能效项目:  电机能效提升改造项目

1.   目标

2011年，电动机占全国终端用电量的64％，占工业用电总量的75％。按照中期目标，电动机及其风扇和电泵等电机驱动系统的能效至少可以提高5-8个百分点，产生1300-2300亿千瓦时的节能量。这些节电量可大幅降低火力发电需求，从而降低火电厂附近的空气污染，减轻这些污染物向中国大城市中心的传播。

2.     节能措施说明

a.  相关法律法规。电动机的能效在国家能效标准中有所规定，而且愈趋严格。电机和电机驱动系统的能效项目得到国家中长期节能规划，以及“十二五”规划中的节能专项规划的鼓励，作为重点的节能工程，这些项目也得到了各政府部门财政优惠政策的扶持。

b.   节能措施的部署范围。  截至2011年，中国安装的电动机总装机容量达到了1700吉瓦，年耗电约3万亿度（大致相当于欧盟的总用电量）。然而，按照工信部的数据，中国电机驱动系统的能效比国外先进水平低约10-20％。提高电机能效所需要的主要措施包括：（1）推广应用新型高效率电机；（2）淘汰在用的落后电机;（3）改造和重新配置电机驱动系统。

c.  节能措施说明.  最简单的电动机节电项目涉及到变速驱动（VSD）改造项目，增加变频控制，让设计为定速电机的马达可以改变转速，匹配实际驱动器负荷。工业电机项目还涉及到其他一些内容，包括更换低效电机本身，以及重新设计和调试多单元电机驱动泵或风机系统，尽可能优化性能，节约用电。

d.  项目实施框架.  这些项目由企业通过市场提供的技术和设备自行组织实施，主要目标是降低工厂的用电成本。其他的目标还包括要完成与当地政府签订的节能减排协议，需要符合能源利用的标准，以及提高能源供应的安全性等。

e.  效益及成本费用:

• 电机节能项目的投资成本和节能量水平差异很大。在12个抽查的项目中，投资成本从不到200万元的相对简单的VSD项目到1.8亿元的涉及大型工业设施中许多电机驱动系统的升级改造项目不等。在抽查的项目中，每吨标煤节能的投资成本也各不相同，从500元/吨标准煤到5000元 /吨标准煤不等。

• 电机项目节省了购电量，减少了发电需求，因此降低了火电厂的大气污染物排放量，但这并非是在企业内部。然而，由于这些工业项目的节电量通常很大，相应的发电厂预计减排量也相当可观，每个抽查的项目平均减排70吨SO2和70吨氮氧化物。

• 由于电机改造项目节省了较贵的电费，这些项目通常会给企业获得非常高的财务回报。事实上，在本研究抽查的所有能效项目组中，电机升级改造项目组的每吨大气污染减排的财务回报最高，减排每吨SO2和NOx的净寿命周期财务收益平均达到了115元。

f.  实施中的关键问题. 虽然各大类节能项目都能为企业节省资金，但当地节能监察机构和环保部门的鼓励和支持有助于提高项目的重要性，克服企业内部的经营惯性。也可能需要在节能机构或第三方节能服务机构的帮助下，找出最佳的具体技术选项和提出项目解决方案。

3.     项目节能量和减排量的计算方法

工业节能项目的空气污染减排效果，可根据掌握的数据，计算项目节省的能源使用量，再测算出减少的燃料燃烧的排放量。对于大多数项目，最好将节能项目分为两类：（1）厂内节省的煤炭燃烧量，这直接有利于减少当地的大气污染物排放; （2）厂内节电量，以此计算火电厂减少的燃煤用量，以及火电厂相应的污染物减排量。

本文采用的项目投资和节能数据均来自工业生产力研究所（IIP）2008 - 2014年期间完成的84个国内工业能效项目数据库。根据工厂每吨节煤产生的SO2和NOx减排和相关火电厂发电过程中每吨节煤产生的SO2和NOx减排的全国平均系数，分别计算出工厂内部和发电厂的减排结果。

当地环保部门可着手完善适合本地情况的空气污染治理效益计算方法。他们可以从当地节能监察大队或中心获得最新的地方节能项目投资和节能量数据，以及未来项目节能潜力的信息。节煤减排系数应进一步微调，反映当地的用煤特点，发电厂地点和类型，以及各电厂通常采用的排放控制设施。由各种能效项目的实施所取得的当地大气细颗粒物浓度PM 2.5水平的下降，可以通过加入节煤—细颗粒物减排量系数（以及SO2和NOx系数），并运用当地空气质量模型计算综合效果的办法计算得出。

4.     项目实例

下表给出3个电机系统升级改造用项目的投资成本、节省的能源费用支出所产生的净生命周期财务效益、每年污染物减排量以及SO2和NOx减排的净成本数据。所有这些项目都已完成，并获得了经过验证的节能量。

*寿命周期节约的能源费用减去总投资成本

所有的项目都展示出对企业每吨污染物减排所取得的非常好的财务效益，生命周期每吨SO2和NOx减排可达到97,000元至124,000元的净收益。

然而通过项目1和项目2的比较发现，变速驱动系统项目的效益和成本可以有很大的差异。项目1是对17台风扇和泵采用变速变频器和增加自动控制改造的小项目，总投资成本不到200万元，但12年间的净寿命周期财务效益却达到了7100万元，是投资成本的35倍以上。项目2也涉及到对水泥厂通风设备的变速变频改造，还增加了一套智能化能源控制系统。对这个项目的投资为1100万元，但净财务收益少于第一个项目，约为3500万元人民币，只比投资成本高出3倍。一个可能的解释是，由于电机驱动设备的负荷曲线有着鲜明差异，项目2根据负荷的变化调整速度的能力比项目1要低，因此产生的节电量也少得多。由于VSD改造项目在中国已经很普及，像项目1那样有吸引力的项目正变得越来越少（即便仍然可以找到这样的项目）。

项目3是通过某聚氨酯化工厂生产工艺进行更全面的电机系统升级改造项目。该项目涉及新的电机，新增风机，变速驱动器改造，分布式控制系统，甚至更换老旧的电源变压器。虽然投资成本为5300万元，该项目产生的经财务收益达到了4.8亿元，是投资成本的9倍。由于该项目产生的节电量减少了火电厂发电的需求，预计每年可减排SO2 180吨，减排NOx 169吨。