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　　今年六月，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。而按照新實施的GB 18613-2020新國標電機能效標識對應能效等級來看，目前中國高效節能電機的市場份額僅為3%左右，電機系統整體運行效率較發達國家低20%左右，存量改造空間巨大，這也為不同技術路線的工業高效節能電機廠商開辟出一片廣闊的市場天地。

　　組編/編輯部

　　在2021年6月1日實施的最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)中，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(見表1)。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。

　　而根據有關專業研究機構的調查統計，以工業領域應用量較大的低壓電機為例，目前這類電機主要被安裝在泵、風機、壓縮機系統中，作為風機、泵、壓縮機、機床、傳輸帶等多種機械設備的驅動裝置，且大多執行的是IE1或IE2能效標準;與國際市場相比，中國高效節能電機市場份額僅為3%左右，電機系統整體運行效率較發達國家低20%左右，存量改造空間大，隨著升級后的中國電動機新國標正式實施，將推動高效電機在政策和技術的驅動下成為未來增量的主流。

　　GB 18613-2020新國標實施后電機能效標識對應能效等級如表1所示。

　　表1　新版強制性國家標準GB18613-2020《電動機能效限定值及能效等級》

　　從現階段市場應用端的實際情況來看，整體中國工業企業在能效提升上大致上面臨著兩大“瓶頸”：一是，由于我國中小型企業占比較大，因此受限于此類型企業整體的技術能力、企業資金投入以及政府扶持力度的差異，這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;二是，中國的單位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行業進行節能提效的話，還有很長的一段路要走。

　　而要提升電機能效水平的關鍵是有效地降低電機的損耗，通常來講 ，可以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，而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;其次是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源損耗。另外，加強和設備制造商之間的協作，對電機進行定制化設計，盡可能減少傳遞系統的損耗，也是一條十分有效的途徑。

　　高效感應電機和永磁電機一馬當先

　　ABB電機與發電機一直以“驅動世界運轉，促進節約能源”為使命，利用高能效的變頻器和電機，幫助各行業用戶節能降耗。

　　ABB中國運動控制事業部電機與發電機業務市場與銷售負責人姚曄東表示，伴隨現階段市場對高效節能電機需求量的快速增加，針對不同的行業應用領域和需求，電機生產廠家通常會通過不同的技術路線來綜合提升電機的能效水平，目前市場上的高效電機技術可謂百花齊放，從傳統的感應電機到稀土永磁及磁阻電機等，均有各種類型的高效產品陸續推出，預測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。

　　2022年，ABB電機與發電機發布了7款高低壓電機產品以及1款發電機產品，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、M2QA-FB 低壓高效粉塵防爆電機、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、AMD高壓緊湊型隔爆電機以及ABB永磁軸帶發電機。

　　其中，ABB IE4 M3BP/M2BAX滿足了市場對常規感應電機的能效提升需求; M2BJX IE5永磁電機不僅滿足了客戶對高效率的需求，還擁有直驅功能，可以減少對減速箱的依賴;M3FT/M3ET高動態響應電機大大提高了產品功率密度，低轉動慣量設計配合變頻器應用后，可以實現電機快速響應并能實現大范圍精確調速，這些新產品一經發布，就獲得了市場的強烈反響和客戶的充分認可。

　　圍繞提高電機能效這一核心，ABB電機與發電機堅持從研究電力損耗的種類出發，著重提高材料等級及用量、優化繞組和風扇等方面的設計，提高電機生產工藝水平;采用新技術，包括永磁同步技術和同步磁阻技術等;提供工具化的智能優化算法，針對特定應用場景，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，全力主推中國工業領域的電機能效升級。

　　ABB推出的高能效同步磁阻電機、低壓永磁電機、永磁軸帶發電機系列

　　變頻驅動技術隨之相應升級

　　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。與傳統的閥門控制相比，以變頻驅動電機的方式，能夠大幅提升泵和風機等負載的工作效率，有效降低系統損耗，而隨著不同技術路線的新型電機的陸續涌現，也對與之相匹配的變頻驅動技術提出了新的需求。

　　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。但在驅動技術方面，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，這也為控制帶來了難題。為了獲得優秀的靜動態性能，需要獲取準確的電機參數、磁鏈觀測精度、速度觀測精度等，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。

　　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，開發出了AC330同步磁阻電機專用驅動器，使得綜合節能率可高達5%~35%。在原有產品平臺的基礎上，偉創AC330同步磁阻電機專用驅動器集成了純同步磁阻電機以及永磁輔助式同步磁阻電機的驅動控制理念，開發了全新的矢量控制算法：電感參數飽和學習功能，令電機自整定精度高，電機控制更精準，穩定性更強;優化的MTPA算法，在產生相同轉矩的情況下，最優地分配dq軸定子電流，使定子電流最小，進而令定子銅耗最小達到電氣運行效率最優。

　　此外，AC330驅動同步磁阻電機調速比例為50：1(當同步磁阻電機額定頻率為100Hz時，2Hz可以驅動滿載;當同步磁阻電機額定頻率為50Hz時，1Hz可以驅動滿載)，可有效彌補同步磁阻電機低頻驅動帶載的不足，保障電氣系統低頻運行更穩定，驅動帶載能力更強。AC330專用驅動器在基速以下對同步磁阻電機進行MTPA控制，實現節能高效驅動，而在基速以上則以獨有的弱磁控制算法，最大程度地利用電壓極限，從而實現輸出轉矩最大化，擴大恒功率范圍，保障了弱磁下運行的穩定性，真正做到了專機專用，在同步磁阻電機應用領域具有優良的控制效果，在確保產品高可靠性基礎下，進一步提升了產品的軟件集成度，更好地解決了客戶在產品選型方面的困擾。

　　偉創電氣AC330同步磁阻電機專用驅動器

　　與客戶緊密合作，實現定制化開發

　　加強和下游設備制造商之間的協作，對電機進行定制化設計，以盡可能地降低整體傳動鏈系統的能效損耗，也是目前一些電機廠商的重要開發方向之一。

　　在船舶領域，ABB電機與發電機運用傳動系統雙模式運行來提升系統效率，傳動鏈上的電機可以根據不同工況需求切換電機與發電機狀態，實現在動力源不足時作為動力使用，并在動力源富余時作為發電機使用的雙工作模式，雙工作模式，從而提升整體系統效率，例如：ABB開發的船舶軸帶發電機就可以兼顧PTO(發電機)/PTI(電機)雙模式運行。此外，ABB的Azipod船舶電推方案，既是將電機直接與主推進器的螺旋槳相連，結構緊湊，體現了一體機的優點，又能降低中間連接系統的損耗，因此更加環保，控制性能更好，噪音更低。

　　在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。