王赓：电机系统能效提升解决方案探讨

皖南电机近日从高效电机领跑者了解到，2016年5月26日，中国节能协会标准化专委会、节能评估专委会高效电机系统及节能效益评估联合工作组2016年工作会议在北京远望楼宾馆成功召开。会后高效电机领跑者编辑采访了中国标准化研究院资环分院副院长王赓，请他针对电机系统能效提升解决方案，尤其是标准化电机能效评测和提升平台进行了介绍。

▲中国标准化研究院资源与环境分院副院长王赓 

问：电机系统能效提升有哪些意义和迫切性？

答：随着中国工业经济的发展，电动机及被拖动装置被大量应用，根据国家统计数据，目前全国中小型三相异步电动机的装机容量约16亿kW以上。

我国风机用电占全国用电量的10.4%，泵类占20.9%，空气压缩机占9.4%，整个电机系统用电量约占全国用电量的64%。

但是我国80％以上的电动机、风机、泵、空气压缩机效率比国外先进水平低2～3个百分点。近年来在国家政策的支持下，我国电机系统能效水平逐步提高，但总体能效水平仍然较低。

从电机自身看，我国电机效率平均水平比国外低1～2个百分点，目前在用的高效电机仅占3%左右；从电机系统看，由于电机选型不合理、电机与拖动设备的效率曲线不匹配、调节方式落后、管理落后等原因，电机系统运行效率比国外先进水平低20～30个百分点。

电机系统低效运行造成了我国巨大的电能浪费，也是造成一些重点耗能企业的单位能耗限额指标居高不下原因之一。

工业领域电机能效每提高一个百分点，可年节约用电260亿千瓦时左右。通过电机系统节能量评估工作推广高效电机、淘汰在用低效电机，以及对电机系统根据其负载特性和运行工况进行匹配节能改造，可从整体上提升电机系统效率5～8个百分点，年可实现节电1300～2300亿千瓦时，相当于2～3个三峡电站的发电量。

问：电机系统能效提升目前存在哪些问题？

答：为了实现工业生产的节能环保，目前我国已有多地多家企业进行了电机系统节能改造，然而由于缺乏科学、合理、易操作的系统性诊断方法和手段，制定的改造方案往往对整个电机系统的生产负荷变化、设备之间的匹配等问题考虑不全面，盲目进行改造（如单一的更换高效电动机、不考虑电机的运行状况就增加变频控制器），不但没能提高电机系统的效率，降低电力消耗，反而造成了节能改造资金的重大浪费，或出现电机系统能耗增高的情况。

影响电机系统效率和节能效果的因素较多，主要可分为技术因素和管理因素两大类，技术因素又包含电力质量影响和系统设备影响两个方面。电力质量影响因素如：电压不稳定、三相平衡度差、谐波含量多和功率因数低等；系统设备影响因素如：缺少合理的控制装置、系统设备效率低、各设备效率之间不匹配、设备缺乏维修管理等。管理因素包括生产管理和能源统计两个方面，生产管理因素如：生产调度不合理、生产质量不高、生产负荷不稳定等；能源统计因素如：缺少必要的能源计量器具、电机系统能耗统计方法和计算方法不正确等。以上因素或多或少地同时出现在许多耗能企业中。

有些节能改造项目虽然考虑了系统的生产负荷变化、设备匹配等因素，对电机系统进行了系统性的节能改造，但由于电机系统节能量的测量和评估没有一个统一、科学的方法，造成缺乏判别节能改造项目是否成功的依据，节能量评估很难得到节能改造双方的认同。使得一些采取合同能源管理方式进行的电机系统节能改造项目难以开展，涉及电机系统节能改造的鼓励性政策难以施行。

问：请问电机系统能效提升有哪些解决方案

答：首先从标准方面入手寻找解决方案

全国能源基础与管理标准化技术委员会是我国节能标准制修订的归口单位，其秘书处设在中国标准化研究院资源与环境分院。多年来一直致力于电机系统节能标准的制修订工作，在该领域取得了丰硕的成果，具有丰富的经验。为我国制定出了一套较为完善的电机系统节能标准体系，其中包括电机系统节能优化设计标准、电机系统设备能效标准、电机系统（风机、泵、空气压缩机）经济运行标准、电机系统电平衡测试与计算标准、电机系统节能监测标准、电机系统节能量测量和验证标准等。我国电机系统节能标准体系覆盖了技术和管理两大因素，规定了具体的要求，对电机系统运行管理和节能改造具有科学的指导意义。目前，正在研究的电机系统相关国家标准包括《电机系统运行评价规程》、《空气压缩机及供气系统节能监测方法》、《交流接触器能效限定值及能效等级》等，电机能效领跑者指标也正在研究中。与此同时，新修订的《能源效率标识管理办法》已于2016年6月1日正式实施。根据新办法，新版能效标识中新增了能效标识信息码等内容，积极响应国家“互联网+”政策号召，运用信息化手段，拉近了制造商与用户之间的距离。

第二、成立高效电机系统及节能效益评估联合工作组

为了全方位推进电机系统能效提升，推动高效电机系统设备产业化发展，推广高效设备的应用，中国标准化研究院资环分院倡议成立组织平台-“中国节能协会标准化专委会、节能评估专委会—高效电机系统及节能效益评估联合工作组”(以下简称“工作组”)。工作组是在电机系统节能领域内，由科研院所、大专院校、行业协会、检测与认证机构、企业、非政府组织、金融机构等单位组成的，从事高效电机系统节能领域标准化、节能设备推广及应用工作的，集公益性、服务性和学术性为一体的非盈利性技术组织。工作组的宗旨是：以推动电机系统中节能设备产业化发展，推广高效设备和技术的应用为目的，通过加强技术协作、产用结合、信息共享，促进不同设备产业之间的交流与合作，以标准为纽带，以标准化电机能效评测和提升平台为基石，基于强强联合、互惠互利的模式，融合传统垂直产业链，在节能减排、环境保护等相关环节提供标准化的产品与服务，综合性研发高效电机系统及节能效益评估的解决方案，开展基于各级标准和先进节能技术的应用示范，推动高效电机系统及节能效益评估的产业化应用，实现合作共赢。工作组的业务工作受中国节能协会标准化专委会和节能评估专委会的指导。秘书处设在中国标准化研究院资源与环境分院。

日前，工作组2016年工作会议在北京顺利召开，得到了国家节能中心、中国节能协会、物资节能中心、国际节能环保协会、国际铜业协会、美国能源基金会、山东等地方节能监察机构的大力支持。

第三、建立电机能效评测和提升平台   

中国标准化研究院资环分院总结多年来在电机系统节能领域的研究成果和实践经验，深入挖掘电机系统在变负载运行条件下的节能潜力，结合远程信息输送技术和网络平台技术，已经开发了一个面向节能改造全过程的、多角色用户分任务复用的标准化电机能效评测和提升平台。该平台具有以下功能：电机系统节能诊断，改造方案设计、节能量预评估和后评估、全寿命周期评估等，还可以对节能改造项目进行全程管理：包括申报、立项、备案等环节，并在项目全程各节点生成相应的测试报告和评估结果。该平台能够成为企业对自身用能状况进行自检的工具，节能服务公司实施节能改造的指南，核查机构对改造方案把关、对节能效果验证的依据，金融机构判断对节能改造项目投资与否的参考，同时也是节能主管部门对电机系统节能改造进行管理、信息收集，决策参考的依据和手段。此外，平台还具备对电机系统节能标准、政策/法规、技术的发布、查询支持等功能，为广大用户了解电机行业节能政策动向、技术发展动态提供便利的服务。

中国标准化研究院资环分院开发了电机系统负载率分析仪、电机能效测试仪、水泵能效测试仪、风机能效测试仪和空压机能效测试仪，进行电机系统能效现场测试，仪表和平台进行远程数据传输。以实时在线测量的现场实测数据为基础，辅以产品厂商标称、标识数据，计算出不同运行状态下电机系统中的设备效率和系统（或机组）效率。以此为依据，对电机系统运行状况进行全面、细致的诊断，准确获悉造成系统低效运行的原因：是生产负荷分配不合理、电动机或是拖动设备能效水平过低、设备之间不匹配、采用的节能技术不符合系统负载率特点，抑或是以上多种原因的综合效果。实现电机系统在线诊断。

而准确的系统负载率变化的测试，同样是进行节能效果验证的基础。过去普遍采用的节能量评估方法是：在节能改造前一段时间内测量电机系统的耗能量，然后在节能改造后，测量相同一段时间内电机系统的耗能量，最后将这两个耗能量相减就得出系统节能改造的节能量。然而在改造前和改造后的两段时间内，有可能电机系统的负载率发生了变化，从而造成节能量计算的严重失真。当改造后的负载率低于改造前时，往往计算出的节能量会偏低，严重时甚至会出现负值。应用标准化电机能效评测和提升平台，则可以根据电机系统负载率变化对节能量进行修正，使得改造前后系统负载率具有可比性，进而准确计算出节能量，通过和节能改造合同中的节能量预估量进行比较，验证节能改造合同实施效果。

与此同时，中国标准化研究院资环分院还将开展系列培训，通过对电机系统节能标准的解读，提高节能服务公司等技术人员的节能改造理论和实践水平，使其开展节能改造项目的方法更符合标准要求、更具科学性和合理性。通过对电机系统节能标准和典型案例的剖析，提高测评机构人员的节能改造技术水平，使其遵循电机系统节能标准开展节能改造方案审核、节能诊断、节能量测评及节能改造项目验收等一系列工作，更合理、科学为节能改造项目服务。针对企业节能技术和管理人员，开展电动机系统节能标准的宣贯，提高用能单位电动机系统技术水平和管理水平，用标准助推企业电动机系统能效提升。

中国标准化研究院资环分院应对电机能效提升实施中存在的问题和困难，提出的这些解决方案势必助力节能主管部门，有效规范电机系统节能改造项目的进行，促进我国电机系统节能改造工作的全面提升，同时必将加快节能设备在工业生产中的推广应用，提升节能设备生产企业的经济效益；促进我国节能服务公司市场的扩大，使服务公司在一个公平的、正常的节能服务市场中不断发展壮大；促进耗能企业对电机系统进行节能改造或加强节能管理，提高企业能源利用效率，降低耗能企业能源支出，增加企业经济效益。