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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. 主要内容. 概述 美国电机挑战计划 中国电机系统节能市场潜力分析 中国电机系统节能可行性分析 结论. 中小型电机节能中长期规划. 国家发改委在 2006 年至 2020 年的节能中 长期规划中将电机系统节能工程列为十大节 能重点工程之一。 规划指出，目前我国各类电动机总容量 约 4.2 亿千瓦，用电量约占全国用电量的 60% ，“ 十一五” 期间要重点推广高效节能电动机等产品，推广变频调速节能技术，使运行效率

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电机系统节能和中国高效电机研究

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  1. 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

  2. 主要内容 • 概述 • 美国电机挑战计划 • 中国电机系统节能市场潜力分析 • 中国电机系统节能可行性分析 • 结论 Presented by Dr. Fu Fengli

  3. 中小型电机节能中长期规划 国家发改委在2006年至2020年的节能中 长期规划中将电机系统节能工程列为十大节 能重点工程之一。 规划指出，目前我国各类电动机总容量 约4.2亿千瓦，用电量约占全国用电量的60%，“ 十一五” 期间要重点推广高效节能电动机等产品，推广变频调速节能技术，使运行效率 提高2个百分点，年节电200亿Kw · h。 Presented by Dr. Fu Fengli

  4. 2006 年 中小型电机产量 Presented by Dr. Fu Fengli

  5. 美国电机挑战计划

  6. 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。 Presented by Dr. Fu Fengli

  7. 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 9178 5412 59% 加工业 5909 4195 71% 金属产品 1527 460 30% 非金属制作 1061 500 47% 金属制作 680 254 37% 非制造业 1675 1379 82% 农产品 329 134 41% 矿山 440 399 90% 石油天然气 330 298 90% 供水、污水处理、灌溉 575 546 95% 总计 10853 6791 62.6% Presented by Dr. Fu Fengli

  8. 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 130 2.3% 200HP以上交流电动机升级到CEE水平 68 1.2% 旧电机重绕 48 0.8% 电动机效率升级总计 246 4.3% Presented by Dr. Fu Fengli

  9. 项 目 潜在节能（亿kwh/年） 电动机系统平均节能百分比 美国制造业电机系统节能潜力 低 中 高 电机 系统 节能 修正电动机裕量过大 68 68 68 1.2% 泵系统:系统效率改进 90 137 191 2.4% 速度控制 64 150 193 2.6% 总计 154 287 384 5.0% 风扇系统:系统效率改进 14 28 39 0.5% 速度控制 8 16 24 0.3% 总计 22 43 63 0.8% 压缩机系统:系统效率改进 86 132 163 2.3% 速度控制 14 23 36 0.4% 总计 99 155 200 2.7% 特殊电机系统:总计 26 53 79 0.9% 系统改进总计 369 606 793 10.5% Presented by Dr. Fu Fengli

  10. 项 目 潜在节能（亿kwh/年） 电动机系统平均节能百分比 美国制造业电机系统节能潜力 低 中 高 潜在节能总计 615 852 1039 14.8% Presented by Dr. Fu Fengli

  11. 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 。 Presented by Dr. Fu Fengli

  12. 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 451,778 38% $68,000 1.5 实验室设备 10,821,000 6% $823,000 1.9 煤 加 工 103,826 20% $6,230 2.5 酿 造 473,001 52% $19,000 0.1 市政排污 36,096 17% $2,960 5.4 帆 板 2,431,800 50% $85,100 1.0 排 污 泵 31,875 44% $2,614 4.6 纺 织 机 1,600,000 59% $100,954 1.3 不锈钢管 148,847 34% $77,266 0.5 生 铝 3,350,000 12% $103,736 0.0 油田潜油泵 54,312 12% $5,362 0.5 废物处理 3,661.200 34% $329,508 0.8 钢厂熔炉 15,500,000 50% $542,600 2.1 总计/平均 38,663,734 33% $2,166,330 1.5 Presented by Dr. Fu Fengli

  13. 按不同行业分类的电动机系统节能潜力 Presented by Dr. Fu Fengli

  14. 按不同行业分类的电动机系统节能潜力 Presented by Dr. Fu Fengli

  15. 中国电机系统节能市场潜力分析

  16. 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 5.22 10.43 20.87 9.39 5.50 0.61 3.7 2.3 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 100.00 Presented by Dr. Fu Fengli

  17. 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 810.64 262.16 2.2 钢铁 3056.82 932.12 7.7 上下水处理 644.13 143.5 1.2 石化 489.15 246.86 2 化工 3278.41 1142.91 9.5 建材 3430.62 728.93 6 电力 发电厂自用电 线路耗电 2723.83 1835.03 881.63 861.93 15.2 7.3 7.1 Presented by Dr. Fu Fengli

  18. 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（%） 中国主要用电行业一览表 煤炭 1595.3 360.91 3 城乡居民 其中：家用电器 12925.46 约7755.28 1469.83 约588.12 12.2 4.9 农业排灌 3271.82 328.49 2.7 水利 1071.21 96.45 0.8 机械 2226.66 260.8 2.2 电气电子 1737.2 261.51 2.2 全国总用电量 (1999年) 12092.28 100 全国总发电量 (1999年) 12331.41 Presented by Dr. Fu Fengli

  19. 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 Presented by Dr. Fu Fengli

  20. 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。 Presented by Dr. Fu Fengli

  21. 案例 1 铜陵有色金属（集团）公司一台浮选机选用电机 Y280M-8，功率45KW，额定电流90.6A 。 实际运行情况为：电压405V，电流60.4A， 功率 因数0.62，按照输入电流计算负载率为67%，按照输 出功率计算负载率为53%，明显属于负载率低的情况。 如对该台电机进行节能改造，只要进行线圈重绕，就可将效率从91.42%提高到92.18%，功率因数从0.62 提高到0.80，输入电流从60.4A减小到46.3A，按年运行时间4000小时计算，每年可节电3286.4kw · h。

  22. 电动机主要调速方式比较 电磁调速电机 YCT 变频调速电机 YVF2 变极调速电机 YD,YDT 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 600元/kW左右 200元/kW左右 节电效果 20%左右 30%—50% 10%—20% Presented by Dr. Fu Fengli

  23. 变频调速水泵系统 节能之一 减少了供水功率 节能之二 提高了水泵工作效率 节能之三 提高了电动机的工作效率 Presented by Dr. Fu Fengli

  24. 节能之一 减少了供水功率 ◆ 采用阀门调节，减少流量时工作点在B点，供水功率与面积OEBF成正比。 ◆ 采用变速调节，减少流量时工作点在C点，供水功率与面积OECH成正比。 ◆ 两者之差便是变速调节所节约的供水功率，它与面积HCBF（图中阴影部分）成正比。

  25. 节能之二 提高了水泵工作效率 • ◆ 采用阀门调节时，其效率曲线为曲线①，当流量为60%时，其效率将降至B点。 • ◆ 采用变速调节时，其效率曲线为 ②，当流量为60%时，其效率由C点决定。 • ◆ 因此采用变速调节时，水泵的工作效率始终在最佳状态。 Presented by Dr. Fu Fengli

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