從1973年到20世紀(jì)末,世界終端能源消費總量增長了48.8%,其中電力的比重增加了58.8%。在中國,新能源仍是輔助能源,目前我國單位GDP和發(fā)達國家相比,1美元GDP產(chǎn)出所耗電能是美國的2。29倍,是德國的4.18倍,所以電力節(jié)能有相當(dāng)可觀的潛力。
電動機終端耗用電能的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、公共設(shè)施和家電等各個領(lǐng)域。電動機用電量占工業(yè)總用電量2/3左右,約占總用電量的50%,提高電動機效率水平對降低電能消耗和節(jié)省能源具有重要意義。國際上,尤其是發(fā)達國家紛紛制定相關(guān)能源政策,促進高效電機的發(fā)展。
本文通過分析多個國家和地區(qū)高效電動機的發(fā)展與應(yīng)用狀況,分紹了國際節(jié)能降耗的經(jīng)驗做法及其相關(guān)能效法規(guī)和政策;并詳細(xì)討論了制造高效電動機用硅鋼片的開發(fā)情況。
I電動機效率對電耗的影璃.
據(jù)美國能源署統(tǒng)計,按平均值估算,通過電動機效率升級,每年可節(jié)電246億kwh,約占電動機能耗的3.6%;通過電動機系統(tǒng)節(jié)髓能水泵、風(fēng)機、壓縮機等系統(tǒng)效率改進和調(diào)速),每年可節(jié)電606億kwh,約占電動機能耗的8.9%。按高效電動機使用壽命15年計算,節(jié)電和投入費用比值為1.87,經(jīng)濟合理。尤其對予長期高負(fù)荷運行的電機,更需要用高效電機將其替換。
2各國能源政策和法規(guī)
1973年的中東戰(zhàn)爭引起的原油價格上漲使各個國家意識到節(jié)約能源的緊迫性,促使各國開始出臺能源政策和節(jié)能法令,制定長遠(yuǎn)的能源戰(zhàn)路。
隨著世界電動機貿(mào)易的發(fā)展,市場需要電動機全球能效標(biāo)準(zhǔn)一體化。2005年6月的電機系統(tǒng)能效國際會議上,各國代表達成一致共識。實現(xiàn)電動機能效標(biāo)準(zhǔn)一體化的關(guān)鍵在于電動機效率測試方法的一致性,但在具體方法上目前各國并不統(tǒng)一,其主要差別在于對負(fù)載雜散損耗的處理方式,如表1所示。
電動機負(fù)裁性能效標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施是推動電動機能效水平提高的有力手段之一。目前世界上已制定電動機強制性能效標(biāo)準(zhǔn)的國家和地區(qū)有美國、日本、澳太利亞、歐盟等,如表2所示。
此外,加拿大、墨西哥、巴西等國家也都制定了強制性最低能效標(biāo)準(zhǔn)。并且世界各國在制訂和實施電動機能效標(biāo)準(zhǔn)的同時,還積極采取措施促進電動機系統(tǒng)節(jié)能工作:如歐盟和美國的電機挑戰(zhàn)計劃和日本的陽光計劃等。雖然上述舉措是一個自愿參與的計劃,但對制造商和用戶生產(chǎn)和使用高效電動機和高效電動機系統(tǒng)起到明顯的引導(dǎo)作用。
近年來,我國中小型電動機出口呈連年大幅遞增態(tài)勢。中小型交流電動機2000年出口額僅為3.27億美元,而2006年出口額達到了16.33億美元,徽毫撬藕分馬力電稅2006年出口額達到1.72億美元,2006年累計出口額達到36.05億美元,同比增長了24.05%。與高效率電動機的火熱出口相比,國內(nèi)市場上大部分中小型異步電勘機均是只達到歐洲EFF2的效率水平的產(chǎn)品,高效率電動機非常少,出售高效電動機的企業(yè)不到一成。高效電動機市場占有率大約只有5%左右。這一現(xiàn)狀明顯和我國“十一五”規(guī)劃中節(jié)能減排的要求相悖。中小型電機消耗了國家2/3的工業(yè)用電,量大面廣,提提高電動機效率的單一方法來降低電耗明顯比其它方法實用得多。要促進高效電機在中國的發(fā)展,還是要從多個方面著手。不但需要國家相關(guān)的政策對生產(chǎn)、銷售采購方面進行扶持,也需要對更多的人進行環(huán)保知識教育。否則中國的高效電機就只能出口到國外,而中國卻用著高電耗的產(chǎn)品。
3電動機高效化的途徑
高效電機要得到高速發(fā)展和應(yīng)用,必須有國家能源政策、效率標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能認(rèn)證政策作為支持,同時提高電機制造商和用戶對高效電機節(jié)能效果的認(rèn)識和重視。在此基礎(chǔ)上,還要通過以下措施來進一步提高電機效能:
1)使用合適的鐵芯材料,盡可能降低鐵損,提高磁通密度;
2)合理設(shè)計電機通風(fēng)系統(tǒng),降低電機風(fēng)摩耗;
3)采用合理的電機沖片和繞組設(shè)計措施,降低雜散損耗;
4)設(shè)計合理的電機參數(shù)。
鐵芯材料通常采用硅鋼片,而高效鐵芯用無取向硅鋼,也稱高效電機鋼。產(chǎn)品高效率、小型化的要求促使高效電機鋼得到快速發(fā)展,解決或緩解了傳統(tǒng)的中低牌號無取向電工鋼存在的鐵損和磁感相互矛盾的問題。高效電機用硅鋼片的使用是提高電機效率的有效途徑。
4高效電機用硅鋼片的發(fā)展
4.1國外高效電機用硅鋼片的開發(fā)現(xiàn)狀
80年代以來新日鐵、川崎、NKK、往友和德國EBG等公司都先后推出了高效電機用的無取向電工鋼系列,通過加入特殊合金元素和改善工藝進一步降低鐵損和提高磁感,上述幾家產(chǎn)品的性能見表3。這些生產(chǎn)
廠家推出的產(chǎn)品既包含全工藝型產(chǎn)品,另一種是半工藝型產(chǎn)品。
開發(fā)的商效電機用硅鋼產(chǎn)品使電機效率得到大幅提高,如50RMA350制成的電機與50RMA500和50RMA600相比,效率提高了0.6%一1.4%。
4.2國內(nèi)高效電機用硅鋼片的發(fā)展
我國生產(chǎn)冷軋無取向電工鋼的主要有武鋼、寶鋼、太鋼、鞍鋼和馬鋼,節(jié)能降耗的緊迫性促使各個生產(chǎn)廠不斷提高產(chǎn)品性能,降低鐵損和提高磁感。我國在高效電機開發(fā)上明顯落后于日本,但也取得了不少成績,典型的高效電機用硅鋼片是武鋼自行開發(fā)的三個系列高磁感冷軋無段向硅鋼:無si低Si含P系列、Si—AI一Mn系列和多元合金化系列,并分別在不同類型電機、電器產(chǎn)品上進行了應(yīng)用。
(關(guān)鍵字:高效電機 硅鋼片 發(fā)展)