电机能效等级现状和耗能表现

电动机的节能已经被国家相关部门列入十大节能项目之一，随着节能成为全球重点，电动机的能效也成为引人关注的问题。为了应对能效挑战，各国政府相继出台各种法规来要求提高能效，自《中小型三相异步电动机能效标准（GB18613-2006）》正式实施后，我国电机能效标识工作取得了很大的进展。

中国国产电动机的能效等级现状

目前，全国大多数三相异步电动机企业的产品都是三等的，只有少数产品是二等的

我国目前大量使用的Y系列、Y2系列电动机，基本上符合国家标准GB18613-2002中的能效限定值的要求，该电动机的效率等级按照欧盟的标准可达到EFF2级。

为了促进节能减排目标的实现，2006年国家制定了GB18613-2006标准，对中小型三相异步电动机的能效等级做出了划分，分为1、2、3级能耗指标。其中1级能耗为超高效电动机，与NEMAE标准一致，平均效率为93.33%；2级平均效率为89.75%，与欧盟EFF1标准一致，为高效电动机；3级平均效率为86.35%，与欧盟EFF2标准一致，为现行电动机效率标准。实施国能标准，就是要进一步推动高效产品发展。。

电动机的耗能表现

一是电机负荷低。由于富裕量大、选择不当、生产工艺变化等原因，使得电动机实际工作负荷远小于额定负荷，占装机容量30左右的电动机在30左右的额定负荷下运转，运行效率过低。

二是电力过低或者电力不对称。由于三相四线制低压供电系统单相负荷不均衡，导致电动机电机产生有序转矩、三相电压不对称、增加有序电机损耗、增加有序电机三相电压。此外，长期以来，电网的电压偏低，使得正常工作的电机和电流较大，导致电力消耗增加。因此，三相电压不对称度越高，电压就会越低。

第三，维护管理不到位。有的单位对电机和设备没有按要求进行保养和维护，使得损耗不断增加。

第四，老旧（淘汰）电机仍在使用中。这些电机采用E级绝缘，体积较大，启动性能差，效率低。尽管经过年度整治，但仍有不少地方使用。

目前我国中小型三相异步电动机出口占比约为17，若因循守旧、不奋起直追，电动机能效水平差距将越来越大，国际竞争力难以提高，国际市场更加难以拓展。在全国各地大力督促、各中小微企业加速技术革新的良好态势下，我国高效电机的推广势在必行。

电机新能效标准实施，助力多个行业实现“双碳”目标

在“碳达峰”和“碳中和”的国家目标下，提高能效是各个涉电行业都面临的严峻挑战。电机作为电器和其他各种机械的动力源，不仅广泛应用于各个行业，更是用电大户。据美国、欧盟等统计，电机用电量约占总用电量的42%〜50%，三相异步电机用电量占电机总用电量的90%左右，37kW及以下电机占电机总用电量的50%左右。设置合理的电机能效限定值，不但有利于中国如期实现“双碳”目标，还能推动电机产品能效升级。

在这样的背景下，2021年6月1日，GB 18613-2020《电动机能效限定值及能效等级》（以下简称新标准）正式实施。新标准代替GB 18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》和GB 25958-2010《小功率电动机能效限定值及能效等级》。

#1

标准适用范围更广，能效全面提升

随着电机生产技术和节能技术的进步，GB 18613-2012和GB 25958-2010的能效指标和能效等级的要求已经不能满足于最新的电机技术发展。这是GB 18613-2020诞生的根本原因。

新标准是在GB 18613-2012和GB 25958-2010两个旧标准的基础上修订，因此适用范围更广。《电器》记者发现，新标准规定了三相异步电机、单相异步电机、空调风扇用电机的能效等级、能效限定值和试验方法。

谈及新标准的变化，卧龙电气驱动集团股份有限公司总经理庞欣元介绍说：“相比GB 18613-2012，新标准删除了电机目标能效限定值、电机节能评价值，提高了对三相异步电机能效限定值要求，从原来的IE2提升到IE3。同时，新标准修订了适用范围。其中，新标准将三相异步电机的最小功率从0.37kW降到0.12kW，最大功率从375kW提升到了1000kW，而且增加了8极三相异步电机的能效等级。相比GB 25958-2010，新标准提高了对电容起动异步电机、电容运转异步电机、双值电容异步电机的能效指标要求；删除了空调风扇电机能效指标要求，增加了空调风扇用电容运转电机、空调风扇用无刷直流电机能效指标要求。”

对于空调风扇电机，新标准用空调风扇用电容运转电机能效等级、空调风扇用无刷直流电机能效等级替代了之前的空调风扇电机能效等级。这使得新标准适用的产品范围得以扩大。《电器》记者发现，之前空调风扇电机能效等级仅适用于功率为6W~550W的产品，空调风扇用电容运转电机能效等级和空调风扇用无刷直流电机能效等级则都适用于10W~1100W的产品。

“新标准的最大变化是提高了能效指标。”一位新标准起草的参与者一言以蔽之。对于三相异步电机，新标准能效指标与IEC 60034-30-1保持一致，标准中的能效等级1级、2级、3级分别对应IEC指标的IE5、IE4、IE3。也就是说，从今年6月1日开始，适用范围内的三相异步电机最低能效等级需达到IE3，达不到IE3能效限定值的电机不得生产、销售和采购（见表1）。

对于单相异步电机，一位业内人士告诉《电器》记者，能效指标综合参考了IEC 60034-30-1与国内行业标准指标体系。其中，电容运转异步电机和双值电容异步电机的能效1级、2级、3级指标分别对应IEC指标的IE3、IE2、IE1（部分规格指标高于相应的IEC指标），电容起动异步电机由于结构原因，很难达到更高的效率等级，目前仍然延用行业标准的指标要求。

对于空调风扇类电机，随着无刷直流电动机在空调中的应用越来越多，正在逐步取代电容运转异步电机，很有可能成为将来的主流产品。此次标准新增了空调风扇用无刷直流电机，能效指标参考行业标准的指标略做调整。总体来说，能效指标都有不同幅度的提升。

#2

达标难度大，企业面临成本压力

“电机生产企业要想让产品达到新标准的要求，要从技术、装备、工艺、材料和销售等方面做好生产和销售更高能效电机的充分准备。”在“高效电机技术推广交流会暨新电动机能效标准GB18613-2020解读会”上，上海电器科学研究所（集团）有限公司总裁特别顾问陈伟华如是说。

从三相异步电机来看，全面提高电机能效，企业需要增加成本，特别是材料的成本。陈伟华表示，IE3机型相比IE2机型，成本增加20%左右；IE4机型相对于IE3机型，成本也有较大幅度增加。尤其是在当下电工钢、铜等原材料价格高企的情况下，电机企业面临的挑战是显而易见的。

虽然达标难度不小，但是电机企业依然通过各种方式在平衡成本和性能的情况下提升能效。以卧龙为例，据庞欣元介绍，卧龙主要是从电磁方面对电机进行优化设计：一是采用更低损耗的电工钢片，采用更先进的铁心制造工艺降低铁耗；二是采用多措施并举的方式降低杂耗；三是采用优化的风路结构和高效率轴承来降低机械耗。卧龙新一代高效EC电机就是从电磁方面优化后的产品。庞欣元介绍说：“EC电机是一种电子换向电机，它是由永磁同步电机和专用控制器整合而成的驱控一体化电机，效率很高，基本都能达到IE4或IE5的能效等级；EC电机还是一种智能化电机，它可以实现精准的参数控制和状态输出，还可以通过相应的通讯协议接入专用工业物联网IoT，从而实现远程的智能化监控。”值得一提的是，卧龙电气已经早早做好准备，在新标准正式实施前，已经对纳入新标准范围内的电机进行了全部的能效备案。

另外，陈伟华表示，提升电机能效，电机企业还可以对工艺（如加工精度）、生产装备等方面进行有针对性提升。

对于新标准实施的意义，庞欣元说：“从GB 18613-2006版开始，中国的电机工业正式拉开了追赶发达国家电机能效水平的序幕。GB 18613-2012中国的电机能效水平已经基本接近主要发达国家能效水平。新标准推出，标志着中国从电机能效的追赶者正式成为引领者，新标准中规定的能效限定值水平高于绝大多数国家现行的能效标准。该标准的实施，将对整个电机行业产生巨大的影响，电机能效限定值的提升，会大大提高电机制造行业的门槛，将淘汰一大批技术实力弱的电机厂，行业集中度将提升，同时电机市场的主流产品将逐步从IE3、IE4变为IE4、IE5。”

家电行业应用的主要电机为单相异步电机、空调风扇电机。谈到新标准实施对于家电行业的影响，庞欣元直言：“家电行业作为电机企业的下游，能效水平一直引领着电机部件效率的提升。目前来看，家电生产商更多地是关注整机设备的能效水平，对零部件的能效标准关注不多。不过，部件能效标准的提升还是有助于家电设备的整机效率进一步提升，同时也会把家电产业链中一些技术创新能力相对偏弱的企业逐步淘汰。”

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