能效標(biāo)準(zhǔn)升級 電機(jī)國際標(biāo)準(zhǔn)高效化趨勢明顯
高水平的產(chǎn)品能效標(biāo)準(zhǔn)，特別是超前的能效標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，對行業(yè)轉(zhuǎn)型升級意義重大，有利于引導(dǎo)和促進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)行業(yè)內(nèi)新結(jié)構(gòu)，新工藝，新材料的研究和應(yīng)用。對于電機(jī)行業(yè)來說，無論是國際還是國內(nèi)的電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)近年來都處于持續(xù)升級階段，國際上對于IE3作為強(qiáng)制性能效標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)成共識，電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)的提高，對于電機(jī)行業(yè)的整合及整體技術(shù)能力的提高有著重要的意義。
一、電機(jī)國際標(biāo)準(zhǔn)高效化
目前世界上已有十余個國家和地區(qū)頒發(fā)了電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)，國際的電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，電機(jī)國際標(biāo)準(zhǔn)高效化趨勢明顯。
國際電工委員會IEC統(tǒng)一將全球的電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)定為IE1、IE2、IE3、IE4等四個等級，將IE1定為標(biāo)準(zhǔn)效率、IE2為高效率、IE3為超高效率，并發(fā)布其標(biāo)準(zhǔn)值。2014年，IEC組織發(fā)布了IEC 60034-30-1，將電機(jī)功率范圍擴(kuò)大為包含0.12KW-1000KW的電機(jī)，并正式發(fā)布了IE4能效標(biāo)準(zhǔn)值。
歐盟電機(jī)生態(tài)設(shè)計新指令EC No. 640/2009于2009年7月22號正式出臺，歐盟對于IE3電機(jī)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定了具體的時間表。該指令具體執(zhí)行分為三步走計劃，計劃時間表如下：
IEC60034-30-1國際標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2012我國2012版標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2006我國2006版標(biāo)準(zhǔn)
IE4能效一級
IE3能效二級能效一級
IE2能效三級能效二級
IE1
能效三級
二、我國電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)
GB18613-2012
對目標(biāo)能效限定值的要求
我國是世界電動機(jī)生產(chǎn)制造的大國之一，高效率電機(jī)是未來電機(jī)市場的發(fā)展方向，若要使我國電機(jī)產(chǎn)品走向世界市場，必須使電機(jī)產(chǎn)品的在能效水平上達(dá)到國際市場的技術(shù)要求。我國目前電機(jī)行業(yè)參照的能效標(biāo)準(zhǔn)是2012年發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《中小型三相異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》，按照GB18613-2012的建議，電機(jī)目標(biāo)能效限定值作為推薦性建議，要求在額定輸出功率的效率不應(yīng)低于2級能效標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)IE3電機(jī)，使我國能效水平達(dá)到世界水平，其具體實(shí)施的建議如下：
● 對于額定功率范圍為7.5～375kW的電機(jī)，其目標(biāo)能效限定值在GB18613標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施4年后開始正式實(shí)施;
● 對于額定功率為7.5kW以下電機(jī)，其目標(biāo)能效限定值在GB18613-2012標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施5年后開始實(shí)施。
國內(nèi)外電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)升級，電機(jī)廠商做好準(zhǔn)備了嗎?
三、我國與IEC能效標(biāo)準(zhǔn)的對比
我國的電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)有所差異，將我國的電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)與IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)：
1)我國電機(jī)能效等級劃分與國際標(biāo)準(zhǔn)不同
GB 18613中的能效等級分為1級、2級和3級，其中1級效率為最高。國際標(biāo)準(zhǔn)中，能效等級分為IE4、IE3、IE2、IE1四個等級，IE1級為最低，IE4級為最高。
2)我國能效標(biāo)準(zhǔn)限定的電機(jī)范圍與國際標(biāo)準(zhǔn)不同
我國電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)按照電機(jī)的不同類型分別制定，GB18613-2012能效標(biāo)準(zhǔn)僅對限定于1000V及以下的電壓，50Hz三相交流電源供電，額定功率在0.75-375KW范圍內(nèi)，極數(shù)為2級、4級和6級，單速封閉自扇冷式、N設(shè)計、連續(xù)工作制的一般用途電機(jī)或一般用途防爆電機(jī)。其他功率的電機(jī)也有專門的能效標(biāo)準(zhǔn)。IEC國際標(biāo)準(zhǔn)將功率范圍在0.12KW-1000KW的電機(jī)均限定于IEC60034-30-1標(biāo)準(zhǔn)中。
3)我國部分1級能效標(biāo)準(zhǔn)值高于IEC中IE4能效水平
我國的電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)1級能效電機(jī)效率值的確定是依據(jù)銅轉(zhuǎn)子電動機(jī)的效率值指標(biāo)制定的，銅轉(zhuǎn)子電機(jī)的發(fā)展依賴于銅轉(zhuǎn)子技術(shù)的創(chuàng)新。我國的1級能效標(biāo)準(zhǔn)部分功率的能效值高于IEC規(guī)定的IE4標(biāo)準(zhǔn)值，針對應(yīng)用最廣泛的4極電機(jī)能效對比如下圖所示：
國內(nèi)外電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)升級，電機(jī)廠商做好準(zhǔn)備了嗎?
4)我國2級和3級能效標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到IEC能效水平
GB 18613-2012對檢測設(shè)備、檢測方法提出了較高要求，全面提高了我國電機(jī)的能效指標(biāo)，使我國電機(jī)能效值達(dá)到了歐洲水平。GB 18613-2012中的2級和3級的效率值指標(biāo)達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)中的IE3和IE2規(guī)定的效率值。
四、標(biāo)準(zhǔn)升級需要電機(jī)廠商做什么
電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)升級，對于電機(jī)廠商來說既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，目前許多客戶，包括歐洲和中東地區(qū)等在采購電動機(jī)產(chǎn)品時，已把電動機(jī)的能效作為重要考核指標(biāo)之一，要求制造商能提供其生產(chǎn)的電動機(jī)符合歐盟的IE3效率指標(biāo)的證明。因此，對于瞄準(zhǔn)國際市場的電動機(jī)制造企業(yè)，具備生產(chǎn)IE3能效的電機(jī)將大大提升電機(jī)制造商在國際市場的競爭力。
對于專注國內(nèi)市場的電機(jī)廠商，隨著國家節(jié)能減排事業(yè)的大力推進(jìn)，國內(nèi)用戶節(jié)能減排意識的提高，越來越多的用戶主動追求更高能效的產(chǎn)品，也要求電機(jī)廠商應(yīng)積極研發(fā)和生產(chǎn)符合更高能效的電機(jī)，推廣高效電機(jī)的應(yīng)用。
許多電機(jī)廠商為了應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)升級已經(jīng)主動轉(zhuǎn)型主動創(chuàng)新，不斷推出高效的電機(jī)產(chǎn)品，在市場中保持更強(qiáng)的競爭力。
諾德傳動集團(tuán)是世界領(lǐng)先的驅(qū)動技術(shù)制造商之一，在2016年年初，諾德傳動集團(tuán)就已經(jīng)開始提供符合IEC 60034-30-1標(biāo)準(zhǔn)中IE3等級效率和NEMA MG1 Premium效率標(biāo)準(zhǔn)，以及額定功率為0.12 kW及以上的電機(jī)。因此，該制造商已優(yōu)于法定標(biāo)準(zhǔn)，尤其是針對較小的產(chǎn)品性能范圍。這些裝置完善了目前正在運(yùn)行的所有電機(jī)。
為了便于機(jī)器和設(shè)備制造商更換，諾德IE3電機(jī)的尺寸與IE2型號的尺寸大體相同，可在不對機(jī)器和設(shè)備做任何改動的情況下進(jìn)行改裝。此外，諾德的產(chǎn)品系列還包括具有IE4或超高等級效率的電機(jī)，這些電機(jī)默認(rèn)由變頻器控制。其解決方案能實(shí)現(xiàn)更高的效率水平。諾德在為客戶選擇適用于全球范圍內(nèi)的電機(jī)，以及設(shè)計面向未來的系統(tǒng)和設(shè)備方面，能提供全面的信息和專業(yè)的指導(dǎo)。
另外，作為國內(nèi)電機(jī)知名企業(yè)，臥龍電氣南陽防爆集團(tuán)股份有限公司多年來一直致力于高效電機(jī)的研發(fā)和推廣，也取得了卓越的成果。由南陽防爆集團(tuán)研制、生產(chǎn)的采用云南銅業(yè)壓鑄科技公司提供鑄銅轉(zhuǎn)子的超高效銅轉(zhuǎn)子電機(jī)獲得了全球超高效電機(jī)能效大賽國際效率獎?wù)?。這是我國電機(jī)領(lǐng)域取得的首個國際大獎，也代表著中國高效節(jié)能電機(jī)技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
擴(kuò)展：電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)成
電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能體系是指一定范圍內(nèi)的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)按其內(nèi)在聯(lián)系形成的科學(xué)、有機(jī)的整體，具有協(xié)調(diào)性、結(jié)構(gòu)性和目的性等特征。建立電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系有助于分析其層次結(jié)構(gòu)和過程結(jié)構(gòu)，從而使節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮最大的作用。
電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖1可知，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系由檢測與計算方法標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能裝置標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備能效標(biāo)準(zhǔn)等4個子體系組成。除節(jié)能裝置標(biāo)準(zhǔn)子體系外，其他子體系均有4~5項標(biāo)準(zhǔn)。
國內(nèi)外電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)升級，電機(jī)廠商做好準(zhǔn)備了嗎?
美國電動機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)
鑒于電機(jī)系統(tǒng)具有巨大的節(jié)能潛力，美國從90年代就開始強(qiáng)制推行高效電機(jī)。美國能源政策法令所規(guī)定的功率和轉(zhuǎn)速范圍與美國電機(jī)制造商協(xié)會的高效電機(jī)效率標(biāo)準(zhǔn)NE?MA12-10的指標(biāo)相同。EPACT指標(biāo)的效率較一般電動機(jī)的平均值升高了1~5.7個百分點(diǎn)，11個規(guī)格效率平均提高了2.7個百分點(diǎn)，損耗分別下降了15%~33%，平均下降了24%。為了克服電力供應(yīng)的緊張狀況，美國NEMA在2001年與美國能源效率聯(lián)盟聯(lián)合制定了新的超高效率電動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，即NEMAPremium標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的效率指標(biāo)基本上反映了目前美國市場上超高效率電動機(jī)的平均水平。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施為2011年美國超高效電機(jī)的強(qiáng)制推行奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。
歐盟電動機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)
為促進(jìn)高效率電動機(jī)的推廣，歐盟與歐洲電機(jī)與電力電子制造商協(xié)會在1999年達(dá)成協(xié)議，即電機(jī)行業(yè)根據(jù)歐盟積極開展電動機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工作的要求，自歐盟委員會能源交通局的具體指導(dǎo)下，自愿制定和執(zhí)行有關(guān)電動機(jī)能效水平的協(xié)議，所定的協(xié)議簡稱為“EU-CEMET協(xié)議”。EU-CEMET協(xié)議所覆蓋的產(chǎn)品為全封閉扇冷型三相交流籠型異步電動機(jī)，功率范圍從1.1~90kW，極數(shù)為2極和4極，電源為400V、50Hz、連續(xù)定額，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。
澳大利亞電動機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)
澳大利亞于20世紀(jì)90年代末開始著手電動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。在澳大利亞溫室效應(yīng)辦公室的領(lǐng)導(dǎo)下，聯(lián)邦和各州政府為制定這一標(biāo)準(zhǔn)共同努力。溫室效應(yīng)辦公室負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)這項工作，但在法律上有權(quán)制定標(biāo)準(zhǔn)的卻是各個州。起初，工作的中心是制定一些標(biāo)準(zhǔn)，將市場上效率排在后40%的產(chǎn)品淘汰出去，但幾乎與此同時歐洲出臺了eff1和eff2標(biāo)準(zhǔn)，由于eff2標(biāo)準(zhǔn)非常接近于澳大利亞草擬的淘汰40%的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，因此澳大利亞決定將eff2標(biāo)準(zhǔn)作為國家的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，將eff1作為國家的自愿性高效標(biāo)準(zhǔn)。
澳大利亞積極參與了國際電工委員會61972號標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，考慮到IEC這一新標(biāo)準(zhǔn)的出臺，澳大利亞制定了兩套效率值。一套采用IEC34號測試方法，另一套采用IEC61972號標(biāo)準(zhǔn)的測試方法，其中包括采用IEEEB測試方法。這兩套測試方法之間的關(guān)系根據(jù)電動機(jī)型號與電動機(jī)設(shè)計之間的函數(shù)關(guān)系而變化。