高效電機(jī)將是“雙碳”目標(biāo)的領(lǐng)跑者

時間：2021-11-30 點擊：5130

眾所周知，全球氣候變化深刻影響人類的生存與發(fā)展，是各國共同面臨的重大挑戰(zhàn)。持續(xù)推進(jìn)節(jié)能減排是應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵，工業(yè)是節(jié)能減排的重點領(lǐng)域，而電機(jī)是工業(yè)領(lǐng)域最廣泛的配套驅(qū)動設(shè)備。在我國，電機(jī)系統(tǒng)的用電量約占總用電量的60%，電機(jī)的高效節(jié)能則會是促進(jìn)工業(yè)節(jié)能的一把金鑰匙。

一直以來，國家通過各種政策鼓勵推廣高效電機(jī)的生產(chǎn)、使用。目前高效電機(jī)的推廣形式如何？高效電機(jī)能否節(jié)能？未來高效電機(jī)的發(fā)展趨勢是什么？另外在電力供應(yīng)緊張背景下，對電機(jī)生產(chǎn)又會有什么影響？

電機(jī)能效提升一直是廣大電機(jī)科研人員追求的目標(biāo)，從目前的技術(shù)來看，電機(jī)能效提升主要是從提升單機(jī)和系統(tǒng)效率兩個方面著手。

單機(jī)能效提升是通過不斷優(yōu)化電機(jī)設(shè)計，結(jié)合新材料應(yīng)用、工藝能力提升等提高效率

一是通過優(yōu)化電磁設(shè)計提高效率，如采用更加合理的槽配合、槽型，更好的線圈和鐵芯結(jié)構(gòu)，優(yōu)化電磁方案，降低損耗、提升功率因數(shù)、降低電磁噪聲；

二是采用更好的絕緣材料和結(jié)構(gòu)，提高絕緣強(qiáng)度減薄絕緣，提升槽滿率、功率密度，降低定子電阻，減少定子銅耗；

三是提升鐵芯疊壓、制造能力，提高關(guān)鍵零部件的加工制造精度；

四是在材料方面，采用低損耗、高導(dǎo)磁率的無取向冷軋硅鋼片、優(yōu)質(zhì)銅材降低定轉(zhuǎn)子銅耗，目前在超高效電機(jī)中甚至使用高導(dǎo)電率的無氧銅來進(jìn)一步提升電機(jī)性能；

五是借助高精度的仿真分析手段，優(yōu)化電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)、內(nèi)外風(fēng)路設(shè)計，并通過試驗驗證不斷反復(fù)迭代，提升設(shè)計精確度，降低電機(jī)的機(jī)械損耗和通風(fēng)噪聲。

系統(tǒng)能效提升是通過系統(tǒng)節(jié)能的方式，從電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)整體工況應(yīng)用方面提升效率。從目前的電機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢來看，單機(jī)能效提升已經(jīng)達(dá)到了很高的高度，總有天花板。單純的追求單機(jī)效率提升，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前廣大客戶對節(jié)能的要求了，國內(nèi)很多用戶已經(jīng)開始嘗試通過系統(tǒng)能效提升的方式來達(dá)到節(jié)能的目的?，F(xiàn)在通用的方式是通過采用高速或低速直驅(qū)系統(tǒng)，減少傳動鏈條，從整體上降低系統(tǒng)的能量損耗。這種節(jié)能方式可以降低電機(jī)單機(jī)效率提升的局限性，節(jié)能效果非常顯著，國內(nèi)高耗能行業(yè)，如石化、礦山、鋼鐵等行業(yè)已有大量應(yīng)用。另外，變頻技術(shù)隨著科技迅速發(fā)展日趨成熟，高壓變頻元器件成本在逐步降低，在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域獲得長足發(fā)展與應(yīng)用。

高效電機(jī)的推廣對國內(nèi)電機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展影響巨大

一是增強(qiáng)了國內(nèi)企業(yè)用戶節(jié)能意識。通過高效電機(jī)的推廣，高效節(jié)能的效應(yīng)逐步扎根在廣大企業(yè)用戶心中，對節(jié)能電機(jī)的需求也在逐步擴(kuò)大；

二是促進(jìn)了國內(nèi)電機(jī)技術(shù)的整體提升。有專家指出，我國電機(jī)能效水平整體上與歐美等發(fā)達(dá)國家有3-5個點的差距，近年來隨著我國高效電機(jī)的大力推廣，有力的促進(jìn)了國內(nèi)電機(jī)技術(shù)的提升，我國電機(jī)能效水平與歐美等發(fā)達(dá)國家的差距在進(jìn)一步縮小，甚至在某些領(lǐng)域，關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到甚至超過了歐美發(fā)達(dá)國家的水平；

三是推動了國內(nèi)電機(jī)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。隨著國內(nèi)電機(jī)技術(shù)的不斷提升，在高效電機(jī)市場需求的推動下，國內(nèi)電機(jī)產(chǎn)業(yè)在技術(shù)研發(fā)、仿真實驗、生產(chǎn)制造等方面也有進(jìn)一步的提升。

為了達(dá)成“雙碳”目標(biāo)，我國用能設(shè)備必然會朝著綠色、低碳、節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展，這些發(fā)展趨勢為電機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了無限可能。

電機(jī)產(chǎn)業(yè)會朝著四個方面發(fā)展。

一是用電設(shè)備的全電化，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，電能將成為取代所有動力驅(qū)動（機(jī)械傳動）的發(fā)展趨勢，如工業(yè)驅(qū)動的全電化、船舶驅(qū)動的全電化、交通工具驅(qū)動的全電化等；

二是電機(jī)設(shè)備的直驅(qū)化，傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)是動力設(shè)備通過變速傳動系統(tǒng)帶動負(fù)載運轉(zhuǎn)，通過設(shè)備的直驅(qū)化，直接減少中間的傳動系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能的目的，如低速直驅(qū)系統(tǒng)，可以減少減速器，高速直驅(qū)系統(tǒng)可以減少增速箱，進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)整體節(jié)能的效果；

三是電機(jī)設(shè)備的高效節(jié)能化，根據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)用電領(lǐng)域，75%左右的電能是通過電動機(jī)消耗的，電動機(jī)的高效節(jié)能，是我國工業(yè)節(jié)能乃至達(dá)到“3060”目標(biāo)的重要一環(huán)，用電設(shè)備的高效節(jié)能是我國工業(yè)節(jié)能發(fā)展的必然方向；

四是設(shè)備的智能化，主要是設(shè)備本身的智能化，如實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能運維、故障診斷等。