王賡關(guān)于電機(jī)系統(tǒng)能效提升的問與答
5月26日，中國節(jié)能協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)化專委會、節(jié)能評估專委會高效電機(jī)系統(tǒng)及節(jié)能效益評估聯(lián)合工作組2016年工作會議在北京遠(yuǎn)望樓賓館成功召開。會后，編輯采訪了中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資環(huán)分院副院長王賡，請他針對電機(jī)系統(tǒng)能效提升解決方案，尤其是標(biāo)準(zhǔn)化電機(jī)能效評測和提升平臺進(jìn)行了介紹。
中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境分院副院長王賡
問：電機(jī)系統(tǒng)能效提升有哪些意義和迫切性？
答：隨著中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電動機(jī)及被拖動裝置被大量應(yīng)用，根據(jù)國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)，目前全國中小型三相異步電動機(jī)的裝機(jī)容量約16億kW以上。
我國風(fēng)機(jī)用電占全國用電量的10.4%，泵類占20.9%，空氣壓縮機(jī)占9.4%，整個電機(jī)系統(tǒng)用電量約占全國用電量的64%。
但是我國80％以上的電動機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、空氣壓縮機(jī)效率比國外先進(jìn)水平低2～3個百分點(diǎn)。近年來在國家政策的支持下，我國電機(jī)系統(tǒng)能效水平逐步提高，但總體能效水平仍然較低。
從電機(jī)自身看，我國電機(jī)效率平均水平比國外低1～2個百分點(diǎn)，目前在用的高效電機(jī)僅占3%左右；從電機(jī)系統(tǒng)看，由于電機(jī)選項(xiàng)不合理、電機(jī)與拖動設(shè)備的效率曲線不匹配、調(diào)節(jié)方式落后、管理落后等原因，電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率比國外先進(jìn)水平低20～30個百分點(diǎn)。
電機(jī)系統(tǒng)低效運(yùn)行造成了我國巨大的電能浪費(fèi)，也是造成一些重點(diǎn)耗能企業(yè)的單位能耗限額指標(biāo)居高不下原因之一。
工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)能效每提高一個百分點(diǎn)，可年節(jié)約用電260億千瓦時左右。通過電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量評估工作推廣高效電機(jī)、淘汰在用低效電機(jī)，以及對電機(jī)系統(tǒng)根據(jù)其負(fù)載特性和運(yùn)行工況進(jìn)行匹配節(jié)能改造，可從整體上提升電機(jī)系統(tǒng)效率5～8個百分點(diǎn)，年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電1300～2300億千瓦時，相當(dāng)于2～3個三峽電站的發(fā)電量。
問：電機(jī)系統(tǒng)能效提升目前存在哪些問題？
答：為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保，目前我國已有多地多家企業(yè)進(jìn)行了電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造，然而由于缺乏科學(xué)、合理、易操作的系統(tǒng)性診斷方法和手段，制定的改造方案往往對整個電機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷變化、設(shè)備之間的匹配等問題考慮不全面，盲目進(jìn)行改造（如單一的更換高效電動機(jī)、不考慮電機(jī)的運(yùn)行狀況就增加變頻控制器），不但沒能提高電機(jī)系統(tǒng)的效率，降低電力消耗，反而造成了節(jié)能改造資金的重大浪費(fèi)，或出現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)能耗增高的情況。
影響電機(jī)系統(tǒng)效率和節(jié)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，技術(shù)因素又包含電力質(zhì)量影響和系統(tǒng)設(shè)備影響兩個方面。電力質(zhì)量影響因素如：電壓不穩(wěn)定、三相平衡度差、諧波含量多和功率因數(shù)低等；系統(tǒng)設(shè)備影響因素如：缺少合理的控制裝置、系統(tǒng)設(shè)備效率低、各設(shè)備效率之間不匹配、設(shè)備缺乏維修管理等。管理因素包括生產(chǎn)管理和能源統(tǒng)計兩個方面，生產(chǎn)管理因素如：生產(chǎn)調(diào)度不合理、生產(chǎn)質(zhì)量不高、生產(chǎn)負(fù)荷不穩(wěn)定等；能源統(tǒng)計因素如：缺少必要的能源計量器具、電機(jī)系統(tǒng)能耗統(tǒng)計方法和計算方法不正確等。以上因素或多或少地同時出現(xiàn)在許多耗能企業(yè)中。
有些節(jié)能改造項(xiàng)目雖然考慮了系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷變化、設(shè)備匹配等因素，對電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)性的節(jié)能改造，但由于電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量的測量和評估沒有一個統(tǒng)一、科學(xué)的方法，造成缺乏判別節(jié)能改造項(xiàng)目是否成功的依據(jù)，節(jié)能量評估很難得到節(jié)能改造雙方的認(rèn)同。使得一些采取合同能源管理方式進(jìn)行的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目難以開展，涉及電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造的鼓勵性政策難以施行。
問：請問電機(jī)系統(tǒng)能效提升有哪些解決方案
答：首先從標(biāo)準(zhǔn)方面入手尋找解決方案
全國能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會是我國節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)制修訂的歸口單位，其秘書處設(shè)在中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境分院。多年來一直致力于電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)。為我國制定出了一套較為完善的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系，其中包括電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、電機(jī)系統(tǒng)設(shè)備能效標(biāo)準(zhǔn)、電機(jī)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)、泵、空氣壓縮機(jī)）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、電機(jī)系統(tǒng)電平衡測試與計算標(biāo)準(zhǔn)、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能量測量和驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)等。我國電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系覆蓋了技術(shù)和管理兩大因素，規(guī)定了具體的要求，對電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行管理和節(jié)能改造具有科學(xué)的指導(dǎo)意義。目前，正在研究的電機(jī)系統(tǒng)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)包括《電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行評價規(guī)程》、《空氣壓縮機(jī)及供氣系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測方法》、《交流接觸器能效限定值及能效等級》等，電機(jī)能效領(lǐng)跑者指標(biāo)也正在研究中。與此同時，新修訂的《能源效率標(biāo)識管理辦法》已于2016年6月1日正式實(shí)施。根據(jù)新辦法，新版能效標(biāo)識中新增了能效標(biāo)識信息碼等內(nèi)容，積極響應(yīng)國家“互聯(lián)網(wǎng)+”政策號召，運(yùn)用信息化手段，拉近了制造商與用戶之間的距離。
第二、成立高效電機(jī)系統(tǒng)及節(jié)能效益評估聯(lián)合工作組
為了全方位推進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)能效提升，推動高效電機(jī)系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，推廣高效設(shè)備的應(yīng)用，中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資環(huán)分院倡議成立組織平臺-“中國節(jié)能協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)化專委會、節(jié)能評估專委會—高效電機(jī)系統(tǒng)及節(jié)能效益評估聯(lián)合工作組”(以下簡稱“工作組”)。工作組是在電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域內(nèi)，由科研院所、大專院校、行業(yè)協(xié)會、檢測與認(rèn)證機(jī)構(gòu)、企業(yè)、非政府組織、金融機(jī)構(gòu)等單位組成的，從事高效電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化、節(jié)能設(shè)備推廣及應(yīng)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：以推動電機(jī)系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，推廣高效設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用為目的，通過加強(qiáng)技術(shù)協(xié)作、產(chǎn)用結(jié)合、信息共享，促進(jìn)不同設(shè)備產(chǎn)業(yè)之間的交流與合作，以標(biāo)準(zhǔn)為紐帶，以標(biāo)準(zhǔn)化電機(jī)能效評測和提升平臺為基石，基于強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、互惠互利的模式，融合傳統(tǒng)垂直產(chǎn)業(yè)鏈，在節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)等相關(guān)環(huán)節(jié)提供標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品與服務(wù)，綜合性研發(fā)高效電機(jī)系統(tǒng)及節(jié)能效益評估的解決方案，開展基于各級標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用示范，推動高效電機(jī)系統(tǒng)及節(jié)能效益評估的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)合作共贏。工作組的業(yè)務(wù)工作受中國節(jié)能協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)化專委會和節(jié)能評估專委會的指導(dǎo)。秘書處設(shè)在中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境分院。
日前，工作組2016年工作會議在北京順利召開，得到了國家節(jié)能中心、中國節(jié)能協(xié)會、物資節(jié)能中心、國際節(jié)能環(huán)保協(xié)會、國際銅業(yè)協(xié)會、美國能源基金會、山東等地方節(jié)能監(jiān)察機(jī)構(gòu)的大力支持。
第三、建立電機(jī)能效評測和提升平臺
中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資環(huán)分院總結(jié)多年來在電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深入挖掘電機(jī)系統(tǒng)在變負(fù)載運(yùn)行條件下的節(jié)能潛力，結(jié)合遠(yuǎn)程信息輸送技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺技術(shù)，已經(jīng)開發(fā)了一個面向節(jié)能改造全過程的、多角色用戶分任務(wù)復(fù)用的標(biāo)準(zhǔn)化電機(jī)能效評測和提升平臺。該平臺具有以下功能：電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能診斷，改造方案設(shè)計、節(jié)能量預(yù)評估和后評估、全壽命周期評估等，還可以對節(jié)能改造項(xiàng)目進(jìn)行全程管理：包括申報、立項(xiàng)、備案等環(huán)節(jié)，并在項(xiàng)目全程各節(jié)點(diǎn)生成相應(yīng)的測試報告和評估結(jié)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(jié)能服務(wù)公司實(shí)施節(jié)能改造的指南，核查機(jī)構(gòu)對改造方案把關(guān)、對節(jié)能效果驗(yàn)證的依據(jù)，金融機(jī)構(gòu)判斷對節(jié)能改造項(xiàng)目投資與否的參考，同時也是節(jié)能主管部門對電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造進(jìn)行管理、信息收集，決策參考的依據(jù)和手段。此外，平臺還具備對電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、政策/法規(guī)、技術(shù)的發(fā)布、查詢支持等功能，為廣大用戶了解電機(jī)行業(yè)節(jié)能政策動向、技術(shù)發(fā)展動態(tài)提供便利的服務(wù)。
中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資環(huán)分院開發(fā)了電機(jī)系統(tǒng)負(fù)載率分析儀、電機(jī)能效測試儀、水泵能效測試儀、風(fēng)機(jī)能效測試儀和空壓機(jī)能效測試儀，進(jìn)行電機(jī)系統(tǒng)能效現(xiàn)場測試，儀表和平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。以實(shí)時在線測量的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，輔以產(chǎn)品廠商標(biāo)稱、標(biāo)識數(shù)據(jù)，計算出不同運(yùn)行狀態(tài)下電機(jī)系統(tǒng)中的設(shè)備效率和系統(tǒng)（或機(jī)組）效率。以此為依據(jù)，對電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行全面、細(xì)致的診斷，準(zhǔn)確獲悉造成系統(tǒng)低效運(yùn)行的原因：是生產(chǎn)負(fù)荷分配不合理、電動機(jī)或是拖動設(shè)備能效水平過低、設(shè)備之間不匹配、采用的節(jié)能技術(shù)不符合系統(tǒng)負(fù)載率特點(diǎn)，抑或是以上多種原因的綜合效果。實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)在線診斷。
而準(zhǔn)確的系統(tǒng)負(fù)載率變化的測試，同樣是進(jìn)行節(jié)能效果驗(yàn)證的基礎(chǔ)。過去普遍采用的節(jié)能量評估方法是：在節(jié)能改造前一段時間內(nèi)測量電機(jī)系統(tǒng)的耗能量，然后在節(jié)能改造后，測量相同一段時間內(nèi)電機(jī)系統(tǒng)的耗能量，最后將這兩個耗能量相減就得出系統(tǒng)節(jié)能改造的節(jié)能量。然而在改造前和改造后的兩段時間內(nèi)，有可能電機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載率發(fā)生了變化，從而造成節(jié)能量計算的嚴(yán)重失真。當(dāng)改造后的負(fù)載率低于改造前時，往往計算出的節(jié)能量會偏低，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)負(fù)值。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化電機(jī)能效評測和提升平臺，則可以根據(jù)電機(jī)系統(tǒng)負(fù)載率變化對節(jié)能量進(jìn)行修正，使得改造前后系統(tǒng)負(fù)載率具有可比性，進(jìn)而準(zhǔn)確計算出節(jié)能量，通過和節(jié)能改造合同中的節(jié)能量預(yù)估量進(jìn)行比較，驗(yàn)證節(jié)能改造合同實(shí)施效果。
與此同時，中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資環(huán)分院還將開展系列培訓(xùn)，通過對電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的解讀，提高節(jié)能服務(wù)公司等技術(shù)人員的節(jié)能改造理論和實(shí)踐水平，使其開展節(jié)能改造項(xiàng)目的方法更符合標(biāo)準(zhǔn)要求、更具科學(xué)性和合理性。通過對電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和典型案例的剖析，提高測評機(jī)構(gòu)人員的節(jié)能改造技術(shù)水平，使其遵循電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)開展節(jié)能改造方案審核、節(jié)能診斷、節(jié)能量測評及節(jié)能改造項(xiàng)目驗(yàn)收等一系列工作，更合理、科學(xué)為節(jié)能改造項(xiàng)目服務(wù)。針對企業(yè)節(jié)能技術(shù)和管理人員，開展電動機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的宣貫，提高用能單位電動機(jī)系統(tǒng)技術(shù)水平和管理水平，用標(biāo)準(zhǔn)助推企業(yè)電動機(jī)系統(tǒng)能效提升。
中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資環(huán)分院應(yīng)對電機(jī)能效提升實(shí)施中存在的問題和困難，提出的這些解決方案勢必助力節(jié)能主管部門，有效規(guī)范電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目的進(jìn)行，促進(jìn)我國電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造工作的全面提升，同時必將加快節(jié)能設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，提升節(jié)能設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；促進(jìn)我國節(jié)能服務(wù)公司市場的擴(kuò)大，使服務(wù)公司在一個公平的、正常的節(jié)能服務(wù)市場中不斷發(fā)展壯大；促進(jìn)耗能企業(yè)對電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造或加強(qiáng)節(jié)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(jì)效益。
原標(biāo)題:電機(jī)系統(tǒng)能效提升解決方案探討--訪中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境分院副院長王賡
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