借鑒參考價值。

企業(yè)不重視能源管理工作，而設備管理人員認為自己工作內容就是保供，對電機系統(tǒng)重點用能設備的運行管理普遍比較粗放。同時，由于重點用能設備主要集成在公用設備和生產線上，企業(yè)對設備改造是否會對生產穩(wěn)定性和可靠性存在重大影響有顧慮，且連續(xù)性生產的企業(yè)需要合理安排節(jié)能改造時間，也增加了設備改造的難度。此外，部分企業(yè)只考慮投資成本，忽略了能源運行成本，對使用低效設備不夠重視，同樣也影響了企業(yè)實施重點用能設備改造的積極性，在效益下降的企業(yè)中情況尤甚。

由圖2可知，在用能設備數量方面，低于能效限定值的設備占比56.24%，然而普通和高效設備僅占比43.76%。在用能設備額定功率方面，低于能效限定值的設備占比58.59%，普通和高效設備占比41.41%，低于能效限定值的設備占比遠大于普通和高效設備的占比，且低于能效限定值的設備超過了50%。從上述結果反映出，目前調研的大部分企業(yè)的設備能效水平還有較大的提升空間。因此，本文以電機系統(tǒng)重點用能設備為研究對象，分別分析電機、泵、空壓機、制冷空調（包括冷水機組、多聯熱泵、溴化鋰吸收式冷水機組等）的能效水平。

由于設備管理不完善、說明書丟失、國外設備參數不全、使用時間較長等原因導致部分企業(yè)用能設備對標參數缺失，反映了很多企業(yè)缺乏完善的設備信息管理以及能源管理制度。建議進一步推進企業(yè)能源管理中心的建設，加強設備信息管理及相應制度的考察，加快企業(yè)能源管理的數字化轉型。

1）企業(yè)節(jié)能工作認識不足

電機系統(tǒng)節(jié)能的目的是要達到整個系統(tǒng)效率的提高，它不僅追求電機和拖動設備等各個環(huán)節(jié)效率的最大化，也追求電機系統(tǒng)整體效率的最大化，而不同工業(yè)領域中電機系統(tǒng)涉及各種不同的工況，因此電機系統(tǒng)節(jié)能是一個復雜的系統(tǒng)節(jié)能工程。我國目前基本建立了電機系統(tǒng)節(jié)能標準體系框架，但仍缺乏具體電機系統(tǒng)節(jié)能技術改造和應用的規(guī)范性標準。

4）示范引領作用不突出

目前，高效設備生產制造及應用推廣的典型企業(yè)示范作用不明顯，行業(yè)中設備生產制造企業(yè)或用戶企業(yè)大多不清楚示范項目的實際示范內容，宣傳力度和示范效果有限且缺乏規(guī)范的引導與統(tǒng)一推廣平臺。

約4片葉時進行如下處理：①常規(guī)溫濕度(CK)，溫度25/20 ℃，濕度75%；②高溫高濕(HTH)，溫度38/28 ℃，濕度100%；③高溫(HT)，溫度38/28 ℃，濕度75%；④高濕(HH)，溫度25/20 ℃，濕度100%。于20 d后調查熱害濕害癥狀并統(tǒng)計熱害濕害指數。

3.2 建議

1）建立完善的高效電機推廣機制

2014年12月，國務院批準了財政部制定的改革方案，確立了政府會計改革的指導思想、基本原則、主要任務、具體內容、配套措施、實施步驟和組織保障。明確提出了此次改革任務：建立健全政府會計核算體系、報告體系。為以后建成我國特色的政府會計準則體系奠定堅實基礎。

2）加強企業(yè)信息管理

專業(yè)從事電機系統(tǒng)重點用能設備節(jié)能改造的服務機構較少?，F合同能源管理項目等各類獎勵門檻設置過高，尤其是實施高效用能設備和改造電機系統(tǒng)，若單個項目節(jié)能量達不到標準則沒有相關獎勵，改造項目利潤太低，大大降低了節(jié)能服務公司參與積極性。

早在我國舊石器時代，聰明的遠古人就已經會使用和控制火了。在此基礎上，火塘成了最古老的取暖工具?；鹛烈话愣荚O在門口，以此阻擋從門口吹入的寒風。當然，這種方式提供的熱量十分有限，難以抵抗嚴寒。與此同時，人們發(fā)現經過火烘烤后的土地能保持較長時間的熱度，于是，大家開始想辦法在房間里升溫取暖。

3）推進系統(tǒng)運行能效檢測，加快節(jié)能技術改造

俗話說，要教給學生一杯水，教師要先有一桶水。這話正體現出“學高為師”的道理。我們要加強學習，深刻領會新課程改革的理念，不斷學習國內外先進的教學理念和方法。實現高中歷史的高效課堂要求教師做好充分的教學準備，即要求我們教師做好教學六認真，在嚴、細、實上多下工夫。要拓寬學習渠道，爭取學習的機會。我們要更新教育教學觀念，改進教學模式，將先進的教學理念轉化為教學行為。高效的教學過程是主動、有目的、有創(chuàng)造性的師生互動過程。教師要憑借自身的專業(yè)功底和學識素養(yǎng)引導學生積極探索，開拓未知領域。

推進用能單位的水泵、風機、空壓機等電機系統(tǒng)的運行能效檢測工作，鼓勵第三方節(jié)能技術服務機構利用更多融資方式針對不同行業(yè)和工況運行特點實施專項改造提升計劃，按照統(tǒng)一的服務規(guī)范開展能效檢測和節(jié)能診斷，并對企業(yè)的電機系統(tǒng)及重點用能設備進行節(jié)能改造和運行控制優(yōu)化，為企業(yè)提供節(jié)能診斷、改造、運行管理等服務。

(Ⅲ)因四邊形AMCD為平行四邊形，故它的對角線MD平分AC，從而可知MD過△AMC的重心W，因此直線DG過點W.

4）開展專業(yè)培訓和宣傳

加強企業(yè)設備運維管理人員的專業(yè)能力建設，開展電機系統(tǒng)重點用能設備能效提升的節(jié)能技術培訓，使企業(yè)設備運維管理人員盡快掌握電機系統(tǒng)節(jié)能理論知識并提高設備運維水平。同時，制定分行業(yè)的高效電機節(jié)能技術指南以及編制宣傳材料和典型案例，在企業(yè)中開展電機系統(tǒng)技術推廣，提升高效設備和技術的市場認可度。

5）建立推廣服務平臺

建立高效設備推廣服務平臺，包括電機系統(tǒng)高效設備推廣管理平臺、節(jié)能服務平臺、設備能效檢測服務平臺、標準服務平臺、宣傳平臺等，將政府機構、節(jié)能服務機構、科研機構、標準制定機構、高效設備制造商、用能企業(yè)等納入平臺，為企業(yè)提供設備數據管理、政策、節(jié)能診斷、技術、標準咨詢、采購等一攬子服務。

4 結語

本文通過電機系統(tǒng)重點用能設備能效水平摸底工作，實現了對上海市100家工業(yè)用能單位重點用能設備的跟蹤管理，分析了上海市企業(yè)電機系統(tǒng)重點用能設備（電機、空壓機、泵、制冷空調）的能效水平，為推進能效提升工作提供了依據和數據支撐。分析結果顯示，目前大部分企業(yè)的電機系統(tǒng)重點用能設備能效水平仍有較大的提升空間，高效設備的推廣應用工作刻不容緩。目前，電機系統(tǒng)能效提升是最有效支持“碳達峰、碳中和”目標達成的措施之一，因此我們應加快制定完善的高效電機推廣機制、加強企業(yè)信息化管理、提升企業(yè)運維管理水平、加快電機系統(tǒng)的升級改造，進一步促進企業(yè)電機系統(tǒng)能效提升，帶動節(jié)能低碳環(huán)保產業(yè)結構升級。

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