高效智能电机助力“双碳”的途径及应用研究

高效智能电机助力“双碳”的途径及应用研究

周超

泰安中联水泥有限公司 山东泰安 271000

摘要：在当今全球气候变化的严峻挑战下，实现双碳目标已成为国际社会共识和各国政府的重要任务。作为能源消耗的主要领域之一，电机行业在推动绿色低碳发展中扮演着至关重要的角色。高效智能电机的研发与推广应用，正是响应“双碳”号召、促进能源转型与产业升级的重要途径。

关键词：智能电机；双碳；途径

引言

传统电机在运行过程中往往存在能效低下、能源浪费严重等问题，这不仅增加了企业的运营成本，也对环境造成了巨大的压力。因此，发展高效智能电机，通过先进的控制算法和传感器技术实现精准控制，自动调节电机运行状态，避免不必要的能源浪费，对于提升电机能效水平、促进节能减排具有重要意义。高效智能电机结合了最新的电力电子技术、控制理论和材料科学等多学科成果，具有高效、节能、智能、可靠等显著优势，通过实时监测电机的运行参数，运用先进算法进行数据分析与处理，能够实现对电机运行状态的精准控制，从而在保证电机性能的同时，最大限度地降低能耗。

1电机行业碳达峰碳中和面临的机遇和挑战

传统的电机设计和制造方式存在能源浪费和环境污染的问题，生产过程无法做到零碳排放，是造成全球温室气体排放的重要来源之一。在此背景下，需要企业持续研究开发创新性技术，实现生产方式转型，缩小碳排放，但技术创新和转型难度大，也会带来较高的利润压力、成本增加等问题。电机产品的性能和节能标准往往相互矛盾，在实现更高的可持续性和环保标准的同时，可能会影响到产品的性能，企业需要在产品设计和制造过程中进行平衡考虑。实现双碳目标需要电机制造企业不断应用和发展创新技术，例如智能制造、可再生能源利用、节能减排等，推动绿色转型与技术进步，也将带来更多的创新机会。政府已经加大在环保产业的支持力度，为电机制造企业提供更广泛的政策和财政支持，以节能减排、创新技术、产品优化等为重点。随着市场竞争日益激烈，新技术的不断更迭，电机制造行业面临市场环境的不断变化。碳中和能源将成为未来市场的重要趋势，因此，抢占市场先发优势将成为电机制造业中各企业互相竞争的重要手段之一。碳中和是全球应对气候变化的共同目标，国际合作意义重大。随着全球范围内碳中和和可持续发展的推进，电机制造业可能会受益于国际贸易、技术合作等方面。电机行业在碳达峰和碳中和的进程中面临着挑战，但双碳目标为电机制造业带来了更多的机遇，企业需要不断优化自身的技术和生产能力，在生产过程和供应链中及时采取应对措施，寻求资源的有效分配和运用，推动行业绿色转型升级，助力“双碳”目标实现。

2高效智能电机助力“双碳”的途径及应用

2.1提升能效，减少能耗

高效智能电机通过优化电机设计、采用先进材料和技术，显著提高能量转换效率，降低电机在运行过程中的能量损耗。智能电机结合先进的控制算法和传感器技术，确实能够显著提升电机的能效水平，并通过精准控制来避免不必要的能源浪费，智能化控制方式能够实时感知电机的运行状态和外部环境的变化，并据此自动调整电机的运行参数，以达到最优的能效表现。具体来说，智能电机中的传感器负责收集电流、电压、转速、温度以及负载变化等各种关键数据，这些数据被传输到控制系统中，控制系统则运用先进的算法对这些数据进行分析和处理。基于这些数据，控制系统能够判断电机的当前工作状态是否处于最优，如果不是，则会自动调整电机的输入电压、电流、频率等参数，以优化电机的运行状态。例如，在负载较轻时，智能电机可以自动降低转速和输出功率，以减少不必要的能量消耗；而在负载增加时，电机又能迅速响应，提升输出功率以满足需求。这种根据负载情况自动调节的能力，使得智能电机能够在各种工况下都保持较高的能效水平。此外，智能电机还可以通过预测性维护来进一步提高能效。通过持续监测电机的运行状态和性能参数，控制系统可以预测电机何时可能出现故障或性能下降，并提前采取措施进行维护或更换。这不仅可以避免电机因故障而停机造成的能源浪费，还可以延长电机的使用寿命，降低维护成本。

2.2推动产业升级

高效智能电机的研发和推广应用，促进了电机行业的技术创新和产业升级。通过不断研发新技术、新材料和新工艺，电机行业不断提升产品的能效水平和智能化水平，满足市场对高效节能产品的需求。高效智能电机的推广应用不仅仅是电机制造商的单一行为，而是需要整个产业链上下游企业的共同努力，这种协同合作能够确保电机从设计、生产、控制到应用的每一个环节都达到最优，从而实现更高的能效和更低的能耗。原材料供应商提供高质量的原材料，与电机制造商紧密合作，根据电机设计要求提供定制化的原材料，同时关注原材料的绿色环保性能，减少生产过程中的环境污染。电机制造商设计、生产高效智能电机，集成先进的控制算法和传感器技术，与控制系统开发商紧密合作，确保电机与控制系统的无缝对接；与原材料供应商保持沟通，确保原材料的质量和供应稳定性；关注最终用户的需求，根据市场反馈不断优化产品设计。控制系统开发商开发高效、智能的电机控制系统，实现电机的精准控制。与电机制造商深度合作，共同研发适合电机特性的控制算法；关注行业标准和技术发展趋势，不断提升控制系统的智能化水平。使用高效智能电机，享受其带来的能效提升和节能减排效果，向电机制造商和控制系统开发商提供使用反馈，帮助其不断改进产品，积极参与政府和企业组织的节能宣传活动，提升全社会对高效智能电机的认知度和接受度。

2.3数字智能化制造

高效智能电机的远程监测、故障预警和自适应控制等功能可以帮助生产和使用方更好地管理和控制电机，提高生产效率和降低维护成本。这些智能技术，将使得电机的使用更加高效和经济，从而降低碳排放。从技术角度看，目前单独提升电机能效的空间有限，电机能效到IE5是一个看得见的台阶，再往上走就需要优化系统，包含变频器、电机、风机，泵等，然后再应用数字化技术。因此优化系统能效和应用数字化技术，是电机行业两个重要的战略方向（见图1）。优化系统能效是在工业环境中，电机搭配变频器，根据运行工况来控制电机转速进行节电，实现系统在非满负载的情况下健康稳定地变速，以降低能量消耗。以水泵为例，电机是其中最主要的元器件之一，但是泵本身的设计也至关重要，如果不相匹配，电机的高能效也难以体现。欧洲新的能效标准已经不仅是针对元器件本身，而是针对系统能效提出要求，这是未来的趋势。另外通过数字化配套云计算等技术，客户能够根据设备运行状况进行智能调节。从工业数字化角度讲，电机作为工业系统和解决方案里一个基本的驱动元器件，也是生产线健康运转的传感器。

2.4绿色制造、提高附加值

高效智能电机的产品优化也是实现双碳目标重要途径之一，通过推动绿色供应链管理，采用环保材料、技术和精益生产的方式，例如电机产品的轻量化，使用新型材料等，设计制造出更加环保、效率更高的电机产品，提高产品附加值，增加市场竞争力，从而更好地支持双碳目标的实现。

结束语

高效智能电机融合了多种新技术，兼具智能、环保、绿色和高效等优点，正在成为电机制造业的重要发展方向。在“双碳”目标的指引下，高效智能电机的推广应用需要产业链上下游企业的协同合作。这包括原材料供应商、电机制造商、控制系统开发商以及最终用户等各个环节的紧密配合。通过加强高效智能电机的应用，可以推动高效智能电机在更广泛的领域得到应用，为“双碳”目标的实现贡献重要力量。

参考文献：

[1]何国祥“.双碳”、“减排”背景下的电机控制系统能效提升思考[J].电子产品世界,2022,29(3):7.