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高效節能電機范文1
關鍵詞：高效節能、效率
一、背景
隨著我國國民經濟的快速發展，能源的消耗也呈現同步的增長趨勢，國家對高效節能型電機十分重視，有很多的優惠政策，財建[2011]62號文件規定，對高壓高效電機的財政補貼為26元/千瓦，以本項目為例，國家的財政補貼為4.16萬元/臺，這將對高效電機的推廣起到積極作用。
高效電機的推廣勢在必行，尤其電機的用電量約占工業用電量的66%，初步預計在未來的30年內，高效電機將逐步取代傳統低效率電機成為市場上的主流產品。
該電機主要驅動的設備為引風機，適用于電站、石化、煤炭、造紙、冶金等行業，應用領域較廣。高效電機的發展動向：高效率、高功率因數、節約能源、溫升低、噪聲低、振動小、運行穩定可靠、外形小型化、維修使用方便快捷。
二、主要難點
此電機要求大轉動慣量，如何克服負載轉動慣量較大，保證電機正常起動；此電機的轉子結構故采用鑄鋁結構，其轉子鋁耗、雜散損耗較大，如達到高效標準，則必須精確的計算各種損耗，有一定的難度。
三、設計分析
在大轉動慣量方面，解決方案是轉子采用鑄鋁結構，本項目在設計時計算電機起動過程溫升及相關實驗數據，能夠保證電機設計的準確性、安全性；
在損耗方面，為了有效的降低鐵耗，定轉子沖片均采用武鋼生產的50W350牌號硅鋼片；在削弱機械耗方面，設計優化了電機內部風路及風扇；并且利用計算機優化設計，在滿足成本、性能等約束條件下，合理確定各項參數，從而獲得效率的最大可能提高。
七、試驗方法
電機效率的測試采用E1--損耗分析及推薦負載雜散損耗。
八、試驗數據對比
因為采用了高牌號的硅鋼片,降低了鐵耗,并且優化的風扇和風路有效的降低了機械耗；通過試驗測試數據的計算、校核、對比，該電機效率為96.02%，達到了國家高效節能電機的標準要求。
參考文獻：
［1］機械電子工業部上海電器科學研究所全國旋轉電機標準化技術委員會秘書處：《中國電機標準宣貫資料》。
［2］湘潭電機廠：《交流電機設計手冊》，湖南人民出版社，1977。
高效節能電機范文2
論文關鍵詞：高效太陽能電池,機理,工藝結構
1.前言
地球能源與環境問題日益突出，人類充分、高效、綠色地使用太陽能迫在眉睫。高效綠色太陽能電池的開發，是人類大量且充分地使用太陽能的關鍵環節。近年來新型太陽能電池不斷出現，硅基太陽能電池效率與工藝也有所提高，但有關太陽能電池的普遍機制，以及使用什么樣的材料與結構，才是人類比較理想的長期大量使用太陽能的工藝路徑，等等核心問題，都沒有真正取得共識與解決。本文以作者長期的實踐探索積累為基礎，對太陽能電池的本質邏輯，以及適應于人類長期持久的、循環經濟的、無毒無害的、太陽能電池工藝路線和提高電池光電轉換效率的方法等核心問題，作相對簡明的理論回答（表述）。
2.太陽能電池的普遍機理
2.1 環境保護約束條件下的電池材料與光電轉換效率的選擇
廣義上講，太陽能是地球萬物能量的源泉。經過千百萬年進化，大自然廣泛利用太陽能的方法，如光合作用、大氣環流的熱蒸發效應等，是真正綠色自然循環的方式，值得人類借鑒。太陽光強度如用太陽常數描述約為1367W/M2 ，單位面積能量密度相對于現代人類的能耗需求來講比較小，要廣泛的、方便的使用太陽能，就必須大面積的、甚至像樹枝樹葉一樣立體化的建造太陽能光電池葉片或電池薄膜。這里有兩個關鍵環節問題需要把握與解決：
一是生產太陽電池所需材料問題，即必須使用無毒、無害、在大自然環境中大量存在并參與生態自循環的低成本材料作為制作可以廣泛推廣使用的、大市場的太陽能電池的原材料，否則，會出現新的材料短缺與新的更嚴重的環境污染問題，從這個意義講，硅基太陽能薄片或薄膜電池，是極好的選擇：硅是地球第二大豐度物質，是土地的主要組成部分，大量的太陽能硅基電池，不論是使用中還是報廢，都沒有給大自然生態環境增添新的成份，可以成為綠色的循環。綠色植物主要組成成份為有機碳水化合物，作為太陽能電池原材料當然更為綠色自然，但因壽命與效率限制，綠色有機物太陽能電池，不會成為主流太陽能電站的首選電池材料，但可以是多元化的太陽能電池產品中的非常環保的、低成本的、方便使用的重要組成成員。
二是太陽能電池的光電轉換效率問題，要廣泛地推廣使用太陽能發電，使用太陽能電池的經濟性、適用性，必須均為地球上大部分地區的普通公民與企業所接受，這實際上是綠色太陽能電池的光電轉換效率問題，也就是普通居民與企業使用效果好壞問題。當前最好的硅基單晶電池產品的實際光電轉換效率不超過19%—20%，絕大多數使用產品的車間光電轉換效率在16%—19%（薄膜電池產品效率低得多），實際使用中單位平方米功率僅100—150W/ M2 ，天氣稍有陰雨發電功率即近為零。這樣低的太陽能電池使用價值，決定了其不可能為廣大社會民眾所接受，也不可能有輝煌、美好的未來。炎熱夏季即使是陰雨天，空氣溫度也在30—40o C ，可利用的太陽能是巨大的，如果能將現有綠色太陽能硅基電池的效率大幅提升20%—30%以上，并將其光電轉換吸收譜線寬度拓展至近中紅外區域，地球人類自覺、積極推廣使用太陽能的時代就會來臨，太陽能電池產業也將真正進入黃金時代。
2.2 太陽能電池普遍原理
2.2.1 光照下的物體組成原子的外圍電子的集體躍遷
微觀世界由光電主宰，電磁作用處于支配地位，光與電場磁場是宏觀與微觀聯系的基礎路徑。電子能級躍遷發射或吸收光子，一個電子吸收一個光子，即進入更高能級狀態，是一種激發態，當然處于激發態的電子也可能再吸收一個光子，進入更高的激發態，這要滿足泡利不相容原理與電子量子躍遷選擇定則。
廣義上講，大量電子同時吸收大量光子，產生(宏觀可測的)有序移動態勢，即形成空間電位梯度，這種光生電勢差，即光電池（積累電能）；宏觀物質（包括氣體）被光照，只有在某些特定的條件下，才能產生(宏觀可測的)有序移動態勢，絕大部分光照能量被材料物體的原子電子吸收產生宏觀無序熱運動（或稱“熱激發”）；實際上宏觀物質的微觀結構原子離子電子，吸收光子光能，產生的宏觀物理狀態，是宏觀有序移動態勢與無序熱運動之和（疊加），大量微觀粒子（較）純集體有序運動，是一種宏觀量子效應。假設一個宏觀物體被光照射，入射光功率為W（J/s），物體對外輻射的光熱功率為Q（J/s），物體由此產生的內能變化E（J/s），E包含宏觀有序移動態勢Φ（J/s）（即積累勢能，對電荷粒子來講即為電能）與宏觀無序熱運動能R（J/s），則在不考慮其它宏觀條件下，有：
E =W —Q （1）
E =Φ+R （2）
Φ=W —Q —R （3）
η=Φ/W (4)
β=Φ/E (5)
其中，η、β分別為物體（光電池）吸收光能變為有序能（電能）的轉換效率、物體吸收光能的宏觀量子效應大?。ɑ蚍Q相對強弱）。物體在外界作用下的表現出純宏觀量子效應時β等于1（即100%）。
以上論述并沒有對光電池的材料結構組成等作具體限制，不只是適用于固體、液體形態的光電池，是普適的關系。
2.2.2 下面討論物體微觀電子在外界功（光）作用下能實現宏觀自發有序運動的條件
普通太陽光照下，由于氣體物質分子原子中吸收光子激發躍遷的電子密度低、脫離原子束縛的空間“自由電子”極少，以下吸收太陽能物體只考慮固體、液體等凝聚態情形。
凝聚態物質，微觀分子原子離子等單元結構有一定清晰度的空間邊界，但外圍電子或單元整體的電磁作用邊界已經不清晰，或者說，結構單元之間的電磁相互作用已經很強，不同原子的外層電子已經存在不同程度的相互關聯度，結構單元之間Å或10 Å級的空間距離，已經可能實現一個原子的外圍電子的逃逸與在原子之間接力移動，這是原子間外圍電子產生協同有序狀態的前提。
吸光物體在穩定的光功率W（J/s）照射下達到平衡狀態時，物理狀態量隨時間變化的宏觀量子統計平均值為零，宏觀物理狀態量的時空關系可以簡單地化為微觀粒子的空間量子結構的統計平均關系。大量外圍電子吸收光子產生激發躍遷處在統計平衡狀態，假設單位時間處在高能級（激發態）的平均電子數為Ne ，吸收的光子的平均能量為Δε=?ω
—
，（其中，?為普朗克常數，ω
—
為光子平均角頻率。），E為均衡狀態下相對于無光照時的內能變化，則E = NeΔε= Ne?ω
—
=?Σω（6）
躍遷到激發態的電子，因為物體微觀結構單元（原子）的電磁邊界重疊，相互之間形成比較強的電磁作用，如果存在一個穩定的作用力場（或），則全體外圍激發態電子即會形成集體有序運動來對沖內部空間內的作用力場，（因此也可以稱這些外圍激發態電子為光生載流子），直至這些電子形成的內部電場完全對沖作用力場。作用力場可以是外加作用場，也可以是物體內部結構內生場，同時也可以是光照與物體結構共同作用而產生宏觀有序作用。假設電子電荷為e庫侖，光生載流子（電子）的平均有序做功移動路徑為d，單位時間處在激發態的平均電子數為Ne，則有序移動態勢能Φ（電能）為：
Φ= Ne∫d ·d = Ne∫d e·d = e NeV (7)
其中，V為電子受作用進行有序運動后形成平均空間電位勢，（即開路電壓）。
一般來講，光生載流子的在穩定作用力場作用下形成的電能Φ，是可以通過外接電路可逆地釋放出來的（除去部分熱功），這就是光電池放電過程，太陽光持續照射，光電池可以持續發電做功。利用(5)、（6）、（7）等式，可得：
V =Φ/ e Ne =?ω
—
Φ/ eE =?ω
—
β/ e (8)
如果E =Φ，則有V =?ω
—
/ e 。也就是說，如果物體內部吸收光能所引起的電子量子躍遷產生的高位激發內能變化E（J/s），全部轉化為宏觀有序移動態勢能Φ（電能），而沒有宏觀無序熱運動能R損失，被吸收光能全部轉換為電能，呈現100%的宏觀量子效應，以500nm波長綠（近青）光計算，完全出現宏觀量子效應的開路電壓V可達2.5伏特。但要提高電池光能變為有序能（電能）的轉換效率η，不僅要盡可能的實現宏觀量子效應的最大化，而且要盡可能的減少反射透射（包括熱輻射）的照射光能損失。對于完全理想化的宏觀量子超精細結構光電池，其光電轉換效率η是沒有止境的。
以上論述與結論同樣是普遍適用的。
如果作用力場是外加作用場如偏壓（電場），光能的實際利用價值無幾。以下重點分析物體內部結構內生場，及光照與物體結構共同作用而產生宏觀有序作用場的情形。
2.2.2.1 物體內部結構內生載流子作用場
任何導電材料如果內部微觀結構，某些物理性能，如密度、電導率、折射率等，存在宏觀有序的梯度分布，或者不同性能材料無隔離接觸，均會在內部或者接觸界面附近，產生
有序電場與電位勢，良導體材料由于內部存在自由電子，這種電位梯度則存在于表面或接觸面。圖一、圖二、圖三分別是同一導電材料（包括半導體）存在某些物理性能在某一方向的梯度分布、至少一種是導電材料的兩種不同物質材料無間隔接觸界面、屬于圖二的特殊情形的半導體PN結表面接觸結構。
以上情形可以是固液接觸面，接觸面可以是多樣化的空間結構。兩種金屬固體接觸面，產生內場的實際效果是自由電子可以“自由”從M1到M2或從M2到M1，類似單一金屬內部電場為零的等電位形態，用近似的費米面解釋即被費米面抹平（相等），但是界面兩邊不同的自由電子束縛能（逸出功或自由電子公共能級）µ1、µ2 ，使電子從M1到M2或從M2到M1，呈現逆內生電場移動吸能或順內生電場移動放能的過程。假設µ=µ1—µ2 ，µ實為兩種金屬接觸界面附近的電位差V，電子吸能或放能為?V 。一般情況下，由于大量的金屬表面附近的自由電子對光子的吸收與反射，造成金屬不透光性，MM接觸面的有序勢不可能導致光能轉為電能。但是特殊情況下，這是一個非常具有使用價值的表面有序作用勢，這在下面內容中再論述。
下面討論一下以上結構形式的內生有序勢與光電池效率等的數學關系。
同質物體存在內生電勢梯度的情形。假設物體微觀結構在空間上存在載流子密度、或光電性能等物質標量（M(r)表示）的梯度分布M(r)，（為空間微分），這種光電性能的有序性梯度分布，肯定產生一種均衡擴散作用力。比如載流子濃度有序性梯度分布，即是玻爾茨曼擴散方程關系中的擴散力。
假設物體微觀結構空間的電位勢為U(r)，則電場強度為： =—U 。擁有這種梯度特性的半導體材料，雖說內部存在有一定宏觀方向性的電位勢梯度，常態下如果內部并沒有可以在微觀結構單元之間移動的電荷存在，并不能產生持續的電流；但在陽光持續照射作用下，半導體材料組成原子的外圍低淺能級電子吸收自然光光子躍遷激發到原子間共有的高能級區域（電磁作用重疊區域，能帶理論中的空導帶），在作用下大量原子外圍激發電子形成宏觀有序移動勢，如短路則形成積累電勢能Φ。假設接入外導線的位置在r1、r2點，U（r2 ）＞ U(r1)，穩定光照下的電導率為σ( r)，則作為光電池的開路電壓、閉路電流ISC分別為： VOC ≤（U（r2 ）— U(r1)）， ISC =∫S σ( r)·d （9）
兩種不同材料（或同質材料不同性能的兩塊材料）無隔離接觸面附近存在內生有序電位勢的情形。典型的為半導體PN結結構或金屬—絕緣體—半導體MIS器件結構。接觸表面附近的形成定向電場區PN結，或形成超薄的一個準二維面高勢壘。光生載流子由PN結電場作用形成定向流動趨勢，或由量子動力擴散作用形成界面兩邊光生載流子動態差異電勢積累，即產生電能積累，引導線形成閉路則產生放電電流，持續光照即形成持續光電流輸出。
如果將同質物體存在內生電勢梯度的情形，近似為許多同質但不同“密度”或“性能大小”的材料“薄片”的疊加組合而成，薄片之間的分界面相當于分割不同材料的界面，則“同質物體存在內生電勢梯度的情形”，實為“兩種不同材料性能無隔離接觸面附近存在內生有序電位勢的情形”的一種特例。這樣，就統一了物體內部結構內生載流子作用場（勢）的形式。PN結內生電位勢差V及光電池的開路電壓VOC 、閉路電流ISC ，基本上符合玻爾茲曼擴散方程，可以近似導出。這里用更簡單的邏輯給出近似關系。
只考慮最簡單的同質半導體P、N型摻雜形成的PN結情形。PN結形成的內生電場兩端電位勢差V ，即為開路電壓VOC ，其與P、N型載流子密度np 、ne 及對應的擴散長度成正比。假設半導體本征原子外圍電子平均吸收光子能量為Δε= hν（即為能帶理論中的能隙Eg ），產生激發躍遷，PN結電場區寬度為d，PN結區內電場可近似為平板結構，V = d *E = d *σ/ε0 ε,其中E 、σ、ε0 ε分別為PN結區電場平均強度、等價單位面積電荷密度、半導體材料的介電常數。
開路時內生電場對光生載流子做功即為積累電能（單位面積電勢能）：
Φ=σV= d *σσ/ε0 ε（10）
單位面積光照功率W（J/s），單位面積PN結半導體內能變化E（J/s）近似為N個電子吸收光子的所增加的高位激發能，即：
E =∑hν= N Eg +R (11)
(11)式中R為產生躍遷激發的N個電子吸收光能所貢獻的無序熱運動能（J/s），Eg 為平均躍遷能級寬度(即價帶與導帶間的能隙寬度)。利用公式（4）、(5)則
η=Φ/W =σV /W = d *σσ/ε0 εW (12)
β=Φ/E =σV /（N Eg +R）= d *σσ/ε0 ε（N Eg +R）(13)
如果吸收光能產生量子躍強的電子所貢獻的無序熱運動能R忽略不計，則（13）變為：
β=Φ/E =σV / N Eg = d *σσ/ε0 εN Eg (14)
凝聚態物體原子中電子吸收光子躍遷，總是有熱能產生的，量子效率總是小于100%的；除非是理想晶格結構、又是單色光，才有可能光能全部變為量子能級內能，（又可以以激光的形式釋放出來）。
2.2.2.2 光照與物體結構共同作用而產生的載流子有序作用場
①兩種不同材料性能無隔離接觸面，如果形成超薄（0.5—2nm左右）準二維面高勢壘，如果光子能量、勢壘、兩種材料電子吸光躍遷能級及能級差匹配，如圖四示意，存在界面附近一種材料（如M1）的結構單元外圍電子吸收一個光子（hν）直接越過勢壘量子躍遷到另一種材料（如M2）的更高能級（導帶），形成界面附近的有序量子效應，產生積累有序勢能（電能）的效果，這種由超薄穩定薄膜（一般為絕緣帶體）形成的準二維面高勢壘（M1-I-M2結構），可以稱為“量子電子泵”，在光照作用下，起到“泵抽電子”、光致發電的作用。光電池電壓V = E22—E12 。這也適用于光照面為半導體（M1）、背光面為金屬（M2）的MIS情形。
PN結是一種空間結構更寬的“量子電子泵”。
②超薄金屬薄膜（或薄片）、半導體或其它導電薄膜準二維結構，在光線垂直照射下，薄膜兩邊形成電位勢，用導線接通回路即產生光電流，如圖五所示。
以金屬薄膜為例，光子動量=h ，垂直于薄膜平面，能量Δε= hν= pc ，對于微納米級薄膜結構，反射光極弱，光子動量與能量，幾乎被薄膜電子與晶格吸收或透射，一個電子吸收一個動量=h光子，則獲得沿光線方向的動量=h，產生沿背光面方向移動的有序勢，大量電子同時吸收同方向光子得到沿光線方向動量即產生宏觀有序電位勢能。準二維超薄薄膜受平行光垂直照射，是人工通過器件幾何結構實現宏觀量子效應的經典方法。下面用簡單的方法，分析光電流電壓與薄膜材料及光功率的關系。
ΔW為單位時間單位面積內光照能（J/sm2），對應于ΔW/c 動量流（薄膜表面光壓）(N/m2)，當系統達到穩定均衡時，可以進行統計平均運算。假設導電薄膜（片）的載流子（這里只考慮電子）密度為ne ，薄膜厚度為d ，則單位面積光壓（或動量流）ΔW/c相對與每個電子受力F為ΔW/c ne d ，即 F =ΔW/c ne d (15)
連續均勻光照下，薄膜中自由電子相當于受到一個沿光線方向均勻電場強度E的作用， E = F/e =ΔW/c ne de (16)
則光照下電子有序移動形成薄膜兩邊的電位勢差V（即開路電壓）為：
V = Ed =ΔW/ ne ce （17）
V的這個統計近似，與薄膜厚度d無關，可以理解為光子對載流子的沖壓有作用尺度（深度）限制。分別取ΔW ～1000W/ m2、e為1.6 * 10-19 庫侖、c為3*108m/s ，則V ～2*1013/ ne 伏特，對厚膜來講（厚度500—1000納米以上）尤其是金屬材料膜片，太陽光光照引起的光電壓很小。
但在30nm＞d＞0.1nm 超精細薄膜區間，直線光照的量子效應凸顯，(15)（16）（17）等近似式不再適用，一維平行光子P與準二維晶格結構中的電子e的時空作用點（交集）更為明確，海森堡測不準原理表明電子在平行與光子Î方向上有更大的動量，V 可以達到伏特數級。超薄薄膜的電子吸光有序移動，可以表現出量子躍遷的效應，即一個電子可以吸收能量為hv =V的光子，實現從薄膜前面到背光面的直接“量子躍遷”（能級差由光輻射作用產生）。對半導體材料，薄膜在100—500nm厚度尺度，V 也可以達到伏特數級。這是由可見光量子能級所決定的。這也是半導體體晶格結構中，超薄的分割二維界面（薄層），起到“量子泵”作用機理的另一種論述，實際上也是下文中所述的薄膜電池疊層超高效耦合連接的微觀機理論述。
同樣，可以估算閉路電路ISC 。設垂直穿過薄膜單位面積的電流密度為JSC ，單位面積光照動量（光壓）ΔW/c ，全部轉化為自由電子沿光線方向的有序動量，則JSC 為：
JSC = e nep/me = e ne/me *ΔWd nr/c2 ned = eΔW nr/c2 me (18)
ΔW ～1000W/ m2、e為1.6 * 10-19 庫侖、c為3*108m/s 、電子質量me 為9.1*10-31kg 、nr為導電材料的折射率，則JSC 約為1.95*10-3nr安培，簡單近似公式是合理的。由于這種結構金屬材料光熱效應明顯，光電流與定向熱擴散同效。
2.2.2.3 超級晶格超級躍遷結構
大量電子吸收光子產生宏觀有序移動，是宏觀量子效應表現。從能量轉換效率來講，宏觀有序量子效應與宏觀無序熱效應，是兩種完全不同的物質能量狀態。一般來講，宏觀有序量子效應，是可逆過程，只有物質宏觀有序勢，才可以變為有用能。對光電池來講，電池材料吸光電子的宏觀量子效應程度，決定電池的光照發電效率。這正是前面公式（1）、（4）、（5）等所含的主要意義之一。
不同均勻晶格材料原子外圍電子的能級差異很大，兩種材料（半導體或金屬等）之間均勻無間隙界面（可以是準二維或準一維結構），實際上形成一個能級或電位差異V的宏觀有序結構，即可能形成低電位材料界面附近電子同時吸收能量hν≥V光子，產生集體宏觀定向躍遷的情形，即2.2.2.2 節①所論述的、圖四所示意的情形。如果這種宏觀量子界面在納米尺度上連續存在，如圖五、圖六所示，即為本節所論述的超晶格結構。
圖五所示的，為（準）二維界面超晶格結構，由不同薄膜材料以均勻晶格結構、層層無間隙疊加而成。每種材料薄層厚度在0.1nm—100nm（有些材料單層薄膜可以更厚一些，更多材料不宜太厚）之間，保持均勻晶格結構；薄層之間界面清晰平順。圖五所示的，包含更多的有序結構內容，如材料每層厚度沿所示光線方向梯度增加，材料可以是兩種材料A和B的ABABAB連續疊加結構，也可以是一種材料由超薄穩定隔離膜(厚度0.1—2nm)I準二維膜隔離的AIAIAIA連續疊加超晶格結構。當然也可以是三種以上合適晶格材料的均勻疊加結構。這種時空結構，形成一個可能促使原子外圍電子連續有序躍遷的超級量子電子泵。
圖六所示的，一個寬禁帶半導體均勻晶格材料內部鑲嵌另一種準一維半導體導電材料（直徑d小于500nm甚至小于100nm，100nm≥d≥1nm）的超晶格結構。當然也可以是一種相對窄禁帶半導體均勻晶格材料內部鑲嵌另一種準一維良導體（如活性金屬）納米線超晶格結構。準一維納米線材料在體形半導體材料內無間隙密實鑲嵌，并保持自身準一維均勻晶格結構，準一維納米線可以是平滑彎曲的，納米線間距離是d的10—100倍以上。染料敏化太陽能電池與鈣鈦礦結構太陽能電池的核心結構實際上是這種結構，這里（包括后面的論述）事實上給出了染料敏化太陽能電池與鈣鈦礦結構太陽能電池的本質機理或理論基礎。
無論是準二維平面附近還是準一維納米線附近的晶格原子外圍電子，均對（垂直）入射光子產生強烈吸收作用，這是四維時空作用矢量同向有序選擇作用的必然結果，是產生宏觀量子效應的時空結構。低電位電子吸收能量hν≥V光子，從一種材料時空邊界，“量子化”躍遷到另一種高電位材料時空邊界。
對圖五所示的超晶格結構形態，在持續光照情況下，如果界面兩邊的電位差Vij小于可見光光子能量hν（1.55—4.12eV），則各界面之間存在電子協同接力吸收光子躍遷的可能，相當于一個電子從正面連續不斷移動躍遷到背面產生光電流，形成完全有序的宏觀量子效應，使超晶格薄膜結構入射光面與背面的電位勢產生最大電位勢差Vmax =ΣVij ≤ hνmax/e ≈4.1V 。只要有足夠的光生載流子密度，則這種超晶格甚至有可能使所有光子能量全部變為電子宏觀有序能，光電轉換熱能損失很小，作為光電池其轉換效率可以非常大。
對于圖六所示的超晶格結構形態，體半導體與納米線（所有納米線可以像圖六所示互相連接作為電源的一個電極）形成確定的電位勢差V，大量電子參與有序躍遷移動，也可以形成很大的宏觀量子效應電流，光電轉換效率也很高。如果納米線密度夠大，合適的V日光（垂直）照射，可能使納米線鑲嵌的超晶格結構光電流密度達到100mA甚至更高。低位電子吸收能量hν≥V的光子，產生空間有序躍遷移動，形成體半導體與納米線并聯結構的統一電位勢差V。
2.2.3 能帶結構機理描述
本小節就傳統的能帶理論對光電池的理論機理解釋，與本文的光電池理論機理的關系等，進行簡單地論述。
能量理論是薛定諤方程在固體晶體應用中，解集的一種描述，是波矢空間（時空對應的倒易空間）方程解的幾何描述分析。能級是波矢的函數（偶次方關系），晶格結構的空間周期性，造成外圍電子能級的密集疊加成間斷的連續能帶結構。能帶之間的間隔為禁帶或帶隙，電子按泡利不相容原理與費米統計法則由低位向高位排列分布，滿帶為價帶，最高能級的價帶以上的不滿帶或空帶為導帶。材料晶格結構中，存在不滿導帶的，為金屬材料，所有能帶為滿帶或空帶的，為半導體或絕緣體。費米面是T=0時被電子填充（占滿）能帶與無電子占據能帶間的界面，對金屬自由電子來講費米能級EF是T=0是電子占據的最高能級。
費米統計分布公式： f(E)= 1/(e(E－EF)/kT+ 1)(19)
其中，f(E)為E能級被一個電子占據的幾率。當E=EF 時，f(E)= 1/2 。
導電中的電子能量E是可以連續變化的，對應位移空間即是可以“在晶格之間自由運動的”，價帶中的低能電子吸收光子能量躍過禁帶寬度Eg達到導帶成為光生載流子。光生載流子的有序移動（即產生電位勢，成為光電池發電）需要有類似PN結的內生電場存在。
對于圖五和圖六所示的連續疊層或內鑲納米線超晶格結構，從能帶理論近似的角度來講，位移空間一維或二維的有序分割，相對于波矢空間導帶、禁帶、價帶寬度的有序變窄及波態加密，原寬禁帶（或導帶）中間產生新的能級（或窄禁帶），電子吸收光子產生空間有序躍遷的幾率大增，因此這類超晶格成為高量子效應的高光電轉換效率的光電池（結構）。這種能帶理論近似解釋，完全與本文前述的光電池理論機理一致、相符。
2.2.4 光電池材料吸收光譜的均衡匹配
陽光是全譜線光線的集合，其中紅外光能幾乎占到總光輻照能的50%。而不同材料與結構的吸收光譜不同，要達到對太陽光能的充分吸收，并產生更多的宏觀有序的量子效應，疊層材料的匹配是關鍵。
晶體硅的禁帶寬度Eg約為1.12eV，非晶硅厚膜Eg約1.6—1.8 eV（3nmEg約2.0 eV，2nmEg約2.5 eV），微晶Eg約介于二者之間。其它常用材料，如Ge的Eg約0.67eV，GaAs的Eg約1.43eV，SiC的Eg約2.2—2.4eV，PbS的Eg約0.34—0.37eV，ZnO的Eg約3.2eV，TiO2的Eg約3.0eV ，PbSe的Eg約0.27eV ，CdTe的Eg約1.45eV，SiO2 約6-8eV ，Al2O3 約8eV，ITO約為 3.75-4.0eV，SnO2（透明導體）約（3.57-3.93）eV，Mg F2 約11 eV 等等。
對同質材料來講，晶格結構確定時，納米尺度是改變Eg的有效手段。2.2.2.3節中的超晶格結構，正是吸收光譜全譜線系列匹配的最優形式，只有這種超晶格結構，才可能產生電子全譜線吸收光子進行超級量子躍遷的宏觀有序量子效應。
3.提高光電轉換效率的關鍵工藝技術
3.1 時空結構
材料的結構決定材料的性質，誘導材料產生高效宏觀量子效應的空間有序結構，可以稱之為材料的“時空結構”。準一的納米線、準二維的納米薄膜，與來自“其它維空間”（垂直于納米線、或垂直于納米薄膜平面的）光子，組成超有序時空結構，這是常態下產生宏觀量子效應的基本條件。（本文前面對此有過簡單論述。）
分別以p、e、s 代表光子、電子、晶格聲子的波矢，準二維平面納米薄膜結構和準一維納米線晶格結構的聲子波矢與平行光呈垂直關系，即s⊥p，平行光與聲子的作用完全被抑制，光反射也幾乎為零，最大限度的增加了電子吸收光子產生p 方向有序運動的機會。這正是準二維平面納米薄膜結構和準一維納米線晶格結構光電效應超強的原因。
本文圖五、圖六中所示的超級晶格結構，尤其是圖五所示的納米薄膜疊層厚度（幾何）梯度增加變化結構，意味著即使在光子p 方向上，也構造了能量梯度的空間協調關系，波矢在光子p 方向的傳播，形成在不同厚度薄膜內的波長或能級呈梯度分布的時空結構，這進一步增強了這種材料結構的時空有序性及強關聯性，電子吸收光子產生的宏觀量子效應更強。圖六所示的納米線結構，如果納米線本身的直徑d呈光子p 方向的（幾何）梯度分布，也會產生同樣的時空效果。
在垂直于光子p 的方向，連續梯度分布均勻平面薄膜或納米線，假設電子波矢e 為
e = e∥+ e⊥，則薄膜或納米線上電子吸收光子e∥由0 變為 e∥= p （20）
大量電子全吸收光子產生同一p 方向的宏觀有序能態，光子能量的熱能損耗很少或無。也就是說，理想的超級晶格結構，可能達到100%的光電轉換效率。
3.2 誘導更多光子電子有序運動結構機理與光子電子泵
誘導光子、電子產生有序運動與作用，減少反射或無規熱運動損失，是提高光電效率的前提條件。準二維平面納米薄膜結構和準一維納米線晶格結構，是誘導光子、電子產生有序運動與作用的基本時空結構。在此結構基礎上，進一步加強時空結構的有序性，會產生更強大的宏觀量子效應，進一步增大電子吸收光子產生有序電位勢的效率。
以如圖五的納米薄膜有序結構為基礎，再增加不同薄膜層的折射率nr遞增、帶隙Eg 遞減、（甚至再匹配電導率б遞增）等材料性能空間有序排列結構，將更進一步地增加光子電子“前行”與電子吸收光子的幾率，甚至可以達到誘導絕大部分光子電子有序運動、電子吸收絕大部分光子產生宏觀有序電能的效果。
納米薄膜厚度幾何梯度遞增與折射率梯度遞增，是誘導光子前行減少表面反射損失的有效工藝手段，厚度匹配起全光譜耦合與增透作用，折射率幾何梯度遞增起到吸聚光作用（垂直光透射率最大），前端薄膜超精細疊層結構（超晶格層）又對后端薄膜界面的反射起到折返減反的作用（有全反射效應），這是典型的誘導光子透過的泵抽結構。下表為部分材料的折射率。
常用材料的折射率nr
序號
材料
折射率
備注
1
空氣
1.0003
2
水
1.333
3
MgF2
1.38
4
玻璃
1.45-1.7
5
聚乙烯
1.51
6
金剛石
1.76-1.77
7
Al2O3
1.76
8
NSi
1.80-2.5
9
SiO2
0.59-0.67μm薄膜
1.6 -1.7
2.086-2.127
薄膜厚度改變nr
10
ITO
1.68-1.80(薄膜2.05)
微米級厚膜
11
ZnO
2.004
12
鉆石
2.417
13
TiO2
2.55-2.76
14
SiC
2.64-2.67
15
Si
3.41-3.44
16
Si3N4
高效節能電機范文3
電子計算機技術的高速發展以及通信技術的日益發達，讓我們的信息環境得到很大的提高。目前，互聯網的使用比較廣泛，普及程度也越來越高，因此可以說互聯網是我們獲取信息的一個重要的途徑。高校電子閱覽室的設立為師生獲取信息資源提供了很大的便利，已經成為高校的文獻信息服務中心。和傳統的紙質書籍相比，電子閱覽室的優勢更多，其不僅資源豐富，而且體積小。在更新以及傳遞的速度上，比傳統的紙質書籍快很多。此外，電子閱覽室讓讀者的閱讀不再受時間以及空間的約束，顯得更為方便，因此得到了大學生的歡迎和青睞。電子閱覽室是大學生學習和閱讀的一個重要的領地。但是，筆者在對高校的電子閱覽室的使用狀況進行調查后，發現不是所有的學生都能很好的使用資源，將電子閱覽室作為學習的場所。反之，有的大學生在電子閱覽室并不學習，進行上網、打游戲等，有的沉溺于網上聊天，有的看電影，因此不僅讓電子閱覽室的功能沒有得到發揮，更影響了自身的學習，也給學校的管理帶來了一些問題。為了對讀者的閱讀需求進行了解，加強對電子閱覽室的管理以及對大學生進行引導，筆者在高校電子閱覽室進行深入的調查和分析，下面就將自己的調查和分析結果介紹給大家。
1 大學生對高校電子閱覽室資源的使用狀況
本次調查使用的是讀者問卷和實際抽查的方法，而調查的對象則是廣東一所高校。問卷的內容主要有：（1）娛樂。（2）完成學業。（3）查閱資料和文獻。（4）上網瀏覽新聞，擴充自己的知識面。一共有548份調查被發放了出去，并且全部都回收了回來。
學生的年級結構以及原因的分析。我們從調查中可以看出，電子閱覽室的主力軍是大一學生。而這些大一新生占到問卷的50%左右。經過激烈的高考以及辛苦的高中生活，新生們在進入校園后得到了身心的放松，學習任務不再那么沉重，學校的管理也不像高中那樣嚴厲。帶著一份好奇心進入校園后，這些學生開始對自己的學業不是那么的重視，因此，在網上看電影，打游戲的狀況比較多，電子閱覽室里大一的學生比較多。而我們也發現，大二和大三的學生比較少，比例急劇下降。大二學生占到14%左右，而大三占到12%左右。而出現這一狀況的原因是學生的好奇心在慢慢的消失，有的學生開始關注于自己的學習，而有的則購買了自己的電腦。到了大四，學生到電子閱覽室的比例升高，這和做畢業論文有著很大的關系，學生需要查閱資料，了解當前的學術動向等。
2 電子閱覽室的有效利用率偏低
電子閱覽室的有效利用率偏低主要和以下因素有著很大的關系。
2.1 管理方式不合理
高校的電子閱覽室中，打游戲、看電影的情況比較多，而查閱資料和學習的人比較少，這一點我們在上面也提到過，也就不在贅述。
2.2 讀者對電子閱覽室的了解比較少
目前，許多的大學生對電子閱覽室的了解很少，造成這種狀況的原因有：（1）對電子閱覽室的功能沒有做到全面的了解，查閱能力欠佳。（2）管理人員的引導工作沒有做好，宣傳工作也欠佳，比如：宣傳和介紹電子閱覽室的功能以及如何使用等。因此，許多的大學生對電子閱覽室的功能還處于一個比較模糊的狀態。
2.3 管理人員的素質有待提高
目前高校電子閱覽室館員的素質有待提高。有的人員缺乏責任心，對工作麻痹大意，不積極主動，認為管理工作無足輕重。同時，缺乏專業素養，存在職責不明，責任不清的問題。因此，亟需提高工作人員的素質，建立一支高素質的人員隊伍。
2.4 電子文獻的種類不夠豐富
許多學校由于經費不足等原因，因此沒有針對本校教學特色而建立學科數據庫。另外，一些現有資源的，沒有得到急時的整理和收錄，比如，隨書光盤。這樣，館內資源的就會閑置和浪費。這對文獻信息資源建設非常不利，信息服務的質量也會下降。
3 提高高校電子閱覽室服務質量的對策
3.1 滿足不同年級學生的需求
在上文的分析中，我們可以對高校電子閱覽室的主要群體進行分類：（1）大一和大二的新生。這些學生主要是上網娛樂，打游戲，看電影等，當然也有學生以學習為主。（2）大三和大四的學生。這些學生在網上主要是查閱科技文獻，為自己的論準備。（3）考級學生，大學生要考各種各樣的證書，因此考級學生不容忽視。因此，高校電子閱覽室要從不同的群體出發，制定出不同的應對措施。
針對大一和大二的學生，電子閱覽室要增加數據庫內容，引入一些時效性強的電子書籍，比如：計算機軟件類的電子書籍，這樣學生就會獲得到和學業有關的對口服務資源。
有的學生沉溺于網絡娛樂和消遣，這時管理人員要進行正確引導和管理。對學生進行督促，讓其充分利用電子閱覽室的資源，使用的方法有：斷網、屏蔽等。目的只有一個：杜絕過分的娛樂消遣活動，讓學生將時間花到學習上來。
針對大三和大四學生，要豐富電子館藏資源，在電子書籍、文獻檢索以及網絡資源數據庫上多下功夫。此外，還要深入挖掘特色資源，構建特色數據庫。比如：本科學位論文庫。
對于考級學生，電子閱覽室要對數據庫進行及時的更新，對學生的需要舉行及時的了解，比如：英語四六級考級、計算機一級、二級考級、公務員考試、社區考試、政法干警考試等。這樣數據庫的針對性才會更強，才會滿足不同學生的需要。
3.2 提升管理人員的素質
館員的角色定位。21世紀是電子技術高速發展的時代，也是信息爆炸的時代，高校也緊跟時代的趨勢，電子閱覽室引進和購買大量的電子資源供學生和老師使用。因此，電子閱覽室的服務功能以及范圍都在不斷的擴大，在此情況下需要工作管理人員對自己進行新的定位。管理員首先應該是知識館員。其次要是信息的館員，不但要對師生進行信息服務還要對信息進行組合和再造。最后，由于電子資源的引進，要對讀者進行指導，引導其如何對這些大量的網絡信息進行利用。
對于一名電子閱覽室管理的工作人員來說，首先要解決思想上得到問題，轉變工作觀念，正確調整自己在工作中的角色。高校在招聘工作人員要慎重，提高門檻，注重專業技能的同時，在員工上崗前對其極進行有效，細致的崗前培訓。在員工工作過程中，單位要創造機會，創造條件，抽出時間對工作人員進行培訓指導，增強管理人員的工作能力。電子閱覽室管理對工作人員有一定的素質和數量要求。有的電子閱覽室在這方面的人才很少，這就需要增加人員。此外，有的工作人員的專業素養也值得懷疑，對電子閱覽室管理工作沒有深入的了解，認識只停留在表面，因此工作做不到位。因此，在高校為人員創造培訓的機會上，管理人員應積極主動參加培訓，學習系統的管理知識，做到對專業知識的精通和熟練運用。管理人員還要轉變角色，提高認識，在工作過程中兢兢業業，用職業道德規范嚴格要求自己，不麻痹大意。
此外，工作人員要刻苦鉆研，總結一定的技巧，并在同事之間相互交流，取長補短。每日對自己的工作進行總結，做到“三省吾身”，不斷反思自己的工作在哪些方面做得好，哪些方面有缺陷，是否做到管理的科學，有效，無誤，遇到問題不要逃避，也不要否定自己，要有信心，并積極改正，使自己的工作再上一層樓。在反省的同時，管理人員要充實自己，及時給自己充電，以跟上工作需要。平時要加強學習，廣泛的閱讀管理方面的書籍和資料，并牢記于心，應用于實踐之中。
3.3 完善管理制度
完善管理制度，將一切行為圈定在制度之下。“無規矩，不成方圓”，電子閱覽室管理要規范化，采取一系列措施保證工作有序，合法。電子閱覽室管理走上制度化要求是潮流所趨，也是這項工作得到優化的重要前提。這些制度包括：工作人員考評制度；人事行政管理制度等。
高效節能電機范文4
筆者從大量實踐經驗和相關案例分析，歸納總結后認為減少供配電線路的電阻應從以下幾個方面入手：（1）優選導線類型，盡量選擇電阻率較小的導線，以銅芯導線為較佳，盡量少選鋁芯導線。（2）合理規劃供配電線路走向，避免出現迂回送電等問題。供電線路敷設過程中藥盡量走直線避免走彎路；要盡量將配電變壓器布設在負荷中心位置，減少供電半徑，降低電能輸送距離。（3）合理增加導線截面。增加導線截面勢必會增加導線成本，但要充分考慮后期導線運行情況，要結合線路損耗等方面進行綜合考慮。尤其對于供電距離較長、供電負荷較大的導線，應在滿足電流載流量、熱穩定、繼電保護配合以及電壓降等特性的基礎上，優選大一級界面的導線進行供電，以降低運行損耗，達到節能降耗的目的。
2電氣照明系統的節能技術措施
據一些統計文獻資料表明：照明用電約占全國總用電量的11%以上，其中居民照明約有70%以上依然采用低效高能耗的燈具，比高效節能燈具大約要多耗電50%以上。由此可見，建筑電氣照明系統具有非常強大的節能降耗潛力。
2.1優選高效節能光源要根據使用場所、面積等因素，合理選擇光源。高壓鈉燈雖然其發光率最高，但由于其存在色溫低、光色偏暖等問題，同時顯色指數只有40-46之間，因此，通常用在路燈場合。建筑物內部應優選T5、T8等緊湊型熒光燈、LED節能燈、金屬鹵化物等等高效節能光源，以達到節能降耗的目的。
2.2采用高效節能的燈具要從效率、配光等方面，優選高效節能的燈具。建議在滿足眩光限制要求的基礎上，應優選直接型燈具，同時室內燈具的效率宜大于70%，室外燈具效率宜大于55%。要結合照明場所的功能結構，優選控光合理的燈具。盡量采用電子鎮流器，其除了具有啟動電壓低、噪聲小等優點外，還比常規電感鎮流器功耗要低50%-75%，節能效果非常明顯。優選燈具控制設備，開關設備、附件等應優選低能耗、高光效、無頻閃等優良功能的光源用電附件。
2.3采用高效節能的照明控制系統根據照明場所功能需求，合理設計高效節能的照明控制手段。應充分結合Internet、GPRS等通信手段，結合現場總線控制技術、網絡地址控制技術等，按照經驗和照明功能，根據各種不同的“預設置”控制方式和控制手段，對不同時間段、不同場所的光照度進行準確可靠調節管理，實現舒適照明、智能照明和節能照明。
3建筑電氣動力設備系統的節能措施
要充分統計動力設備負荷容量，合理采取變配電中心集中補償、就地補償等技術手段，提高供配電系統的功率因素，降低有功損耗。要結合建筑電氣動力系統的設備負荷、功能等，合理選擇變頻節能調速、軟啟動等節能降耗控制手段。通過變頻器、軟啟動器等控制設備，根據電機運行工況，智能自動調節電機輸入電源頻率，以達到隨系統中水壓、氣壓等負荷波動而及時調節，確保電機設備工作在高效工況區，達到節能效果，同時降低啟動電流減少啟動電流對電機等設備的沖擊。
4結束語
高效節能電機范文5
[關鍵詞]螺桿泵 電機直驅 節能
中圖分類號：TM33 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）02-0000-01
一、電機直驅系統應用情況
1、電機直驅螺桿泵系統應用情況
截止2014年9月底，我礦在用螺桿泵直驅共141套，歷年各廠家安裝數量見表1
2、直驅系統節能情況
2013年，直驅系統與普通驅動裝置在同井況下可對比120口井。120口井普通驅動裝置平均額定功率17.21Kw，直驅系統平均額定功率19.33Kw。節能效果對比見表2：
直驅系統與普通驅動裝置對比平均有功節電率達到25.66%，節能效果較好。
二、電機直驅螺桿泵地面系統的評價
經過5年的試驗與應用，電機直驅螺桿泵地面系統有了進一步的完善，現對各家進行比較說明：
1、 三個廠家在原理方面對比情況見下表3
2、控制柜
三個廠家控制柜的對比情況見表4
3、管理方面：
三個廠家的直驅系統，都沒有皮帶、減速箱兩部分，調參不需要更換皮帶輪、皮帶，以及定期更換齒輪油等，都具有先進的防反轉與軟起軟停功能，有效的降低桿斷、桿脫等現象，避免不安全因素，現場管理非常方便。
系統都具有面板顯示各種參數功能，顯示參數有電流、電壓、轉速、扭矩、功率，耗電量等，測試方便，基本滿足了正常生產需要。
密封方式采用機械密封，東達生產的在電機上端，如需更換或維修，只需停機鎖緊封井器后就可以進行更換和維修操作；承壓能力達到2.5MPa，承載軸承獨立于電機下部，采用油液，可以隨時觀察液面，避免軸承燒壞。利于維護、無噪音，壽命長。
4、調參方面：
調參時操作人員即可用鍵盤，也可用電位器旋鈕方便調節運行轉速。操作簡單，安全省時。
5、節能效果對比
二個廠家的直驅系統在同井況下節能方面的對比見表5：
通過對比東達的有功節電率較大，節能明顯。另外兩家，由于可對比的井數較少，效果待觀察。
7、壽命對比
東達最長運轉1505天，采研最長運轉1213天，潤裕最長運轉988天，目前都在正常運轉，實際使用壽命有待進一步觀察。
三、經濟效益分析
1、一次性投入
以東達為例：電機直驅地面系統單井一次投入8.054萬元。
而目前普通驅動裝置及變頻控制柜的價格為：L3、L4、L5型驅動裝置平均：3.802萬元，變頻控制柜平均價：4.032萬元，合計：7.834萬元
一次性成本多投入0.22萬元（7.834-8.054=-0.22萬元）
2、節能效益
電機直驅系統與普通螺桿泵對比，節電率達到26.69%。而普通驅動裝置螺桿泵平均日耗電9.181x24=220.34 kw.h；那么電機直驅系統比普通螺桿泵平均日節電220.34x26.69%= 58.81 kw.h，年節電21465.19 kw.h ；（按0.5717元/kw.h計算，）節電約1.227萬元。
電機直驅系統與普通螺桿泵驅動對比，平均單井年節約1.007萬元。
3、社會效益
（1）提高生產安全可靠性，消除安全隱患；
（2）高效節能，節省了電力資源；
（3）減小了噪音對環境的污染。
四、結論
1、電機直驅系統安全可靠，不易發生安全事故；
高效節能電機范文6
這是湖南省澧縣觀音港泵站采用高效節能電機后明顯的變化。3年前，湖南洞庭湖水利工程管理局偶然在國家發展和改革委員會與環境保護部環保產品推薦目錄上，得知一種新型水利專用節能電機在武漢問世。新型高效節能電機的采購使用使得泵站節能率達到3%以上，綜合節能達到15%以上。
“如果我國電機系統整體效率提升5%，每年節約的電量就相當于1～2個三峽電站的發電量?！敝袊咝щ姍C國家標準主要起草人趙躍進告訴《中國經濟和信息化》記者。
這不是夸大其詞。電機作為拖動風機、水泵、壓縮機、機床、傳輸帶等各種設備的驅動裝置，廣泛應用于工業、農業、交通、市政等多個領域，是耗電量最大的終端設備。電機耗電占全社會總用電量的64%、工業用電的75%。
高效電機推廣可追溯到2008年。我國于2008年將電機系統節能列入國家十大節能工程之一，2009年又把高效、超高效電機應用列入惠民工程，2010年6月2日下發通知稱，將高效電機納入節能產品惠民工程實施范圍，使高效電機的市場推廣備受關注。
尷尬的局面是，雖然高效電機已經推廣上市多年，但是高效電機并未完全融入到市場里，現階段高效電機占比仍比較低。“我國高效電機研發方面與國際水平基本保持同步，近年來技術進步非常樂觀，尤其是在電機效率上與國外不存在差異。但遺憾的是我們國家生產的IE3電機國內應用得太少，大部分用于出口?！眹鴥戎姍C專家唐任遠院士對記者說。來自工業和信息化部的統計稱，目前國內在用電機中高效電機占比僅為5%左右。
值得慶幸的是，這一問題得到了國家的重視，正在開展實施的全國電機能效提升計劃擬用3年時間，提升全國電機能效，促進電機產業轉型升級。
噬電電機
目前我國約有1億臺工業電動機、2500萬臺壓縮機、3000萬臺風機和泵。與發達國家比，平均效率低3～5個百分點，運行效率低10～20個百分點。電機年用電量已超過2萬億千瓦時。技術進步和政策激勵使發達國家的電機能效水平越來越高，我國與其差距也越來越大。目前，我國在用電機的21. 8%為20世紀60～80年代的J系列電機，74%為80～90年代的Y系列電機。近兩年，由于國家惠民工程的開展，YX3等低壓高效電機以及高壓高效電機推廣總量已達1000多萬千瓦，但與全國存量電機17億千瓦相比，只占很小的比例。
而低效電機更有50%節能潛力。但具備設計、生產、測試高效電機能力的企業只有30～50家。一些工業電機系統用戶對電機系統節能所帶來的經濟效益缺乏認識，或對進行電機系統節能改造的技術問題存在認識障礙，并且缺乏有效的信息平臺分享電機系統節能改造方面的成功經驗。中國質量認證中心經營發展處處長徐少山說：“低效電機的大量使用造成巨大的用電浪費。工業領域電機能效每提高一個百分點，可年節約用電260億千瓦時左右?！?/p>
我國已成為電機制造大國，掌握了高效及超高效節能電機生產技術，但從整體看，行業競爭力仍然較弱。電機用量大、能效水平低，制約了我國國民經濟的健康發展。在電機使用上，也存在著“大馬拉小車”的現象，高效電機的推廣與應用已經刻不容緩。
“高效電機能耗比普通電機低20%～30%，但我國高效電機現在市場占有率只有10%，在節能減排形勢越來越嚴峻的情形下，大力推廣高效電機，意義不可小覷?！壁w躍進說。
雖然國家公布了淘汰期限，但實施淘汰期限是由各地方或各行業主管部門確定的，而絕大多數地方或行業有關部門對落后設備的淘汰日期未做出規定，對在用淘汰設備的監督管理沒有法規作為依據，導致在用的J系列和JO系列電動機的淘汰情況并不理想。
升級難題
電機作為能耗大戶，已經受到了各界的廣泛關注。政府在2010年就開始出臺推廣高效電機的激勵政策，對高效電機實施財政補貼。目前，我國大部分地方仍在使用三級以下標準的普通電機，而成本被認為是其中重要原因。高效電機的生產，是在普通效率電機的基礎上，通過優化電機生產工藝、采用先進的轉子結構及優化的電磁場設計，使電機的工作效率提高。采用了新型冷軋硅鋼片并應用了新工藝，同時對銅以及相關材料的用料增加，使得成本較傳統電機平均高20%～30%，這被認為使得下游企業很難接受。
“不能只看初始投入！”西門子高級副總裁、驅動技術集團總經理林斌說。他指出，從整個電機的使用周期來看，初始購買、安裝和期間維護費用只占全部費用的10%左右，而運行所需電費將占到90%左右。選擇高效電機能顯著節省電費，長期來看其實更符合企業利益。他認為，節能意識和觀念問題同樣是目前高效電機推廣難的一個癥結。
而徐少山認為，除了高效電機價格高以外還有另一方面深層次的原因是，大約80%的電動機是作為風機、水泵和空壓機等產品的配套設備。設備生產廠商并不是產品的最終使用用戶，他們更關注產品的價格而非能效水平?！伴L期以來，電動機是一種典型的價格主導型產品，價格起了主導作用，而電動機的效率水平，則居于次要位置，甚至根本不被考慮。這也是企業生產高效電機的積極性不高，高效電機市場占有率低的主要原因。”徐少山說。
趙躍進除了肯定上述觀點外，還認為，中國目前工業用電的價格水平并不是很高，終端用戶對高效電機的購置成本和運行成本在全生命周期內的經濟性缺乏充分認識和了解，影響其購買高效電機的積極性，導致高效電機并沒有被用戶大量使用。
另外一些不得不考慮的因素是，企業更換電機可能影響生產的連續性；由于新老電機尺寸規格變化影響電機與設備的匹配；電機采購部門與使用部門之間存在協同成本；企業電機數量龐雜，更換麻煩，缺乏動力等。
破局之道
當前的首要任務是加快淘汰落后電機。按照國標《GB18613-2006》，規定自2011年7月1日起電機產業以能效二級（高效電機）作為強制標準，低于能效二級的電機不允許生產和銷售。而按照新的《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》國家標準，目前我國大批量生產的Y、Y2、Y3系列三相異步電動機也被禁止生產。
“禁止生產遠遠不夠，應制定在用低效電機淘汰路線圖，逐步淘汰在用低效落后電機，引導企業用高效電機替換低效電機。將電機列入淘汰落后產能督察范圍，對年耗電一定規模以上的企業開展測試，引導企業采用變頻調速等技術對電機系統進行改造。對仍在使用低效電機的企業執行懲罰性電價，使低效電機逐步退出應用市場?！睆氖鹿澞茈姍C推廣的節能服務公司項目經理李賀蘭說。
徐少山認為，除了強制性措施。還可以選擇工業基礎較好、技術實力較強、具有一定規模優勢的?。ㄊ校?，開展電機高效再制造試點。探索以舊換新、大宗用戶定向回購等機制，推動舊電機回收體系建設。加快再制造基礎能力和標準體系建設。組織開展電機高效再制造產品的研發設計。
工業和信息化部將推廣合同能源管理模式，整合專業節能服務公司、金融機構、第三方節能認證機構采用“零投入”的升級模式來幫助企業提升電機能效。
趙躍進認為，如果采用“零投入”這種模式讓節能服務公司可以根據企業要求，選用節能效益分享型等不同模式進行電機系統節能改造，能夠大大提高企業電機能效提升積極性。除此之外，他認為中央財政和地方政府要加大資金支持力度，把電機能效提升作為重點支持方向。
國際電機專家、瑞士top10創始人Conrad U. Brunner在接受本刊記者采訪時介紹了歐美一些國家推進電機節能的舉措，如美國1992年頒布了《能源政策法令》規定了電機的最低效率值；歐盟先后頒布了《耗能產品生態設計指令》和《能源標識框架指令》；美國從1997年開始強制推行高效電機，2011年又強制推行超高效電機；歐洲也于2011年開始強制推行高效電機，有效促進了電機能效水平的提升，效果良好。這些做法中國可以加以借鑒。
最新頒布的《全國電機能效提升計劃》中提到：2015年，中國將實現電機產品升級換代，50%的低壓三相籠型異步電動機產品、40%的高壓電動機產品達到高效電機能效標準規范；將累計推廣高效電機1.7億千瓦，淘汰在用低效電機1.6億千瓦，實施電機系統節能技改1億千瓦，實施淘汰電機高效再制造2000萬千瓦。
