1、電機及系統(tǒng)節(jié)能的重要意義

電機及其系統(tǒng)廣泛應用于我國能源、化工、冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用設施、家用電器以及電力拖動等多個行業(yè)和領域，是我國工業(yè)基礎的基礎（如圖1）。據(jù)統(tǒng)計測算,我國電機保有量約19億kW，總耗電量約3.8萬億kWh，占全社會總用電量的64%，其中工業(yè)領域電機總用電量為2.9萬億kWh，約占工業(yè)用電的75%，是名副其實的“用電大戶”。另據(jù)統(tǒng)計，我國中小型電機行業(yè)企業(yè)約有2 000家左右，其中300家為行業(yè)骨干企業(yè)，從業(yè)人數(shù)在30萬人以上。

電機巨大的保有量和規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)市場，充分表明了電機及系統(tǒng)在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中有著不可替代的重要地位和作用。電機系統(tǒng)節(jié)能是當今國際高度關注和重點研究的領域，也是我國“十一五”及“十二五”期間實施節(jié)能減排既定國策的重點關注領域。

隨著全球能源消耗的逐年快速增長，節(jié)能降耗、減排、減少溫室氣體排放已成為全球共同關注的重大焦點問題，而中小型電機系統(tǒng)本身占能源消耗比例高，節(jié)能潛力巨大，已經(jīng)成為世界各國政府和國際組織的共識。

2、工業(yè)領域中電機節(jié)能的主要類型

電機是依據(jù)電磁感應定律而制造出的機械，主要用于實現(xiàn)電能和機械能之間的相互轉(zhuǎn)換。根據(jù)電能和機械能之間轉(zhuǎn)換的過程，電機可分為發(fā)電機和電動機2類：發(fā)電機是由機械能轉(zhuǎn)化為電能，向電網(wǎng)或用電設備輸送電能；而電動機則是由電能轉(zhuǎn)化為機械能，向機械系統(tǒng)輸出動力。發(fā)電機系統(tǒng)多由大型同步發(fā)電機構成，單臺功率大，總體數(shù)量少；小型同步發(fā)電機則多用于應急電源或分布式能源系統(tǒng)中，其比例較小。

而交流電動機則由于應用范圍廣、產(chǎn)能大而成為電機及系統(tǒng)節(jié)能面對的關鍵目標。交流電動機有很多種類型，行業(yè)內(nèi)一般按中心高和功率大小以及電機的主要應用場所，劃分為大型、中小型、分馬力和微特電機4類（見圖2）：功率超過4 000 kW以上一般稱為大型電機（以6 kV、10 kV等電壓等級的高壓交流異步電動機和同步電動機為主），主要用于工業(yè)領域中的超大型裝備驅(qū)動，單臺功率大，總體數(shù)量少。

功率小于0.75 kW 以下的電機中，一種是基本以單相供電方式為主、一般適用于家電設備的分馬力電機，一種是功率更小的、適用于精密機械控制（如：電動工具）的微特電機，其特點是數(shù)量多，但總體功率較小。

功率范圍在0.75 kW 至3 550 kW 的電機中，主要是用于工業(yè)驅(qū)動的中小型交流低壓、交流高壓異步電動機（中型與小型的分界線隨時代和產(chǎn)品升級的變化一直在調(diào)整，目前一般以355 kW為分界），其特點是覆蓋面廣，數(shù)量多；總體功率巨大。另據(jù)測算，在交流電動機產(chǎn)能中，普通交流三相異步電動機所占比例最高，為87%，單相異步電動機占4%，同步電動機占5%，交直流兩用電動機占4%。

而交流三相異步電動機又分籠型和繞線型轉(zhuǎn)子2種，但其中繞線型轉(zhuǎn)子交流三相異步電動機的使用范圍和應用場所較籠型交流三相異步電動機少得多，因此國內(nèi)電機行業(yè)的主要產(chǎn)能和應用均集中在中小型三相交流籠型異步電動機中。因此，在中國工業(yè)領域推進電機系統(tǒng)節(jié)能主要針對的是中小型交流電動機及其拖動系統(tǒng)。

3 電機產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和推進系統(tǒng)節(jié)能中存在的問題

1、電機產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

中國電機工業(yè)的發(fā)展已逾百年歷程，已經(jīng)形成比較完整的產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)品的品種、規(guī)格、性能和產(chǎn)量都已基本滿足我國國民經(jīng)濟的發(fā)展需要。2001—2013年期間，我國交流電動機總產(chǎn)量從6 263.3 萬kW/年提高到27 914.6 萬kW/年，年復合增長率為13.26%。2014年，全國交流電動機累計總產(chǎn)量30 134.40 萬kW，與2013 年同期相比，同比增長4.43%。我國已經(jīng)成為世界上最大的電動機生產(chǎn)、使用和出口大國。

2、存在的問題

近年來，電機產(chǎn)業(yè)在研發(fā)平臺建設、能效標準體系建設以及智能裝備建設等方面做出了巨大的努力，但是與國外先進水平相比，我國的電機產(chǎn)業(yè)除了在設計的精細化、制造的智能化、質(zhì)量的一致性等方面還存在一定的差距以外，電機及系統(tǒng)在實際應用中還存在不足。

3、高效節(jié)能電機的市場占有率較低，而系統(tǒng)的運行效率更低

根據(jù)國家惠民工程實施情況的統(tǒng)計，經(jīng)過努力，我國高效電動機的市場占有率已經(jīng)從原來不足5%提高到25%左右，但是還應看到，70%以上的電機產(chǎn)品效率仍然比國外先進水平低2%～5%，高效電動機的市場占有率總體還比較低。而在實際運行中，由于系統(tǒng)匹配不合理、設備長期低負荷運行、系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式落后等原因，導致電機系統(tǒng)的實際運行效率比國外先進水平低10%～20%，差距更大。

4、電機生產(chǎn)和使用者中欠缺節(jié)能意識

系列化標準化制造的電機產(chǎn)品在工業(yè)體系設備需求中可視作標準零件，這就導致電機生產(chǎn)企業(yè)的服務對象往往是配套機械制造企業(yè)，如：風機廠、水泵廠、壓縮機廠或減速機廠，電機生產(chǎn)企

交流電動機的功率范圍及應用領域劃分

業(yè)往往并不掌握電機的最終用途和使用情況，導致電機生產(chǎn)企業(yè)和配套機械制造企業(yè)缺乏推進電機系統(tǒng)節(jié)能意識，在經(jīng)濟上也缺乏推進的主觀動力。而在工業(yè)企業(yè)運行體系中，電機的最終用戶對電機的運行管理普遍比較粗放，企業(yè)把節(jié)能工作的重點放在煤、天然氣、油等一次能源上，普遍不了解、不掌握電機是工業(yè)企業(yè)運行中最大的電能消耗者這一基本事實，導致設備管理者普遍欠缺電機系統(tǒng)節(jié)能意識，同時也缺乏相關的知識與技術。

5、電機節(jié)能技術復雜，缺乏統(tǒng)一的技術規(guī)范

工業(yè)領域中電機系統(tǒng)的節(jié)能潛力是最大的，但由于涉及到各種不同行業(yè)、各種復雜多樣的工況、各種不同的負載特性以及千差萬別的工藝過程，導致電機系統(tǒng)節(jié)能是一個綜合考慮電機本體、拖動設備、控制電動機的裝置、管網(wǎng)系統(tǒng)以及各子系統(tǒng)、部件間最佳或較佳匹配等多種因素的復雜的系統(tǒng)節(jié)能工程。

而目前普遍缺乏針對不同工況條件下電機系統(tǒng)的節(jié)能解決方案，普遍存在“電機系統(tǒng)節(jié)能就是更換高效電機”這一常見誤區(qū)，缺乏在何種條件下適合采用何種電機系統(tǒng)節(jié)能技術等統(tǒng)一的技術規(guī)范，這是導致電機系統(tǒng)的實際運行效率較低的深層次原因。