产品定义
国际电工委员会(IEC)制定的IE能效等级是国际上通用的电机能效等级标准。将电机能效分为IE1、IE2、IE3、IE4、IE5五个等级,其中IE1为最低能效等级,IE5为最高能效等级。2021年6月1日正式实施的强制性国家标准GB 18613-2020《电动机能效限定值及能效等级》,标准中也将IE5效率列为中国三相异步电动机最高的一级能效等级指标。
低压电(动)机是指额定电压在1,000V以下电动机。目前中国低压电机主要应用于工业机械、家电、石化等领域,其中工业机械需求占比最高,约占16%,其次是石化、家电,需求占比分别达到12.5%、11%。在工业机器人、风电(双碳目标的指引)、新能源汽车等行业在国家政策支持和引导下,其发展前景可观。
本文中的一级能效低压电动机指的是IE5能效等级的低压三相异步电动机。
政策环境
电机作为我国用电量最大的终端用电设备,广泛应用于泵、风机、压缩机、传动机械等,其耗电量占全社会用电量的 60%以上。大力发展高效电机是推动经济社会发展全面绿色低碳转型的重要举措,也是整个电机行业的发展趋势。我国高度重视电机能效提升和高效电机推广,发布了多项涉及电机的相关政策,细化实施了许多推广措施。
2005年国家发改委启动《节能中长期专项规划》,明确指出:合理匹配,加快淘汰落后低效电机,推广高效节能电机;推广变频调速节能技术,风机、水泵、压缩机等通用机械系统采用变频调速节能措施,工业机械采用交流电动机变频工艺调速技术;制定相关经济激励政策和技术政策、完善电机能效标准体系等配套措施。“十一五”期间,实现电机系统运行效率提高2个百分点,形成年节电能力200亿千瓦时。
2009年《国家财政部 发改委印发关于开展“节能产品惠民工程”的通知》,组织实施“节能产品惠民工程”,采取财政补贴方式,加快高效节能产品的推广,一方面有效扩大内需特别是消费需求,另一方面提高终端用能产品能源效率。
2011年《国家财政部 发改委印发关于做好高效电机推广工作的通知》,要求高效电机的产品范围、推广产品及企业条件应满足《财政部、国家发展改革委关于印发<节能产品惠民工程高效电机推广实施细则>的通知》(财建〔2010〕232号)要求。低压三相异步电机的能源效率需达到《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》(GB18613-2012)中能效等级2级及以上水平。
2021 年 10 月,国务院颁布了《2030 年前碳达峰行动方案》,明确指出,推进电机、风机、泵、压缩机等重点用能设备节能提效,推广先进高效产品设备,6加快淘汰落后低效设备,提升工业、建筑终端、农村用能、铁路系统电气化水平。
2021 年 11 月,工业和信息化部与国家市场监督管理总局联合发布了《电机能效提升计划(2021-2023 年)》更明确提出,到 2023 年,高效电机年产量应达到 1.7 亿千瓦,在役高效电机占比应达到 20%以上。加快推动在役低效电机淘汰,大力推动高效电机设备的生产和应用,是我国实现 2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和的重要途径。
2022 年 6 月,工业和信息化部等六部门又发布了关于印发《工业能效提升
行动计划》的通知,文件中明确指出,应积极推进电机系统全生命周期绿色设计、鼓励电机生产企业开展性能优化、铁芯高效化、机壳轻量化等系统化创新设计,综合提升电机产品能源资源利用效率。到 2023 年,高效节能电机年产量达到 1.7亿千瓦,在役高效节能电机占比达到 20%以上,力争 2025 年新增高效节能电机占比达到 70%以上。
市场环境
近年来,随着上述国家相关政策的推动、中国经济水平的提升与科技水平的大幅提升,全球高效节能电机生产布局逐步转向国内,中国高效节能电机市场占比逐步提高,市场规模呈现稳步增长的趋势。高效节能电机因其高效率、低能耗的特点,在工业和商业领域得到了广泛应用。随着国家对能源效率要求的提升以及对传统低效电机的逐步淘汰,高效节能电机的市场需求日益增长。特别是在“碳达峰”和“碳中和”目标的背景下,其中,高效节能电机作为推动工业绿色发展的关键设备,其市场前景被广泛看好。
高效节能电机相比传统电机具有明显优点。一方面,高效节能电机能实现高效节能,长期运行成本可大大降低。对于一些行业设备,如压缩机、风机、水泵等,节能经济效益明显,在短期内能够实现收回购置成本的目标。以永磁稀土高效电机为例,节能效果超过15个百分点,对于功率为50kW的电机而言,如果将普通电机换为永磁稀土高效电机,在一年内即可抵消因更换高效节能电机而产生的费用。另一方面,高效节能电机无论是在电机自身能耗传输方面,还是在整个配套系统优化方面,都体现出明显优势,所具有的高传输比、高功率因数都能够优化整个电力传输系统,并且对于上下游控制模块的优化都有牵动作用,可以进一步提升节能效果。
一级能效低压电动机属于一级能效电机,一级能效电机是高效节能电机中的一种,一级能效电机达到了国家标准GB18613-2020的1级(IE5)能效等级,这意味着它具有非常高的能源利用效率。通过科学的优化设计,该电动机在功率输出的同时,最大程度地减少了热能的散失,从而在实际应用中节省了大量的电能消耗。这种高能效的特点给节能减排和降低能源成本带来了巨大的潜力。一级能效电机在市场上的应用情况非常广泛。
虽然我国是电机生产大国,但是在高端领域,尤其是高效节能电机方面,推广和应用还面临一些问题和不足。
部分企业对于推广发展高效节能电机缺乏全面正确的认知,一是不能站在节能减排角度考量思考,不能站在国家整体战略大局来思考问题。二是在政策落实方面效果不佳。在电机应用行业,缺乏统一协调,未能实现资源的最大化配置。在下游领域,具体使用者往往根据个人意愿,更多从经济效益和实际生产角度来选择电机,缺乏融入整体意识。在这样的现状下,包括一级能效电机在内的高效节能电机很难做到真正的普及推广。
根据福建人大网《政策解读|推动先进产能比重持续提升》统计数据显示:2021—2023年,全国高效节能电机产量稳步提升,分别为0.92亿千瓦、1.67亿千瓦、1.79亿千瓦。根据天风证券《公用事业行业深度研究报告》中数据显示,两部门联合制定“2023 年产量达 1.7亿千瓦”的高效节能电机行业目标,2023 年中国高效节能电机市场规模有望突破 450 亿元。据此推测,2021-2023年,中国高效节能电机市场规模分别约为244亿元、442亿元、474亿元。结合行业专家访谈及行业相关研究报告分析,2021-2023年,一级能效电机在中国高效节能电机市场中的占比分别约为29.68%、16.52%、16.88%,据此测算2021-2023年,一级能效电机市场规模分别为72.4亿元、73.0亿元、80.0亿元。
图表 1 2022-2025E中国一级能效电机市场规模(亿元)
数据来源:《公用事业行业深度研究报告》等,华信咨询整理
竞争环境
在“碳达峰”和“碳中和”的长远目标下,工业和商业领域对高效节能电机的需求日益增长。此外,随着技术的成熟和规模化生产的实现,高效节能电机的成本逐渐降低,经济性优势凸显,进一步推动了市场的扩大。目前我国1级能效的超高效电机制造技术及产品较国际领先企业仍有差距,部分1级能效电机仍处于开发阶段。从国内电机市场整体看,高端电机供不应求,一级能效电机作为高端电机,随着国家能源战略的调整和变化,在市场整合中愈发凸显优势,地位愈加重要。
2021年,IEC 60034-30系列文件作为全球统一的电动机能效标准,已被世界上各个国家及相关的国际组织认可及采用。尽管IEC认为三相交流电动机达到IE4及以上效率是目前国际范围的难题,但根据IEC电动机能效标准的最新变化,世界各国的行业同仁仍在积极努力开展符合IE4、IE5效率等级电动机的研究。参与IE5样机研制的单位有上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司、安徽皖南电机股份有限公司(简称皖南电机)、佳木斯电机股份有限公司(简称佳木斯电机)、江苏大中电机股份有限公司(简称大中电机)、浙江江潮电机实业有限公司(简称江潮电机)、山西电机制造有限公司(简称山西电机)、湖北宝达机电有限公司、江苏通达动力科技股份有限公司、云南铜业压铸科技有限公司和北京首钢股份有限公司等,其中湖北宝达机电有限公司和江苏通达动力科技股份有限公司配合提供部分样机冲片铁心的加工,云南铜业压铸科技有限公司协助完成铸铜转子压铸,北京首钢股份有限公司为样机提供优质的冷轧硅钢片,皖南电机、佳木斯电机、大中电机、江潮电机和山西电机等5家电机制造企业开展样机试制。
目前一级能效电机行业主要生产企业如下表所示:
图表 2 一级能效电机行业主要生产企业(部分)
数据来源:爱企查,华信咨询整理