电机系统节能和中国高效电机研究

电机系统节能和中国高效电机研究傅丰礼博士上海电器科学研究所PresentedbyDr.FuFengli2主要内容1.概述2.美国电机挑战计划3.中国电机系统节能市场潜力分析4.中国电机系统节能可行性分析5.结论美国电机挑战计划PresentedbyDr.FuFengli4美国电机挑战计划的主要目标•提出在美国工业设备中电动机驱动设备的现有状况的调查报告•定性地估计提高工业电动机系统效率的可能性；•提出目前电动机系统购买和维护活动的框架；•利用容易得到的市场信息，在现有规律的基础上形成一套使电动机规划现代化的程序;•提出一些方法来预测可节约的能源，和电动机挑战规划对市场的影响。PresentedbyDr.FuFengli5美国主要行业电动机系统的能耗行业分类电量总需求（亿Kwh）电动机系统能耗（亿Kwh）电动机系统能耗占总电量的百分比（%）制造业9178541259%加工业5909419571%金属产品152746030%非金属制作106150047%金属制作68025437%非制造业1675137982%农产品32913441%矿山44039990%石油天然气33029890%供水、污水处理、灌溉57554695%总计10853679162.6%PresentedbyDr.FuFengli6美国制造业电机系统节能潜力项目潜在节能（亿kwh/年）电动机系统平均节能百分比低中高单台电机节能1-200HP交流电动机升级到EPAct水平1302.3%200HP以上交流电动机升级到CEE水平681.2%旧电机重绕480.8%电动机效率升级总计2464.3%PresentedbyDr.FuFengli7美国制造业电机系统节能潜力项目潜在节能（亿kwh/年）电动机系统平均节能百分比低中高电机系统节能修正电动机裕量过大6868681.2%泵系统:系统效率改进901371912.4%速度控制641501932.6%总计1542873845.0%风扇系统:系统效率改进1428390.5%速度控制816240.3%总计2243630.8%压缩机系统:系统效率改进861321632.3%速度控制1423360.4%总计991552002.7%特殊电机系统:总计2653790.9%系统改进总计36960679310.5%PresentedbyDr.FuFengli8项目潜在节能（亿kwh/年）电动机系统平均节能百分比低中高潜在节能总计615852103914.8%美国制造业电机系统节能潜力PresentedbyDr.FuFengli9电动机系统潜在节能对美国经济和环境将产生的巨大影响•潜在节能会降低温室效应，每年使碳化物气体的释放量减少1530-2600万吨;•这些节能相当于减少了320-540万辆汽车的尾气排放量;•这些节能的经济价值是每年30-50亿美元;•除了节能以外，技术改进还将会产生其它的经济收益，包括增加对生产过程的控制，提高质量控制的水平。PresentedbyDr.FuFengli10美国电动机挑战计划示范项目汇总企业类型节能（kwh/年）节能占初始系统耗能的百分比年成本节约投资回收期（年）金属制造451,77838%$68,0001.5实验室设备10,821,0006%$823,0001.9煤加工103,82620%$6,2302.5酿造473,00152%$19,0000.1市政排污36,09617%$2,9605.4帆板2,431,80050%$85,1001.0排污泵31,87544%$2,6144.6纺织机1,600,00059%$100,9541.3不锈钢管148,84734%$77,2660.5生铝3,350,00012%$103,7360.0油田潜油泵54,31212%$5,3620.5废物处理3,661.20034%$329,5080.8钢厂熔炉15,500,00050%$542,6002.1总计/平均38,663,73433%$2,166,3301.5PresentedbyDr.FuFengli11按不同行业分类的电动机系统节能潜力风扇系统水泵系统压缩机系统其它生产系统电动机效率升级电动机缩小尺寸旧电机重下线整个系统占总耗能的百分比1食品15712504945171376585295467412.40%2纺织厂产品170593408166743305121250615.00%3服饰和其它纺织品1068154722816213.90%4木材产品15324332434143233618420138.80%5家具8757833173682647112.70%6造纸和纸产品1082629377388131978458701394214.00%7印刷、出版527774903051533973112.30%8化工产品942755668139944219140912552318816.10%9石油和煤产品2716159135216917364594531059920.40%10橡胶和复合塑料产品11318518134111498435303542414.80%行业分类估计节能（百万Kwh/年）序号PresentedbyDr.FuFengli12按不同行业分类的电动机系统节能潜力风扇系统水泵系统压缩机系统其它生产系统电动机效率升级电动机缩小尺寸旧电机重下线整个系统占总耗能的百分比11皮革和皮革制品2700022635811.80%12石头、粘土和玻璃制品31189620117451434315.40%13冶金工业73815372150108531999837491044111.90%14金属产品制作3541813038029819546113715.60%15工业机器及装备281952009436820844113815.40%16电子和电子仪器1815545134360922293305323.10%17运输设备35311099412421195340235441514.90%18仪器和相关的产品71119123782631693986213.30%总计43302868115524525919799678647788515714.80%占整个系统的百分比5.10%33.40%18.20%6.20%23.20%8.00%5.60%100%行业分类估计节能（百万Kwh/年）序号中国电机系统节能市场潜力分析PresentedbyDr.FuFengli142003年中小型电机产量产品类型产量(万Kw)同比增长(%)一般交流发电机20250.1小型交流电动机388927.1大中型交流电动机150577.3直流电机20549.6出口82522.1PresentedbyDr.FuFengli15中小型电机行业“十五”战略目标•以国际市场为导向，扩大国际市场的占有率；•落实硅钢片“以冷代热”方针；•发展中国高效电机；•发展调速电机及专用特殊电机。PresentedbyDr.FuFengli16中国电力消费设备分布状况（单位：%）通用中小型电机风机水泵空气压缩机制冷空调机电力机车磨机农用排灌机械5.2210.4320.879.395.500.613.72.3以上电动机驱动设备耗电量占全国总量的比例58.00其他设备电量占全国总量的比例35.52输配电损失6.48合计100.00PresentedbyDr.FuFengli17中国主要用电行业一览表行业用电设备总容量/万Kw用电总量/亿Kwh占社会总用电量比例（%）石油810.64262.162.2钢铁3056.82932.127.7上下水处理644.13143.51.2石化489.15246.862化工3278.411142.919.5建材3430.62728.936电力发电厂自用电线路耗电2723.831835.03881.63861.9315.27.37.1PresentedbyDr.FuFengli18行业用电设备总容量/万Kw用电总量/亿Kwh占社会总用电量比例（%）煤炭1595.3360.913城乡居民其中：家用电器12925.46约7755.281469.83约588.1212.24.9农业排灌3271.82328.492.7水利1071.2196.450.8机械2226.66260.82.2电气电子1737.2261.512.2全国总用电量64448.7912092.28100全国总发电量12331.41中国主要用电行业一览表PresentedbyDr.FuFengli19中国电机系统节能可行性分析•合理的设备选型•电机调速节能•采用高效电机PresentedbyDr.FuFengli20合理的设备选型要提高水泵风机的实际运行负载率，必须从设计、运行和电机选用等几方面同时采取措施。对电机行业来说，应根据水泵风机类设备的特点，设计水泵风机专用三相异步电动机的系列型谱。PresentedbyDr.FuFengli21电动机主要调速方式比较电磁调速变频调速变极调速调速原理改变转差率改变频率改变极数维护易技术要求高易可靠性高取决于元器件的质量高对电网的干扰无有一定的污染无功率因数高较高高价格300元/kW左右1000元/kW左右200元/kW左右节电效果20%左右30%—50%10%—20%PresentedbyDr.FuFengli22电机的调速节能调速节能具有十分显著的经济效益，据统计我国1999年发电总量为12300亿Kwh，约有60%是电动机所消耗，其中风机、水泵类装机在3000万台以上，如该类设备的70%需要变负荷运行，若改造其中的50%，年节电可达98亿Kwh，折合396万吨标煤，投资回收期仅为1—2年，系统的经济效益和社会效益是十分可观的。PresentedbyDr.FuFengli23北美高效电机1992年美国能源部发布了能源法（EnergyPolicyActof1992(EPACT),在该法规中规定了电动机的效率限值，过渡期5年，1997年10月24日开始实施。加拿大也颁布了同样的法规，从1996年1月开始实施。PresentedbyDr.FuFengli24欧洲高效电机电机防护等级IP54或IP55功率范围1.1—90kW极数2极或4极电压/频率400V/50Hz连续工作制N设计（IEC60034——12）测试方法按IEC60034—2的损耗分析法，容差值按IEC60034—1PresentedbyDr.FuFengli25我国的2极电动机与欧洲同类电动机比较功率/kWeff2eff1Y2Y2E1.1≥76.2≥82.877791.5≥78.5≥84.17980.5.2.2≥81.0≥85.68182.53≥82.6≥86.783844≥84.2≥87.685865.5≥85.7≥88.686887.5≥87.0≥89.58788.511≥88.4≥90.58890.515≥89.4≥91.3899118.5≥90.0≥91.8909222≥90.5≥92.29091.730≥91.4≥92.991.292.737≥92.0≥93.39293.245≥92.5≥93.792.394.255≥93.0≥94.092.594.575≥93.6≥94.69394.890≥93.9≥95.093.895.2平均87.6490.2587.6489.312极PresentedbyDr.FuFengli26我国的4极电动机与欧洲同类的电动机比较功率/kWeff2eff1Y2Y2E1.1≥76.2≥83.87576.51.5≥78.5≥85.07879.52.2≥81.0≥86.480823≥82.6≥87.482834≥84.2≥88.384865.5≥85.7≥89.285877.5≥87.0≥90.1878811≥88.4≥91.08890.515≥89.4≥91.8899118.5≥90.0≥92.290.592.522≥90.5≥92.69192.830≥91.4≥93.29293.237≥92.0≥93.692.59445≥92.5≥93.992.894.25