园区高能耗电机调研和节能研究

园区高能耗电机调研和节能研究

韩怀宇 李冬梅 郝力林

动力行政保障部

摘要:本文探讨了园区电机能效提升的必要性及节能策略，分析了现有电机的能效现状，并根据国家电机节能政策，提出了应用高效节能电动机的建议。通过对电机更换后的节能效益进行计算，本文为电机选型和节能决策提供了数据支持，指出优先选择符合最新能效标准的YE4系列电机能实现较大的经济效益。此举不仅符合国家节能政策要求，也有助于实现园区降本增效的目标。

关键词：电机节能、能效提升、绿色建筑、节能政策

电机作为工业生产中的主要耗电设备，其能效直接影响工业节能的成效。随着国家对节能减排的要求不断提高，如何优化园区内大功率电机的能效成为一个重要课题。本文通过对园区电机现状的调研分析，结合国家最新的电机能效标准，探讨了电机能效提升的途径，并对不同能效等级的电机进行节能效益计算，旨在为园区电机的更新改造提供科学依据。

1研究的目的及意义

电机是最大的耗电设备，电机节能是工业节能的关键之一。根据单位降本增效的工作指导精神，对园区空调机组电机进行了现场调研，发现电机均为Y、Y2、Y3系列低压三相异步电机。对标《GB18613-2020电动机能效限定值及能效等级》，这批电机均属于高能耗电机。目前设备台账平台不能提供电机参数，对于电机节能工作缺乏资料支撑。为此进行了国家电机节能政策调研，考察了园区在用电机能效、功率和生产时间，调研了市场高能效电机的价格，参照现行电动机2级能效效率值，计算出了年度节电量和节电费，核算了节能效益，为电机选型，降本增效，提供了量化依据。

2国家电机节能政策

国际电工委员会（IEC）于2008年10月发布了IEC 60034-30，统一将电动机能效标准分为IE1、IE2、IE3、IE4个等级，其中IE1为最低效率等级、IE4为最高效率等级。2016年IEC发布了IEC 60034-30-2，正式明确了IE5效率标准数值。中国最新强制性国家标准《GB18613-2020电动机能效限定值及能效等级》已于2021年6月起正式实施，根据电动机的功率和极数，规定了三个能效等级，其中1级能效对应IE5标准,2级能效对应IE4，3级能效对应IE3，1～3级为节能型电机，低于3级为高能耗电机，不允许生产和销售。

为了实现电机行业能效升级，国家工信部、质检总局先后颁布了《电机能效提升计划（2013-2015年）》和《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录》（第一批至第四批），明确了高耗能落后电机的淘汰路线图。《电机能效提升计划（2013-2015年）》和《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录》虽明确了时间节点和节能指标，但对于使用企业，未有针对性的监督和奖惩措施。工信部为了规范化引导电机行业能效提升，淘弱留强，经过质量性能评测，颁布了《节能机电设备（产品）推荐目录》7批，《“能效之星”产品目录》9批，公布了若干批优秀节能电机的机械电气规格、性能参数、效率值和生产厂家，鼓励使用企业从中选择。

3园区电机现状

园区日常在用的大功率电机集中在暖通中心的冷冻站、热力站、换热站和空调机房。一方面，按照现行的电动机能效标准，园区在用电机均属于高能耗电机。另一方面，园区在用电机均未列入《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录》（第一批至第四批），没有必须淘汰的型号，所以仅需从节能增效角度考虑电机能效提升。园区在用大功率电机均为三相异步电动机，电压380V，频率50Hz，功率介于3-300KW，机座号介于100-355，极数2、4、6。冷冻站、热力站、换热站的大功率电机具体规格和参数如下表1所示。

表1冷冻站、热力站、换热站的大功率电机具体规格和参数

部分建筑空调机组大功率电机具体规格和参数如下表2所示。

表2部分建筑空调机组大功率电机具体规格和参数

从上述两个表格中，可以看出园区在用大功率电机能效等级仅相当于国际标准的IE1，IE2，甚至未达到IE1，也未达到最新国家电机能效标准的3级能效。从国内电机行业看，已实现大批量、系列化生产IE３、IE4能效等级的三相异步电动机。YE5系列目前未实现系列化，选择范围小，价格很高。从节能增效考虑，园区电机能效提升，应当优先选用满足IE4能效等级的YE4系列电机，以保证足够长的使用时间，产生较大经济效益。YE3系列仅相当于现行国标的3级能效，很可能在6-8年后变为高能耗电机。如果行业没有对应的YE4电机型号，建议暂不更换，仅作维修。

4能效升级效益分析

在电动机的整个生命周期内，应用高效节能电动机将造成可观的经济效益。

在仅考虑有功功率时，应用高效电动机比普通电动机的年节电量和年节电费为：

其中表示年节电量，kW年节；表示年运行时间，h;表示电动机平均负载率，≤1；表示电动机额定功率，kW；表示高能耗电动机效率，%；表示节能电动机效率，%；Ce表示电价，元/(kW·h)；My表示年节电费，元。

采用高效电动机时，考虑初始投资增加的费用及资金存储的年利率，投资回收期为：

其中，n表示投资回收期，年；表示初始投资增加的费用，万元；表示资金存储年利率，%。

园区换热站二次水循环泵，冷冻站冷冻泵、冷却泵、冷却塔，热力站一次水循环泵、二次水循环泵、锅炉鼓风机、空调机房空调机组所用电机均为大功率电机，针对性地进行了节能效益计算，负载率假定为0.8,电机价格未包含运费和安装费。从调研计算结果看，可以得出如下结论：

（1）园区所有电机均未达到现行的节能电机标准，即未达到3级能效，属高能耗电机；

（2）园区所有电机不存在必须淘汰的型号，均没有违反国家相关政策，所以仅需从节能增效角度考虑电机更新；

（3）额定功率较小的电机，指50KW以下的，价格成本低，能效提升幅度大，节能效益高，投资回收期1-4年。比如空调机组所用电机出现工况不佳，不建议维修，应当更换为YE4型号的节能电机。在“十四五”期间具有广阔的能效升级前景，符合国家节能低碳的规划目标，应该在技术经济合理的前提下大力推广使用。

（4）额定功率较大的电机，指50KW以上的，价格成本高，能效提升幅度小，节能效益低，投资回收期在5-15年。特别是换热站二次水循环泵，冷冻站冷冻泵、冷却泵、冷却塔，热力站一次水循环泵、二次水循环泵、锅炉鼓风机所用电机，遇工况不佳，应当首选维修，确实无法维修的，才考虑更换为具有高可靠性的节能电机，例如国内知名品牌中相对保质期长的，YE4型号的。

5结束语

园区电机的能效提升不仅是响应国家节能政策的要求，更是实现降本增效的重要举措。通过选择符合最新能效标准的高效节能电动机，园区不仅能显著降低电耗，减少运营成本，还能延长设备的使用寿命，提升整体经济效益。未来，随着技术的不断进步，电机能效的进一步提升将为工业节能带来更多的可能性，园区应持续关注技术发展动向，积极推进节能升级改造。

参考文献

[1]方晓农,胡晓晔.高能耗低效益固网交换设备退网研究[J].电信快报,2012,(12):18-21.

[2]顾春来.高能耗企业资产管理系统的实现[J].信息技术与标准化,2009,(06):37-40.

[3]淘汰高能耗、高污染行业落后生产设备设施有关财务问题的规定[J].财会月刊,2007,(34):73-74.

1