西門子低壓電機(jī)全球事業(yè)部總經(jīng)理兼西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁林斌 圖片來源：西門子
“在‘碳達(dá)峰’和‘碳中和’目標(biāo)備受關(guān)注的當(dāng)下，綠色低碳可持續(xù)發(fā)展路徑成為企業(yè)的必然選擇，節(jié)能高效的電機(jī)對制造業(yè)企業(yè)而言尤為重要?！蔽鏖T子低壓電機(jī)全球事業(yè)部總經(jīng)理兼西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁林斌日前接受界面新聞?dòng)浾邔ＴL時(shí)提出。
在工業(yè)領(lǐng)域，低壓電機(jī)是重要的基礎(chǔ)硬件，應(yīng)用廣泛。電機(jī)作為風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、傳輸帶等各種機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，被稱為各種工業(yè)設(shè)備的“心臟”。
中國電機(jī)能效升級潛力巨大
在中國，電機(jī)耗電量在工業(yè)總用電量中的占比約為六到七成。
信達(dá)證券研究指出，中國高效節(jié)能電機(jī)市場份額僅3%左右，電機(jī)系統(tǒng)整體運(yùn)行效率較發(fā)達(dá)國家低20%左右，存量改造空間大。
作為全球工業(yè)自動(dòng)化巨頭，西門子在電機(jī)領(lǐng)域已深耕逾百年，經(jīng)歷了工業(yè)2.0到4.0的發(fā)展歷程。
西門子與電機(jī)的淵源始于1866年，維爾納·馮·西門子發(fā)現(xiàn)了實(shí)用發(fā)電機(jī)工作原理，并發(fā)明出可以將大量機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，以用于電氣照明、冶金工藝、動(dòng)力傳遞等領(lǐng)域的發(fā)電機(jī)。
經(jīng)過155年的發(fā)展，低壓電機(jī)已成為西門子的明星產(chǎn)品之一，電機(jī)研發(fā)與制造也是其核心業(yè)務(wù)之一。
西門子正式在中國制造電機(jī)始于2004年。當(dāng)年，位于天津的西門子電氣傳動(dòng)公司開始生產(chǎn)低壓大功率電機(jī)。2006年，西門子在江蘇儀征投資成立了西門子電機(jī)（中國）有限公司，并逐步將其建設(shè)成西門子全球的一個(gè)標(biāo)桿工廠。
2020年，西門子在中國研發(fā)、生產(chǎn)的電機(jī)實(shí)現(xiàn)年銷售超過百萬臺(tái)，總功率高達(dá)1500多萬千瓦。
考慮到中國在節(jié)能減排的承諾力度和低壓電機(jī)市場的潛力，2019年西門子將低壓電機(jī)業(yè)務(wù)的全球總部從德國搬到了中國。
“中國電機(jī)市場的規(guī)模和增長速度要高于其他國家和地區(qū)?！绷直笤谙蚪缑嫘侣?dòng)浾呓榻B西門子電機(jī)產(chǎn)品時(shí)表示。
目前，低壓電機(jī)在全球的裝機(jī)量達(dá)到約3億臺(tái)。在中國，工業(yè)用低壓電機(jī)的整體市場體量約為200億元，每年的增長在7%-8%左右。
今年6月，升級后的中國電動(dòng)機(jī)新國標(biāo)正式實(shí)施，高效電機(jī)在政策和技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下成為未來增量的主流。
電機(jī)能效升級成為大趨勢
中國電機(jī)耗能巨大，按照2020年全國工業(yè)用電量5萬億千瓦時(shí)計(jì)算，中小型電機(jī)用電量占工業(yè)用電量的60%以上。
中國現(xiàn)行電機(jī)效率較低的問題逐漸凸顯。現(xiàn)有電機(jī)主要安裝在泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)系統(tǒng)中，但大多執(zhí)行的是IE1或IE2能效標(biāo)準(zhǔn)。
在今年6月1日實(shí)施的最新版強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2020《電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級》（新國標(biāo)）中，將國際標(biāo)準(zhǔn)IE5效率列為中國三相異步電動(dòng)機(jī)最高的一級能效等級指標(biāo)；IE4能效為二級能效指標(biāo)；IE3能效定為三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值，即三級能效。
這意味著，IE3以下能效等級的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電機(jī)從今年6月起強(qiáng)制停產(chǎn)，IE2能效的電機(jī)逐步走向被淘汰替換的道路。
林斌告訴界面新聞?dòng)浾?，“早?014年，西門子就已經(jīng)在中國推出了IE3能效的電機(jī)，并積極幫助客戶推進(jìn)高能效電機(jī)轉(zhuǎn)換?？梢哉f，我們在推廣高能效電機(jī)方面走在前面。”
據(jù)他介紹，2019年初，西門子便積極參與由中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院牽頭起草的電機(jī)新國標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)制定與修訂工作，并致力于推廣IE3電機(jī)系列產(chǎn)品。
“我們也是最早響應(yīng)IE3標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)之一，”林斌說道，“今年3月15日起，西門子已經(jīng)不再接受不符合新國標(biāo)的電機(jī)訂單。6月1日起，西門子完全停止在華生產(chǎn)、銷售不符合新國標(biāo)的電機(jī)?！?/p>
電機(jī)的升級換代基本只能通過更新產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)，對于用戶而言也需要考慮升級成本與收益的問題。
“在市場推廣過程中，西門子能夠充分理解用戶關(guān)于成本方面的顧慮，”林斌指出，“但從投資回報(bào)看，能效升級所帶來的收益更加明顯?！?/p>
以常用的15kW電機(jī)舉例，IE3電機(jī)的效率比IE2電機(jī)提高平均約1.5%。在電機(jī)整個(gè)使用生命周期中，大約97%的成本來自于電費(fèi)。所以，假設(shè)一臺(tái)電機(jī)一年運(yùn)行3000小時(shí)，工業(yè)用電0.65元/度，一般購買IE3電機(jī)半年后，節(jié)約的電費(fèi)就能抵消IE3相對IE2電機(jī)的采購成本差價(jià)。
根據(jù)研究數(shù)據(jù)，如果中小型電機(jī)效率全部從IE2提升到IE3，全國年節(jié)電量可達(dá)900億千瓦時(shí)（接近于廣州市的2020年用電量），約等于每年可減少5960萬噸碳排放。
技術(shù)進(jìn)步將為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供更多可能性
“在中國，整體產(chǎn)業(yè)鏈需要逐步升級的過程?！绷直蟊硎尽?/p>
就西門子電機(jī)業(yè)務(wù)在中國價(jià)值鏈的本土化戰(zhàn)略而言，主要包括研發(fā)、生產(chǎn)和供應(yīng)鏈等環(huán)節(jié)。
從本地化研發(fā)看，針對中國本地需求，將由中國研發(fā)團(tuán)隊(duì)牽頭，捷克、德國等地的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都會(huì)參與到項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，開發(fā)出更適應(yīng)中國市場的產(chǎn)品。
從生產(chǎn)上來說，西門子在中國已建立了完整的本地上下游供應(yīng)鏈。林斌表示，“我們與合作伙伴的長期合作確保了穩(wěn)定而快捷的交貨期。隨著業(yè)務(wù)的不斷增長，西門子也利用自身的技術(shù)和管理優(yōu)勢不斷深入與供應(yīng)鏈合作伙伴的合作。未來我們致力于同合作伙伴一起繼續(xù)探索節(jié)能增效的道路，助力中國的‘雙碳’目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)更多的社會(huì)價(jià)值。”
“但是從技術(shù)角度看，目前單獨(dú)提升電機(jī)能效的空間有限，我們必須尋求其他途徑。”林斌表示，“電機(jī)能效到IE5是一個(gè)看得見的臺(tái)階，再往上走就需要優(yōu)化系統(tǒng)，包含變頻器、電機(jī)、風(fēng)機(jī)，泵等，然后再應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)?！?/p>
優(yōu)化系統(tǒng)能效和應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，是低壓電機(jī)業(yè)務(wù)在西門子數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)中的兩個(gè)重要戰(zhàn)略方向。
簡而言之，優(yōu)化系統(tǒng)能效就是在工業(yè)環(huán)境中，電機(jī)搭配變頻器，根據(jù)運(yùn)行工況來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行節(jié)電，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在非滿負(fù)載的情況下健康穩(wěn)定地變速，以降低能量消耗。以水泵為例，電機(jī)是其中最主要的元器件之一，但是泵本身的設(shè)計(jì)也至關(guān)重要，如果不相匹配，電機(jī)的高能效也難以體現(xiàn)。
“歐洲在新的能效方面標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不僅是針對元器件本身，而是針對系統(tǒng)能效提出要求，這是未來的趨勢?！绷直蟊硎尽?/p>
西門子開發(fā)的名為“Sinasave”的免費(fèi)軟件產(chǎn)品，能夠幫助用戶在開始投資高效電機(jī)與變頻器系統(tǒng)方案前，根據(jù)不同負(fù)載如風(fēng)機(jī)、泵，比較并計(jì)算不同方案的費(fèi)用及投資回報(bào)周期。
另外通過數(shù)字化配套云計(jì)算等技術(shù)，客戶能夠根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。從工業(yè)數(shù)字化角度講，電機(jī)作為工業(yè)系統(tǒng)和解決方案里的一個(gè)基本的驅(qū)動(dòng)元器件，也是生產(chǎn)線健康運(yùn)轉(zhuǎn)的傳感器。
西門子助力中國“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)
在中國“3060”目標(biāo)的大背景下，政策方面也在支持高效節(jié)能電機(jī)的應(yīng)用。
早在2015年，中國就明確提出要持續(xù)提升電機(jī)、鍋爐、內(nèi)燃機(jī)及電器等終端用能產(chǎn)品能效水平，加快淘汰落后機(jī)電產(chǎn)品和技術(shù)。
林斌表示，“從行業(yè)角度看，中國的碳排放主要來自于電力、工業(yè)、建筑和交通運(yùn)輸，而這些行業(yè)相互交叉關(guān)聯(lián)。因此，中國需要全盤優(yōu)化的解決方案，通過供需協(xié)同、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)整合效率。”
從電機(jī)角度的解決方案來看，林斌以西門子為中國某一線城市的機(jī)場實(shí)施空調(diào)系統(tǒng)電機(jī)節(jié)能改造舉例說明。
在這一改造方案中，西門子將原來機(jī)場的空調(diào)電機(jī)升級為高效電機(jī)，滿足新國標(biāo)能效標(biāo)準(zhǔn)，且滿足原機(jī)組運(yùn)行要求，能夠?yàn)榻K端客戶減少設(shè)備運(yùn)營的費(fèi)用。
林斌說：“客戶全年節(jié)約能耗超過1百萬千瓦時(shí)，相當(dāng)于全年節(jié)約碳排放712噸，相當(dāng)于種了3.5萬棵大樹?！?/p>
就西門子本身而言，其已經(jīng)率先承諾至2030年在其業(yè)務(wù)運(yùn)營中實(shí)現(xiàn)碳中和，是全球首家提出這一承諾的工業(yè)企業(yè)。
2014-2020年，西門子通過應(yīng)用分布式能源系統(tǒng)、購買綠色能源、提升用能效率，以及減少車隊(duì)排放等方式，實(shí)現(xiàn)全球自身價(jià)值鏈的碳足跡減少54%。
西門子低壓電機(jī)業(yè)務(wù)已經(jīng)計(jì)劃將儀征工廠使用的電機(jī)，全部更換為高效電機(jī)，每年預(yù)計(jì)節(jié)約30萬度電。同時(shí)正在為儀征工廠加裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，該項(xiàng)目完工后預(yù)計(jì)每年產(chǎn)生700萬度電，碳減排每年約4700噸。
此外，西門子北京院區(qū)還安裝了屋頂分布式光伏電站，并接入西門子數(shù)字化光伏運(yùn)維平臺(tái)。在機(jī)器學(xué)習(xí)算法支持下，平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)光伏組件級的監(jiān)控和診斷，提升電站的安全性、運(yùn)行效率和可用性。
據(jù)其測算，該電站預(yù)計(jì)將能幫助西門子北京院區(qū)在未來25年間減少超過8700噸碳排放。
除此之外，西門子也在推廣節(jié)能環(huán)保業(yè)務(wù)組合。西門子全球僅在2020財(cái)年實(shí)施的節(jié)能環(huán)保業(yè)務(wù)組合，就已幫助客戶減少近700萬噸碳排放。
“隨著未來技術(shù)的進(jìn)步，整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域能源的利用率將會(huì)進(jìn)一步提升，助力中國實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)。作為企業(yè)，我們也將繼續(xù)為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)努力，同時(shí)為客戶帶來收益，為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。這也是西門子一直貫徹的宗旨。”林斌說
