電價大漲+節(jié)能降碳 水泥行業(yè)迎來電機升級熱潮

10月29日，工信部及市場監(jiān)管總局聯(lián)合下發(fā)《電機能效提升計劃（2021-2023年）》（簡稱：《計劃》），明確要求到2023年，高效節(jié)能電機年產量達到1.7億千瓦，在役高效節(jié)能電機占比達到20%以上。

《計劃》發(fā)布的背后是一組殘酷的數(shù)據。資料顯示，從我國目前全社會用電結構來看，工商業(yè)用戶耗電量約占 80%，其中電機耗電為用電終端中占比最大的部分，約占工業(yè)用電的 75%，全國總耗電的 60%。

因此，電機節(jié)能將成為降低工業(yè)能耗，早日實現(xiàn)碳達峰、碳中和的關鍵一步。

水泥行業(yè)電機節(jié)能升級勢在必行

電力是水泥生產必須能源，在生料粉磨、熟料煅燒以及水泥粉磨等環(huán)節(jié)都有應用。目前，國內噸水泥綜合電耗在90度左右，以2020年全國水泥產量23.77億噸計算，去年水泥行業(yè)消耗的電能達到2139.3億度，占2020年全國發(fā)電量的2.88%。

一方面是巨大分電力消耗，另一方面則是水泥行業(yè)在電機升級方面的任重而道遠。

不久前，南方某省工信廳公示了2021年省國家工業(yè)專項節(jié)能監(jiān)察結果。專項節(jié)能監(jiān)察結果顯示，節(jié)能監(jiān)察了80家水泥企業(yè)，處在生產狀態(tài)有76家。能耗達標企業(yè)有74家，占比97.4%。粗看數(shù)據，還算亮麗，細看數(shù)據，問題來了。

在監(jiān)察結果欄中顯示“存在在用落后機電設備，限期整改”的企業(yè)多達41家，占比高達53.9%。在扣除了存在能耗超標和存在在用落后機電設備雙料問題的2家企業(yè)，在能耗達標的74家企業(yè)中，有39家存在在用落后機電設備，占達標企業(yè)52.7%，一半還多。

一行業(yè)人士指出這并非只是該地區(qū)存在的情況。

除了水泥行業(yè)本身存在巨大的電機升級壓力，外部環(huán)境的變化也在迫使水泥行業(yè)在降低電耗方面邁出更多實質性的步伐。

首先，“能耗雙控”背景下，高能耗行業(yè)用電成本大幅上升。根據10月12日，發(fā)改委印發(fā)《關于進一步深化燃煤發(fā)電上網電價市場化改革的通知》，高耗能企業(yè)市場交易電價不受上浮20%限制。隨后，各省市相繼出臺電價改革措施，高能耗行業(yè)電價大幅上調。以江蘇為例，高耗能企業(yè)尖峰電價是市場交易購電價格的2.15倍。

其次，降低能耗成為水泥落后產能淘汰的硬性指標。根據國家發(fā)改委發(fā)布的《關于嚴格能效約束推動重點領域節(jié)能降碳的若干意見》，到2025年，通過實施節(jié)能降碳行動，水泥等重點行業(yè)達到標桿水平的產能比例超過30%。同時，根據《高耗能行業(yè)重點領域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》，各地要明確改造升級和淘汰時限（一般不超過3年）以及年度改造淘汰計劃，在規(guī)定時限內將能效改造升級到基準水平以上，力爭達到能效標桿水平，對于不能按期改造完畢的項目進行淘汰。 

最后，水泥行業(yè)降碳的實質性要求。水泥是碳排放大戶，僅僅2020年我國水泥行業(yè)就排放二氧化碳14.66億噸，約占全國碳排放總量的14.3%。在“雙碳目標”背景下，水泥行業(yè)面臨的碳減排壓力非常巨大，降低生產電耗是水泥行業(yè)實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要一環(huán)。

另外，據相關測算，水泥成本當中用電成本占30%-35%。在目前我國的水泥生產線中，已有60%進行了部分電機系統(tǒng)改造，尚有30%的節(jié)能新技術、加強技術改造是水泥行業(yè)節(jié)水泥生產線未進行電機系統(tǒng)改造，改造后的電機系統(tǒng)平均至少具有20%的節(jié)能空間。進行電機系統(tǒng)的技術改造具有巨大的節(jié)能潛力，推廣應用能減排的重要舉措。

永磁電機成為水泥行業(yè)降低電耗關鍵

《計劃》中明確提出，加大高效節(jié)能電機應用力度。針對變負荷運行工況，推廣2級能效及以上的變頻調速永磁電機。針對使用變速箱、耦合器的傳動系統(tǒng)，鼓勵采用低速直驅和高速直驅式永磁電機。大力發(fā)展永磁外轉子電動滾筒、一體式螺桿壓縮機等電動機與負載設備結構一體化設計技術和產品。

作為一家在國內永磁電機領域擁有重要影響力的裝備服務商，江蘇嘉軒智能工業(yè)科技股份有限公司（簡稱：嘉軒智能）董事長付杰直言：“這是官方第一次通過正式文件的方式，表示出對永磁技術的認可，并要求推廣永磁電機技術，可以說這是永磁行業(yè)的一件大事”。

嘉軒智能董事長付杰

《計劃》如此認可永磁技術，源于該技術相較于傳統(tǒng)電機在節(jié)能及設備安全等方面存在的巨大優(yōu)勢。

通常情況下，傳統(tǒng)電機只有在額定負荷的80%-100%時，其工作效率才會達到80%以上，此時的功率因數(shù)高于0.8。永磁同步電機在額定負荷的20%-120%（過載）時，工作效率均在94%以上，在同樣的負荷區(qū)間內，功率因數(shù)高于0.95。效率高，功率因數(shù)高，就意味著能耗低。

付杰表示，與傳統(tǒng)系統(tǒng)裝置相比，開創(chuàng)性地把滾筒做成外轉子電機，取消了原系統(tǒng)電機、液力耦合器你、減速機、聯(lián)軸器、滾筒等。研發(fā)出永磁直驅一體系統(tǒng)，具有直驅低速、大扭矩、免維護、高效節(jié)能、傳動效率高、低耗能、運行平穩(wěn)、結構緊湊、占據空間小等諸多優(yōu)點。適合于重載啟動場合，具有較大的過載能力和較高的機械強度。

因此，永磁變頻直驅系統(tǒng)特別適用于有時過負荷及顯著振動與沖擊的設備，是目前是水泥行業(yè)驅動設備理想的驅動系統(tǒng)產品，可快速推進水泥行業(yè)的綠色化、智慧化，為助力實現(xiàn)2060年的碳中和的目標。

以國內市場占有率高達80%的嘉軒智能“拳頭”產品——永磁滾筒為例。

據付杰的介紹，江蘇嘉軒已經成功使用了目前全球最大的710kW永磁滾筒，為客戶的皮帶機驅動系統(tǒng)的進行了革命性的技術升級，取消原驅動系統(tǒng)的電機、減速機、液力耦合器、聯(lián)軸器。驅動滾筒即是電機，電機即是滾筒。

相較于原有系統(tǒng)，永磁滾筒優(yōu)勢明顯：

1、結構簡單，省去減速機、液力耦合器、聯(lián)軸器等部件，極大地節(jié)省安裝空間，節(jié)約空間的超20%。

2、與原系統(tǒng)相比，減少75%的檢修維護量和維護材料投入。驅動部結構簡單，只有驅動器+滾筒的結構，改變了傳統(tǒng)的電動機、耦合器+減速器、驅動滾筒三位一體的布置方式，減少了原系統(tǒng)85%的維護量、維護材料投入和檢修維護中的安全隱患。

3、減少現(xiàn)有結構中運行時地形變化對設備軸中心對準的問題。工業(yè)智能滾筒的一體式設計，解決了系統(tǒng)傳動中由于安裝地面的一些問題，造成原系統(tǒng)軸對接配合錯位的問題，極大地提高了系統(tǒng)安裝的可靠性，降低故障率。

4、因少了傳動環(huán)節(jié)及永磁電機的高效特性，極大的降低能耗，節(jié)約用電成本，平均能耗降低超20%。其永磁滾筒的功率因素還高。隨負載的變化，嘉軒系列的工業(yè)智能滾筒的功率因素基本不變，可降低使用電纜的直徑。

嘉軒智能永磁滾筒

另外，高功率電機方面，某水泥廠煤磨上使用了嘉軒智能1600kw永磁直驅電機之后，較傳統(tǒng)電機，優(yōu)勢同樣明顯。

1、取消減速機和輔傳系統(tǒng)，完全解決減速機故障點，降低維護量及維修費用；

2、永磁直驅電機本身采用高質量零部件，保證產品的高可靠性更平穩(wěn)的運行；

3、去除減速機過渡環(huán)節(jié)，降低機械傳動能量損失，傳動效率提升；綜合節(jié)能超10%

4、永磁直驅電機采用變頻器啟動及運行，啟動平穩(wěn)，減輕對電網的沖擊，對小齒輪及大齒輪也起到有效保護，大大的延長煤磨的使用壽命；

付杰還表示，在建材行業(yè)綠色發(fā)展大背景下，江蘇嘉軒推出的永磁直驅電機，已有數(shù)百套在中聯(lián)水泥、祁連山水泥、金隅冀東、華潤水泥、亞東水泥等水泥企業(yè)投入使用，應用范圍涵蓋了斜拉鏈機、提升機、皮帶機、輥壓機、刮板機、堆取料機、原料磨選粉機、蓖冷機、破碎機、風機、水泵、混料機...等多個水泥生產設備，為水泥行業(yè)節(jié)電降耗做出了突出貢獻。該產品在一些設備上節(jié)能率可達到40%以上，提高了設備的使用壽命，降低企業(yè)的生產成本。

基于永磁技術的巨大優(yōu)勢，國內水泥企業(yè)相關應用推廣工作也在快速推進。江西一水泥企業(yè)生產負責人表示，2021年該廠將篦冷機風機全部替換為永磁變頻風機，總共2500kW，噸熟料電耗下降了1.2度，未來還將繼續(xù)擴大永磁變頻電機的適用范圍。

嘉軒智能生產車間

更節(jié)能、更智能 永磁技術的未來之路

永磁技術裝備在水泥行業(yè)的應用，早在多年前就已經開始，但是一直處于“不溫不火”的狀態(tài)，直到當前隨著行業(yè)標準的不斷完善，客戶信心不斷提高，產品成本持續(xù)下降并趨近于普通電機，加之水泥行業(yè)節(jié)能、減人需求迫切，永磁技術裝備終于有望迎來高速發(fā)展階段。

永磁電機逐步取代傳統(tǒng)電機是水泥行業(yè)綠色高質量發(fā)展的大勢所趨，甚至在未來，永磁電機可能取代水泥生產中涉及到的所有傳統(tǒng)電機，不過在這一過程中，永磁電機需要在進一步發(fā)揮自身優(yōu)勢，在提升設備性能和智能化方面不斷取得突破。

付杰指出，在材料領域，永磁技術已經發(fā)展到相當成熟的階段，目前使用的釹鐵硼磁鐵是當時全世界磁能積最大的物質，磁性僅次于絕對零度鈥磁鐵的永久磁鐵。未來，永磁技術的發(fā)展將更多的集中在應用技術領域。

一方面，永磁技術需要不斷豐富和拓展應用場景，為工業(yè)節(jié)能帶來幫助；另一方面，具體到裝備之上，在深度挖掘節(jié)能潛力、延長使用壽命、提高設備穩(wěn)定性、降低使用噪音等關鍵指標方面，將極大考驗生產企業(yè)的技術實力及服務能力。

近年來，嘉軒智能堅持高水平科技創(chuàng)新突破，以推動皮帶輸送驅動系統(tǒng)的高質量發(fā)展為使命，聚焦永磁驅動系統(tǒng)關鍵技術和難點，具有先進的生產技術管理體系和生產檢測試驗設備，配套全球唯一一套 11-710kw大扭矩全功率永磁滾筒專業(yè)實驗室、超低頻高壓絕緣結構實驗室、超低頻高壓絕緣材料實驗室 ，建立智能工業(yè)電機驅動系統(tǒng)工程技術研究中心、企業(yè)技術中心，擁有多名中、高級專業(yè)技術人員。培養(yǎng)造就了一支知識結構合理、業(yè)務能力過硬、服務質量保證素質優(yōu)良的專業(yè)化技術服務隊伍，為提升產品性能和服務能力打下了堅實的基礎。

同時，依托于強大的技術研發(fā)團隊，嘉軒智能在很早之前就開始了數(shù)字化、智能化嘗試。據付杰的介紹，2017年，嘉軒智能正式推出“機電衛(wèi)士”在線診斷系統(tǒng)，通過對日常運行數(shù)據的采集、分析，為電機設備提供風險預警。該系統(tǒng)還具備機器深度學習能力，可以在運行過程中不斷計算和修正參數(shù)，使用時間越久，價值越高。

付杰與中國水泥網交流

相較于傳統(tǒng)電機不穩(wěn)定的輸出功率以及復雜的配套設施，永磁電機功率線性輸出，且設備運行更加穩(wěn)定，幾乎免維護，數(shù)據采集更加方便精準。未來，數(shù)字化、智能化是水泥行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，而在此過程中，永磁技術將發(fā)揮重要作用。

付杰最后指出，永磁電機系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)電機系統(tǒng)，在各方面均存在巨大優(yōu)勢，不僅大幅降低包括水泥在內的工業(yè)行業(yè)生產電耗，更將在未來智能制造領域發(fā)揮重要作用。嘉軒智能也將持續(xù)在提升設備性能以及實現(xiàn)智能技術深度賦能方面加大投入力度，助力水泥等工業(yè)行業(yè)實現(xiàn)綠色化、智能化發(fā)展。