王賡：電機系統能效提升解決方案探討

皖南電機近日從高效電機領(lǐng)跑者了解到，2016年5月26日，中國節能協(xié)會(huì )標準化專(zhuān)委會(huì )、節能評估專(zhuān)委會(huì )高效電機系統及節能效益評估聯(lián)合工作組2016年工作會(huì )議在北京遠望樓賓館成功召開(kāi)。會(huì )后高效電機領(lǐng)跑者編輯采訪(fǎng)了中國標準化研究院資環(huán)分院副院長(cháng)王賡，請他針對電機系統能效提升解決方案，尤其是標準化電機能效評測和提升平臺進(jìn)行了介紹。

▲中國標準化研究院資源與環(huán)境分院副院長(cháng)王賡

問(wèn)：電機系統能效提升有哪些意義和迫切性？

答：隨著(zhù)中國工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，電動(dòng)機及被拖動(dòng)裝置被大量應用，根據國家統計數據，目前全國中小型三相異步電動(dòng)機的裝機容量約16億kW以上。

我國風(fēng)機用電占全國用電量的10.4%，泵類(lèi)占20.9%，空氣壓縮機占9.4%，整個(gè)電機系統用電量約占全國用電量的64%。

但是我國80％以上的電動(dòng)機、風(fēng)機、泵、空氣壓縮機效率比國外先進(jìn)水平低2～3個(gè)百分點(diǎn)。近年來(lái)在國家政策的支持下，我國電機系統能效水平逐步提高，但總體能效水平仍然較低。

從電機自身看，我國電機效率平均水平比國外低1～2個(gè)百分點(diǎn)，目前在用的高效電機僅占3%左右；從電機系統看，由于電機選型不合理、電機與拖動(dòng)設備的效率曲線(xiàn)不匹配、調節方式落后、管理落后等原因，電機系統運行效率比國外先進(jìn)水平低20～30個(gè)百分點(diǎn)。

電機系統低效運行造成了我國巨大的電能浪費，也是造成一些重點(diǎn)耗能企業(yè)的單位能耗限額指標居高不下原因之一。

工業(yè)領(lǐng)域電機能效每提高一個(gè)百分點(diǎn)，可年節約用電260億千瓦時(shí)左右。通過(guò)電機系統節能量評估工作推廣高效電機、淘汰在用低效電機，以及對電機系統根據其負載特性和運行工況進(jìn)行匹配節能改造，可從整體上提升電機系統效率5～8個(gè)百分點(diǎn)，年可實(shí)現節電1300～2300億千瓦時(shí)，相當于2～3個(gè)三峽電站的發(fā)電量。

問(wèn)：電機系統能效提升目前存在哪些問(wèn)題？

答：為了實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)的節能環(huán)保，目前我國已有多地多家企業(yè)進(jìn)行了電機系統節能改造，然而由于缺乏科學(xué)、合理、易操作的系統性診斷方法和手段，制定的改造方案往往對整個(gè)電機系統的生產(chǎn)負荷變化、設備之間的匹配等問(wèn)題考慮不全面，盲目進(jìn)行改造（如單一的更換高效電動(dòng)機、不考慮電機的運行狀況就增加變頻控制器），不但沒(méi)能提高電機系統的效率，降低電力消耗，反而造成了節能改造資金的重大浪費，或出現電機系統能耗增高的情況。

影響電機系統效率和節能效果的因素較多，主要可分為技術(shù)因素和管理因素兩大類(lèi)，技術(shù)因素又包含電力質(zhì)量影響和系統設備影響兩個(gè)方面。電力質(zhì)量影響因素如：電壓不穩定、三相平衡度差、諧波含量多和功率因數低等；系統設備影響因素如：缺少合理的控制裝置、系統設備效率低、各設備效率之間不匹配、設備缺乏維修管理等。管理因素包括生產(chǎn)管理和能源統計兩個(gè)方面，生產(chǎn)管理因素如：生產(chǎn)調度不合理、生產(chǎn)質(zhì)量不高、生產(chǎn)負荷不穩定等；能源統計因素如：缺少必要的能源計量器具、電機系統能耗統計方法和計算方法不正確等。以上因素或多或少地同時(shí)出現在許多耗能企業(yè)中。

有些節能改造項目雖然考慮了系統的生產(chǎn)負荷變化、設備匹配等因素，對電機系統進(jìn)行了系統性的節能改造，但由于電機系統節能量的測量和評估沒(méi)有一個(gè)統一、科學(xué)的方法，造成缺乏判別節能改造項目是否成功的依據，節能量評估很難得到節能改造雙方的認同。使得一些采取合同能源管理方式進(jìn)行的電機系統節能改造項目難以開(kāi)展，涉及電機系統節能改造的鼓勵性政策難以施行。

問(wèn)：請問(wèn)電機系統能效提升有哪些解決方案

答：首先從標準方面入手尋找解決方案

全國能源基礎與管理標準化技術(shù)委員會(huì )是我國節能標準制修訂的歸口單位，其秘書(shū)處設在中國標準化研究院資源與環(huán)境分院。多年來(lái)一直致力于電機系統節能標準的制修訂工作，在該領(lǐng)域取得了豐碩的成果，具有豐富的經(jīng)驗。為我國制定出了一套較為完善的電機系統節能標準體系，其中包括電機系統節能優(yōu)化設計標準、電機系統設備能效標準、電機系統（風(fēng)機、泵、空氣壓縮機）經(jīng)濟運行標準、電機系統電平衡測試與計算標準、電機系統節能監測標準、電機系統節能量測量和驗證標準等。我國電機系統節能標準體系覆蓋了技術(shù)和管理兩大因素，規定了具體的要求，對電機系統運行管理和節能改造具有科學(xué)的指導意義。目前，正在研究的電機系統相關(guān)國家標準包括《電機系統運行評價(jià)規程》、《空氣壓縮機及供氣系統節能監測方法》、《交流接觸器能效限定值及能效等級》等，電機能效領(lǐng)跑者指標也正在研究中。與此同時(shí)，新修訂的《能源效率標識管理辦法》已于2016年6月1日正式實(shí)施。根據新辦法，新版能效標識中新增了能效標識信息碼等內容，積極響應國家“互聯(lián)網(wǎng)+”政策號召，運用信息化手段，拉近了制造商與用戶(hù)之間的距離。

第二、成立高效電機系統及節能效益評估聯(lián)合工作組

為了全方位推進(jìn)電機系統能效提升，推動(dòng)高效電機系統設備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，推廣高效設備的應用，中國標準化研究院資環(huán)分院倡議成立組織平臺-“中國節能協(xié)會(huì )標準化專(zhuān)委會(huì )、節能評估專(zhuān)委會(huì )—高效電機系統及節能效益評估聯(lián)合工作組”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“工作組”)。工作組是在電機系統節能領(lǐng)域內，由科研院所、大專(zhuān)院校、行業(yè)協(xié)會(huì )、檢測與認證機構、企業(yè)、非政府組織、金融機構等單位組成的，從事高效電機系統節能領(lǐng)域標準化、節能設備推廣及應用工作的，集公益性、服務(wù)性和學(xué)術(shù)性為一體的非盈利性技術(shù)組織。工作組的宗旨是：以推動(dòng)電機系統中節能設備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，推廣高效設備和技術(shù)的應用為目的，通過(guò)加強技術(shù)協(xié)作、產(chǎn)用結合、信息共享，促進(jìn)不同設備產(chǎn)業(yè)之間的交流與合作，以標準為紐帶，以標準化電機能效評測和提升平臺為基石，基于強強聯(lián)合、互惠互利的模式，融合傳統垂直產(chǎn)業(yè)鏈，在節能減排、環(huán)境保護等相關(guān)環(huán)節提供標準化的產(chǎn)品與服務(wù)，綜合性研發(fā)高效電機系統及節能效益評估的解決方案，開(kāi)展基于各級標準和先進(jìn)節能技術(shù)的應用示范，推動(dòng)高效電機系統及節能效益評估的產(chǎn)業(yè)化應用，實(shí)現合作共贏(yíng)。工作組的業(yè)務(wù)工作受中國節能協(xié)會(huì )標準化專(zhuān)委會(huì )和節能評估專(zhuān)委會(huì )的指導。秘書(shū)處設在中國標準化研究院資源與環(huán)境分院。

日前，工作組2016年工作會(huì )議在北京順利召開(kāi)，得到了國家節能中心、中國節能協(xié)會(huì )、物資節能中心、國際節能環(huán)保協(xié)會(huì )、國際銅業(yè)協(xié)會(huì )、美國能源基金會(huì )、山東等地方節能監察機構的大力支持。

第三、建立電機能效評測和提升平臺

中國標準化研究院資環(huán)分院總結多年來(lái)在電機系統節能領(lǐng)域的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗，深入挖掘電機系統在變負載運行條件下的節能潛力，結合遠程信息輸送技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )平臺技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)面向節能改造全過(guò)程的、多角色用戶(hù)分任務(wù)復用的標準化電機能效評測和提升平臺。該平臺具有以下功能：電機系統節能診斷，改造方案設計、節能量預評估和后評估、全壽命周期評估等，還可以對節能改造項目進(jìn)行全程管理：包括申報、立項、備案等環(huán)節，并在項目全程各節點(diǎn)生成相應的測試報告和評估結果。該平臺能夠成為企業(yè)對自身用能狀況進(jìn)行自檢的工具，節能服務(wù)公司實(shí)施節能改造的指南，核查機構對改造方案把關(guān)、對節能效果驗證的依據，金融機構判斷對節能改造項目投資與否的參考，同時(shí)也是節能主管部門(mén)對電機系統節能改造進(jìn)行管理、信息收集，決策參考的依據和手段。此外，平臺還具備對電機系統節能標準、政策/法規、技術(shù)的發(fā)布、查詢(xún)支持等功能，為廣大用戶(hù)了解電機行業(yè)節能政策動(dòng)向、技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)提供便利的服務(wù)。

中國標準化研究院資環(huán)分院開(kāi)發(fā)了電機系統負載率分析儀、電機能效測試儀、水泵能效測試儀、風(fēng)機能效測試儀和空壓機能效測試儀，進(jìn)行電機系統能效現場(chǎng)測試，儀表和平臺進(jìn)行遠程數據傳輸。以實(shí)時(shí)在線(xiàn)測量的現場(chǎng)實(shí)測數據為基礎，輔以產(chǎn)品廠(chǎng)商標稱(chēng)、標識數據，計算出不同運行狀態(tài)下電機系統中的設備效率和系統（或機組）效率。以此為依據，對電機系統運行狀況進(jìn)行全面、細致的診斷，準確獲悉造成系統低效運行的原因：是生產(chǎn)負荷分配不合理、電動(dòng)機或是拖動(dòng)設備能效水平過(guò)低、設備之間不匹配、采用的節能技術(shù)不符合系統負載率特點(diǎn)，抑或是以上多種原因的綜合效果。實(shí)現電機系統在線(xiàn)診斷。

而準確的系統負載率變化的測試，同樣是進(jìn)行節能效果驗證的基礎。過(guò)去普遍采用的節能量評估方法是：在節能改造前一段時(shí)間內測量電機系統的耗能量，然后在節能改造后，測量相同一段時(shí)間內電機系統的耗能量，最后將這兩個(gè)耗能量相減就得出系統節能改造的節能量。然而在改造前和改造后的兩段時(shí)間內，有可能電機系統的負載率發(fā)生了變化，從而造成節能量計算的嚴重失真。當改造后的負載率低于改造前時(shí)，往往計算出的節能量會(huì )偏低，嚴重時(shí)甚至會(huì )出現負值。應用標準化電機能效評測和提升平臺，則可以根據電機系統負載率變化對節能量進(jìn)行修正，使得改造前后系統負載率具有可比性，進(jìn)而準確計算出節能量，通過(guò)和節能改造合同中的節能量預估量進(jìn)行比較，驗證節能改造合同實(shí)施效果。

與此同時(shí)，中國標準化研究院資環(huán)分院還將開(kāi)展系列培訓，通過(guò)對電機系統節能標準的解讀，提高節能服務(wù)公司等技術(shù)人員的節能改造理論和實(shí)踐水平，使其開(kāi)展節能改造項目的方法更符合標準要求、更具科學(xué)性和合理性。通過(guò)對電機系統節能標準和典型案例的剖析，提高測評機構人員的節能改造技術(shù)水平，使其遵循電機系統節能標準開(kāi)展節能改造方案審核、節能診斷、節能量測評及節能改造項目驗收等一系列工作，更合理、科學(xué)為節能改造項目服務(wù)。針對企業(yè)節能技術(shù)和管理人員，開(kāi)展電動(dòng)機系統節能標準的宣貫，提高用能單位電動(dòng)機系統技術(shù)水平和管理水平，用標準助推企業(yè)電動(dòng)機系統能效提升。

中國標準化研究院資環(huán)分院應對電機能效提升實(shí)施中存在的問(wèn)題和困難，提出的這些解決方案勢必助力節能主管部門(mén)，有效規范電機系統節能改造項目的進(jìn)行，促進(jìn)我國電機系統節能改造工作的全面提升，同時(shí)必將加快節能設備在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣應用，提升節能設備生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益；促進(jìn)我國節能服務(wù)公司市場(chǎng)的擴大，使服務(wù)公司在一個(gè)公平的、正常的節能服務(wù)市場(chǎng)中不斷發(fā)展壯大；促進(jìn)耗能企業(yè)對電機系統進(jìn)行節能改造或加強節能管理，提高企業(yè)能源利用效率，降低耗能企業(yè)能源支出，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。