電機能效升級，加速推進

2021年6月1日，新版強制性國家標準GB18613-2020《電動機能效限定值及能效等級》(新國標)正式實施，將國際標準IE5效率列為中國三相異步電動機最高的一級能效等級指標;IE4能效為二級能效指標;IE3能效定為三相異步電動機能效限定值，即三級能效——這意味著，IE3以下能效等級的標準工業電機從去年6月起開始強制停產，IE2能效的電機逐步走向被淘汰替換的道路。

今年6月，國家工信部、發改委等六部門聯合發布了《工業能效提升行動計劃》，提出到2025年，規模以上工業單位增加值能耗比2020年下降13.5%;并且結合產業發展實際，該行動計劃還提出了一系列具體目標，其中包括到2025年，新增高效節能電機占比達到70%以上。

而根據信達證券的研究指出，現階段，中國高效節能電機的市場份額僅為3%左右，大多數電機執行的是IE1或IE2能效標準，電機系統的整體運行效率較發達國家低20%左右，電機行業的新舊產能淘汰勢在必行。

工業電機應用現況，任重道遠

工業電機是能源消耗的“大戶”，也是國家重點用能設備能效提升的專項監察對象。根據《工業能效提升行動計劃》的要求，今后將圍繞電機、變壓器、鍋爐等通用用能設備，持續開展能效提升專項行動，加大高效用能設備的應用力度，加強重點用能設備系統匹配性節能改造和運行控制優化——高效節能電機技術的發展已到了刻不容緩的時候。

然而，從現階段來看，大部分國內工業電機企業在實施能效提升的過程中，仍然面臨著兩大“瓶頸”：

一是，由于我國中小型企業占比較大，受限于這類型企業的技術開發能力、企業資金投入以及政府扶持力度的差異較大，使得許多企業實現工業品全生命周期綠色制造的能力整體較弱，而一批行業領導企業邁出了堅實的第一步，起到先行示范作用;

二是，中國目前單位GDP能耗水平與發達國家相比更高，且各地區和城市的差異也較大，因此如果需要在全國范圍內對工業電機行業進行節能提效的話，還有很長的一段路要走。

高效節能電機，百花齊放

從去年6月1日起，西門子已完全停止了在華生產、銷售不符合新國標的電機，實際上，早在2014年，西門子就已經在中國推出了IE3能效的電機，并積極幫助客戶推進高能效電機轉換;2022年5月西門子發布全新SIMOTICS 1LE0 IE4高能效電機，該系列電機針對中國市場需求而生，研發和生產均在中國完成，旨在推動中國制造業低碳轉型。

2022年，ABB電機與發電機發布了多款高低壓電機產品，能效等級均達到IE4及以上，滿足了市場多樣化的需求，它們分別是M3BP IE4低壓過程用途電機、M2BAX IE4一般用途電機、M3AL/M3BL IE5磁阻同步電機、M2BJX IE5低壓超高效永磁同步電機、M3FT/M3ET高動態響應電機。

臥龍電驅在今年推出了WEPM系列變頻調速永磁電機，采用稀土磁體，強力永久，轉矩密度高、功率密度高、功率因數高，能效水平可覆蓋IE4、IE5。

要提升電機能效水平，其關鍵在于有效降低電機的損耗，從目前這批工業電機生產廠商的技術開發路線來看，總體上表現為以下幾點：

從傳統的感應電機，向稀土永磁及磁阻電機等類型發展，預計高效感應電機和永磁電機將會成為未來一定時期內的主流產品;

從電機的設計和生產工藝方面入手，例如提升電機本體效率，這主要依賴電機自身的電磁方案優化設計、電機絕緣性能優化、電機系統散熱結構優化、低損耗材料選型等，搭載永磁技術的電機設備，將在能效提升上具有不可比擬的明顯優勢;

使用變頻器驅動電機提升整體效率，針對泵和風機等負載應用通常使用的閥門控制而言，使用變頻驅動可以大幅降低系統的能效損耗;

針對特定應用場景，采用智能優化算法，協助設計人員快速實現節能型電機的優化，以獲取優質的定制化解決方案。

西門子SIMOTICS 1LE0 IE4高能效電機

ABB高能效同步磁阻電機

臥龍電驅WEPM系列變頻調速永磁電機

變頻傳動技術，專機專用

在整體電機運行系統中，與執行電機相配套的驅動系統在能效升級中的作用同樣不可忽視。以同步磁阻電機為例，這類電機少量或者不應用稀土資源，令制造成本更低，且效率近乎對等永磁同步電機，能效可達到IE4甚至更高，因此目前備受市場用戶的青睞。

在驅動技術方面，盡管同步磁阻與永磁同步電機有著較為相似的數學模型，并且在驅動方式的硬件上與成熟的永磁同步電機驅動平臺可完全兼容，降低了同步磁阻電機驅動控制系統的成本費用;但由于同步磁阻電機的參數相比于永磁同步電機變化更為劇烈，這也為驅動控制帶來了難題。

為此，偉創電氣針對同步磁阻電機開環矢量控制技術進行了深入的研究及優化，在軟件上根據同步磁阻電機的數學模型特點，開發出專機專用、能夠匹配同步磁阻電機驅動算法的開環矢量控制技術，推出了AC330同步磁阻電機專用驅動器，使得綜合節能率可高達5%~35%。

偉創電氣AC330同步磁阻電機專用驅動器

定制化開發，降低系統能耗

在某些特殊應用領域，一些電機企業通過加強和設備制造商之間的合作，對電機進行定制化設計，盡可能減少傳動鏈系統的損耗，也是一條十分有效的途徑。

例如，在船舶領域，丹佛斯攜手康明斯完成的首批香港新建渡輪混合動力高速雙體渡輪項目中，共有兩艘450客位混合動力的高速雙體渡輪，總長40米，設計航速23節，額定載客450人，采用了并聯混合動力直流組網系統，全船動力系統主要設備由兩臺康明斯QSK50主機、兩臺丹佛斯Editron永磁同步電機、四組總計311.2kW·h的動力電池和多臺變頻器構成。

丹佛斯Editron永磁同步電機可根據航路上不同的運行區域實現發電、電動兩種運行模式的切換。在非排放控制區域航行過程中，船舶由主機驅動，同時驅動電機產生電能向電池充電及供給日用負載;而在排放控制區域，電池作為全船能量源，電機驅動船舶行進實現零排放;在配備充電樁的碼頭長時間靠泊時，該配置亦可滿足岸電向電池組充電要求。該系統方案可實現靈活的船舶電驅動模式，在滿足香港地區排放要求的同時，也降低了燃油消耗，減少船舶設備維護成本，經濟效益和社會效益顯著。

后 記

10月20日，國家工業和信息化部發布2022年第23號公告，批準了《YE2 系列(IP23)三相異步電動機技術規范(機座號 160～400)》等1036項行業標準，與電機產品直接相關的標準14項，其中8項標準為修訂版本，6項標準為新制訂，要求相關企業對換版標準內容，進一步規范電機的設計、生產和制造。隨著一系列電機生產制造、能效監察等新國標的正式實施，將有力推動中國高效節能電機的發展在政策和技術的驅動下邁上一個新臺階，而這也是國家實現“碳達峰、碳中和”目標中的一個很重要的組成部分。