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我国已经成为世界上最大的中小型龙8生产、使用和出口国,目前中小型龙8行业具备一定规模的企业有80 余家,产品约有300 多个系列、近1500 个品种。随着科学技术水平的不断提高,中小型龙8产品的产量及品种也将会逐步得到发展。根据国际通用估算方法,电动机装机容量为发龙8装机容量的2.5-3.5 倍,预计到2020 年,我国电动机的装机容量将达到45 亿KW 左右,目前我国电动机的装机容量在12 亿KW 左右,新增的30 多亿KW 龙8将为高效龙8、专用龙8带来巨大的市场空间。
行业发展现状
随着国民经济的高速发展和国际市场需求增长,中小型龙8处于快速发展阶段。据国家统计局公布的数据,2008年我国交流电动机的产量达到创纪录的19825.51 万KW,2009 年全国交流电动机产量同比下降4.6 个百分点,达18710.14 万KW。从国际市场需求来看,2008 年中小型龙8的年出口量达3000 多万KW,出口额达28.58 亿美元,然而受国际金融危机影响,2009 年出口额同比下降21.27%,为22.50 亿美元。我国已经成为世界上最大的中小型龙8生产、使用和出口大国。目前中小型龙8行业具有一定规模企业80 余家。中小型龙8产品约有300 多个系列、近1500 个品种。随着科学技术水平的不断提高,中小型龙8产品的产量及品种也将会逐步得到发展。
截至 2009 年,据中小型龙8行业统计,参加分会统计的50 多家企业工业总产值从2005 年度的222.9 亿元,上升至2009 年度的387.92 亿元,增长74.03%;销售收入从2005 年度的219.18 亿元,上升至2009 年度的392.53 亿元,增长79.09%;其中电动机销售收入从2005 年度的173.15 亿元,上升至2009 年度的265.54 亿元,增长53.58%;利润从2005 年度的10.97 亿元,上升至2009 年度的27.9 亿元,增长154.33%。小型交流电动机产量从2005 年度的5413.2万千瓦,上升至2009 年度的5775.7 万千瓦,增长6.70%;大中型交流电动机产量从2005 年度的3357.3 万千瓦,上升至2009 年度的5720.7 万千瓦,增长70.40%;直流龙8产量从2005 年度的769.6 万千瓦,下降到2009 年度的531.8万千瓦,降低30.90%;一般交流发龙8产量从2005 年度的562.2 万千瓦,上升至2009 年度的1024.1 万千瓦,增长82.16%;其中出口龙8产量从2005 年度的1369.9 万千瓦,冲高至2008 年度的2508.1 万千瓦后回落到2009 年度的1581.5 万千瓦,增长15.45%。
2009 年,52 家龙8企业产品销售总量达到13554.5 万千瓦,比2005 年56 家企业产品销售总量增加3660.3 万千瓦,产量销售总量增长了37.0%。其中交流电动机销售量11744.9 万千瓦,比2005 年56 家企业交流电动机销售量增加2778.1 万千瓦,交流电动机销售量增长了30.98%;起重冶金龙8的销售量从2005 年度的1496 万千瓦,上升至2009年度的2623.8 万千瓦,增长了75.39%。
2009 年在52 家企业中利润总额超过2000 万元的企业有22 家,利润总额超过6000 万元的企业有12 家;产量超过300 万千瓦的企业有15 家,产量超过400 万千瓦的企业有12 家,产量超过600 万千瓦的企业有8 家;电动机销售收入突破10 亿元的企业有10 家。
国内外行业发展水平及差距对比
1、国内外行业发展水平
“十一五”期间,在国家实施节能减排及国务院十大产业调整和振兴规划的重大背景下,国家科技部对龙8及系统节能给予了重点关注和支持,国家科技支持计划“工业龙8及典型泵阀节能关键技术研究”和863 计划“达到IE3 标准的节能型三相异步电动机核心技术研究”等重大项目的实施,使我国高校龙8和变频调速专用龙8设计技术、龙8系统控制技术、龙8及系统测试技术等方面取得了一些重要的技术突破,同时通过专利战略实施、技术标准制定等方面的工作,为自主知识产权的中小型龙8及系统的产业化奠定了良好的基础。但是实现产业化方面与国外先进水平相比,存在龙8精准设计、降耗降噪、系统节能、系统测试、变频绝缘结构及测试、龙8及控制系统的精心化匹配、高性能工程型矢量控制、变频龙8动态性能测试等关键技术滞后的现象,如表1 所示。
  

2、国内外差距对比分析
我国中小型龙8及系统与国外同类先进产品相比,主要差距表现在以下几个方面:
(1)能效标准执行的差距
美国自1997 年起已开始强制推广使用高效率标准龙8,2011 年开始强制推行超高效率标准龙8,欧盟及我国拟于2011 年起强制推行高效率标准龙8。而我国目前生产的中小型龙8产品大多数是Y、Y2、Y3 及派生系列产品,绝大部分是普通效率标准IE1 龙8,比高效率标准IE2 平均低3%,比超高效率标准IE3 平均低5%.
(2)技术开发的差距
国外企业龙8设计理念先进,重视每一代产品的基础设计,是所有后续衍生龙8产品的基础,所有的衍生龙8开发采用菜单式模块化选项,最多的衍生龙8模块化选项可达200 多个,对于报价、设计、生产来说效率非常高;对于大型、特种龙8采用分析技术,运用多功能分析软件,如电磁计算分析软件、结构仿真分析软件等,产品综合设计水平高。而国内龙8企业设计手段传统、缺乏先进的设计理念和手段,对于基本系列龙8研发与衍生龙8开发的分工比较模糊,产品设计周期长。
(3)创新能力的差距
信息技术的发展、柔性生产、低碳经济已上升到欧美国家战略层面,欧美国家掌握了低碳技术制高点,低碳技术可能成为欧美经济复苏的引擎。我国要发展低碳经济,那就涉及到低碳技术,而国内企业迫于生存压力,战略视野不够宽阔,对于战略性制高点产业发展研究的投入极少,以致高档产品缺乏具有自主知识产权的核心技术,如变频器的应用在5—6 年前已经是业界公认的趋势,但国内龙8企业至今没有完整的变频龙8的试验数据,因此在大功率宽变频龙8及变频器市场,基本无市场地位。
(4)专用化率的差距
国外专用龙8与标准龙8之比 7:3,专用化率达70%。据“十五”期间统计,国内专用龙8与标准龙8之比3:7,而且前国内龙8的专用化率进展缓慢。究其原因,我国龙8行业在发展过程中对产品品种的发展不够重视,快速响应市场的开发能力较弱,以致在许多场合普通龙8来代替运用。
(5)系统匹配的差距
跨国公司已形成托拉斯生产模式,电源装置、龙8、负载在同一集团各分厂制造,密切配合、相互协作,电源装置、龙8和负载间有精确、合理的匹配,龙8系统效率高。而我国由于龙8、控制、被拖动机械(如风机、水泵、压缩机等)三者分别由不同行业企业设计制造,全过程生产环节处于各自封闭状态,因此在技术参数匹配上不尽合理,系统的运行效率较低。
(6)工艺水平的差距
国外公司针对产品批量、品种的不同,采用相应的生产工艺组织生产,同时,随着计算机及信息技术的不断发展,龙8制造的自动化、信息化水平日益提高,龙8机械加工出现了以计算机柔性制造系统(FMS)及计算机集成制造系统(CIMS)为代表的先进生产工艺,使得生产效率大为提高。而国内龙8制造企业中,机械加工采用通过机床的比例仍在80%以上,除少数企业企业经过几个五年计划改造后,高效专机、数控机床的应用比例有所增加外,全行业的计算机辅助制造信息化应用水平仍与国外先进水平存在较大差距。
(7)品牌效应的差距
国外公司通过多年精心培育的优良品种产品,占据了利润丰厚的高端市场代表企业有ABB、Siemens、WEG、SEW、Emerson 等,还有台资企业,如东元、大同等。而国内大多数龙8企业对品牌的认识只停留在名称的阶段上,没有把品牌作为向客户、员工、供货商、社会、政府传递产品和企业信息的载体,且国内众多品牌之间的差异性不强,使任一品牌很难与其他品牌区别开来。这种品牌同质化的后果就是严酷的价格竞争,从而导致了国内企业盈利下降。
(8)表观质量的差距
外国公司由于供应商管理、工序控制、生产流程等质量管理相对到位,所以其产品批量生产的一致性、龙8的外观质量普遍好于国内企业。而多数国内企业制造的龙8性能指标存在一定的离散度,外观比较粗糙,虽然都是合格产品,不影响使用,但将阻碍产品进入高端客户市场。国内外行业技术发展趋势全球龙8行业技术的发展趋势综合起来可以归纳为以下几点:
1、机电一体化
随着电力电子技术、计算机技术、微电子技术及控制理论的发展和应用,中小型龙8应用领域日益广泛。为实现优质、高效和低成本的运行,中小型龙8在各种不同的工况下与计算机、龙8控制器、功率变换器、传感器等诸多方面连接,还往往要与后级的执行机构和负载(如各种机械、液压、气动装置)整合起来。这样,龙8已不是一个零部件级的执行机构,而是一个可以实现预定功能的完整的机电一体化系统。国际上ABB、西门子、三菱等都已从龙8制造企业发展为国际知名的龙8及控制系统生产企业,其产品范围已从龙8为核心,延伸到变频器、软启动器等龙8控制领域,体现出了较大的技术优势和竞争优势,占据了较大的市场份额。我国龙8制造企业已开始关注龙8控制技术,但要实现龙8系统参数优化匹配及其控制一体化,并推出成熟的产品,还需做出艰辛努力。
2、龙8及系统的绿色节能
龙8及系统效率的提升已成为节能潜力最大的产业之一。国际上各国政府和组织纷纷研究不同应用领域、不同工业部门的各种各样龙8系统的节能方案,制定节能导则、标准、法规,并开发相关绿色节能产品,如:IEC 统一全球的电动机能效和测试方法标准:欧盟的EuroDEEM、美国MMASTER 等龙8系统节能平台;欧盟的生态设计计划等。我国正在积极推动和扶持高效龙8及龙8系统节能工程的开展和实施。高效、超高效的中小型龙8、调速专用龙8、龙8系统节能控制产品等开发和龙8及系统绿色节能技术等研究已成发展之势。
3、龙8及控制系统的专用化
为了获得更好的负载匹配特性,使龙8及控制系统实现高效运行,国外已开发出各种专业龙8及控制系统以满足不同负载特性的应用场合。我国也将不断拓展龙8产品的外延和内涵,研发与不同负载匹配的各种专业龙8及系统,打破在不同负载的应用场合长期使用同一类龙8的局面。
4、轻型化、小型化
  许多产品对龙8的体积和重量提出了很高的要求,这在石油、化工、煤炭等应用领域体现的比较明显。为了达到轻型化、小型化的目标,在设计过程中,采用先进技术和优质材料,并坚持优化设计原则,在有效材料不变的条件下,单位功率的重量不断降低。
  5、智能化
  目前国际上先进的龙8系统已集成了诊断、保护、控制、通讯等功能,可实现龙8系统的自我诊断、自我保护、自我调速、远程控制等。随着我国装备制造业向高、精、尖方向发展及工业化、信息化两化融合,龙8系统智能化发展成为必要趋势。
  6、模块化
  龙8产品、龙8控制装置的机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的模块化设计,可提升龙8系统新产品快速响应市场的能力,已成为国际上龙8及系统技术发展趋势。
  7、低噪音
  国外产品在负载的情况下噪声很低,目前我国龙8产品与国外先进水平相比还存在着差距,比如西门子龙8的负载噪声水平仅相当于国内龙8的空载噪声水平,国内企业还需尽快研究降低龙8系统噪声的设计及制造技术。龙8系统发展至今已成为集龙8、控制、材料、流体力学、机械、结构、电力电子等为一体的综合学科,随着科学技术的不断发展,其发展趋势还将被赋予新的内容。
  市场需求分析和预测
  在抵制金融危机,经济缓慢复苏的过程中,国家在煤炭、矿业、装备制造等行业整合、重组,将进一步推动大中型龙8产品的需求和发展。国家节能减排政策的深入落实,对龙8系统节能提出了新的、更高的要求。由单纯追求龙8的高效率正在向系统运行的高效率转变,并最终促进龙8产品市场的进一步细分,推动特殊、专用产品和成套系统的发展。这不仅对中小型龙8的设计、生产提出了更高的要求,同时也提供了更广阔的产品应用空间、经济利润空间和行业发展空间。
  随着我国龙8系统节能的推广及装备制造业对基础部件精细化、智能化的需求,对节能专用、行业专用等新一代中小型龙8及变频控制装置的技术研究和产品需求不断加大。根据国际通用估算方法,电动机装机容量为发龙8装机容量的2.5—3.5 倍,今后较长一段时期,我国电动机产量还将会持续快速扩大,预计到2020 年,发龙8的装机容量达到人均1kW(美国现在为人均3kW),即15 亿kW,而电动机的装机容量将达到45 亿kW 左右,目前我国电动机的装机容量在12 亿kW 左右,新增的30 多亿kW 龙8将为高效龙8、专用龙8带来巨大的市场空间。
在专用龙8方面,目前我国专用龙8与通用龙8比例约为3:7,“十二五”期间应加大专用龙8研发和推广力度,预计将达到5:5,专用龙8市场前景看好。 

  在高效龙8方面,我国将在2011 年强制执行高效2 级标准,即在IE2 作为我国的强制标准,而目前国内市场上高效龙8的占有率仅有5%左右。同时,欧盟各国到2011 年将会强制推行高效率标准龙8,美国于2011 年强制推行超高效率(NEMA Premium)标准龙8。由此可见,高效龙8在国内的推广使用及出口方面都有很大的市场空间。 

  “十二五”重点任务和具体项目 

  (一)重点任务综述 

  借助“国家中小型龙8及系统工程技术研究中心”这一创新平台,充分利用国内外资源,开展相关领域的共性和关键技术研究和节能型中小型龙8及系统的研发;建立该领域技术研发和技术标准体系;培养一批战略眼光长远、产品和产业结构调整及时、快速且可持续发展、可与低端企业拉开较大差距的中高端企业,培训一批具有实战能力的、高素质的龙8及系统工程技术人才。“十二五”期间主要开展的重点任务如下: 

  1、高效率三相异步电动机产品的推广应用及产品的更新换代 

  “龙8系统节能工程”为“十一五”期间国家十大重点节能工程之一。根据国家节能减排工程的需要,“十一五”期间开展了有关高效率、超高效率龙8等产品的开发。“十二五”期间,进一步完善高效率、超高效率三相异步电动机及铸铜转子超高效率三相异步电动机系列产品的开发,开展超超高效率龙8的技术研究,在全行业积极推广高效率三相异步电动机老系列产品。并在此基础上完成新一代高效率三相异步电动机系列产品的更新换代。 

  2、高效节能专用系列产品 

  在完成新一代高效率三相异步电动机系列产品更新换代的基础上,开展专用及派生系列产品的开发;完成风机、水泵、空压机、纺织机械、提升机械等专用高效率三相异步电动机等系列产品的开发和低压大功率高效率三相异步电动机等系列产品的开发;完善变频调速专用节能型三相异步电动机系列产品、低压大功率变频专用节能型三相异步电动机等系列产品开发;风机、水泵、空压机变频专用三相异步电动机等系列产品的开发;开发中型高压高效三相异步电动机和三相永磁同步电动机系列产品。 

  3、龙8系统综合绿色节能技术研究及产品开发 

  为维护我国能源安全,促进环境保护,实现我国龙8系统工程技术的跨越式和可持续发展,对龙8系统的制造、运行、维护、回收的资源利用等生命周期成本及绿色设计等技术进行研究,并开发菜单式龙8系统节能技术和建立相应的体系,带动龙8制造企业和龙8设备制造企业等多个领域的共同发展,提高我国龙8系统的核心竞争力和国际地位。要攻克龙8系统综合绿色节能关键技术,研发满足全寿命周期成本最低要求的龙8系统最佳匹配技术和相应集成系统产品;具有网络通讯功能可进行能源调度、达到最低碳排量的系统管理、控制系统。 

  4、加快新系列起重冶金电动机的推广应用 

  加快 YZR3 系列电动机等新产品的推广应用工作,并在YZR3 系列电动机的基础上,对现有的专用派生系列产品进行更新换代工作。同时开发起重冶金龙8新型产品,实现中型起重冶金龙8系列化;在现有起重冶金用变频调速龙8的基础上,重点开发中型起重冶金用变频调速龙8。加快高效率、低噪音等龙8系列产品的开发步伐,发展出口型产品,争取在国际市场占据较大份额。 

  5、中型高压三相异步电动机新系列产品 

  开展中型高压异步龙8少胶减薄绝缘结构的研究,在此基础上进一步提高龙8的效率和材料利用率,开发新系列中型高压(少胶绝缘新结构)三相异步电动机,使新系列龙8同等中心高龙8的最大功率等级比原来提高2 档,缩小我国与国外发达国家同类龙8产品的差距。 

  6、电动汽车龙8及其控制系统 

  围绕环保型新能源电动汽车的电驱动系统方面进行研究,开发具有高功率密度、低速大转矩、调速范围广、转矩响应快、高可靠性等性能的各种类型的驱动龙8(特别是永磁同步电动机)及其符合电动汽车驱动需求的控制系统。 

  7、风力发龙8组 

  围绕清洁能源风电的发展,在吸收引进国外先进技术的同时,进一步优化完善1.5 兆瓦等主流机型的设计制造技术,研究开发更大单机容量(如5 兆瓦)的风力发龙8组。 

  8、核电专用龙8产品 

  紧跟国家能源产业政策,开展核电用龙8设计技术研究及核电专用绝缘材料、绝缘结构的试验研究,完成部分核电专用龙8产品的开发,以满足我国核电工业发展的需要。 

  9、交流同服龙8 

  依托国家关于高档数控机床重大研发项目,开展交流同服龙8的永磁化、全数字软件化控制、高度集成化、通讯网络化等技术研发,开发满足高档数控机床需求的伺服龙8及其控制系统。 

  10、专用直线龙8 

  研究开发动子可调直驱式推挂直线龙8系统、新型高频高推力密度横向磁通直线振荡龙8、新型直驱式高速精密压力机用悬浮直线龙8,以满足邮政、医药、家电、汽车、飞机等制造工业的发展需要。 

  11、高性能、专用龙8变频控制装置 

  研究龙8参数辨识和控制器参数自整定技术,降低功率器件开关损耗、噪声技术,抑制谐波、转矩脉动技术,无速度传感器控制技术、直接转矩控制技术,控制系统动态和稳态性能的优化、能量回馈技术、负载匹配技术、自动跟踪负载转矩和磁通优化算法等,开发高性能龙8变频控制装置、水泵、风机、压缩机、纺织机械、提升机械等专用变频控制装置。 

  12、龙8系统节能控制装置 

  针对工业领域使用的中小型龙8系统,研究龙8、负载、调速控制系统的合理匹配、优化设计及节能控制等技术,开发内反馈调速龙8及系统、双馈龙8节能控制装置、相控节能控制装置、龙8系统能效分析及管理软件等,为龙8系统节能提供系统解决方案及产品库,满足不同工况及负载特性的需求。 

  13、龙8绝缘结构和诊断技术研究 

  开展核电龙8、风力发龙8、中大型高压变频龙8等绝缘结构新材料、新工艺关键技术和绝缘结构诊断技术研究,开发大功率、高频脉冲试验装置及高频脉冲局部放电测试装置。 

  14、变频龙8及系统测试 

  研究多功能试验用变频电源、变频龙8试验用多转矩类型快速响应型节能试验负载、零频最大转矩的检测、最佳电压频率特性技术指标及试验方法等,开发变频龙8综合性能测试平台,实现变频龙8及系统的稳态和动态性能测试。 

  15、龙8系统能耗诊断及系统节能效果测试、评估技术 

  开展龙8系统能耗诊断及系统节能效果测试、评估技术的研究,提供龙8及系统能耗的诊断方法及检测装置,为龙8系统节能工程实施提供能效分析数据。要研发新一代龙8及系统测试装备、测试仪器和具有网络通讯、控制功能的测试系统。 

  16、龙8系统节能标准研究 

  龙8系统节能将带动一系列新技术和产品的发展,龙8系统节能相应产品的研发必须有相应的标准引导和规范,因此还急需开展各种子系统和集成产品节能标准、系统节能导则和系统节能诊断、检测、评估技术等标准技术的研究和制定工作: 

  (1)研究制定龙8和相应机组系统节能标准; 

  (2)研究制定系统集成产品节能标准; 

  (3)研究制定龙8子系统节能标准; 

  (4)研究制定龙8系统节能改造导则和规范; 

  (5)研究制定龙8系统节能优化设计导则; 

  (6)研究制定相应电子子系统,龙8系统的节能诊断,检测,评估标准。 

  (二)产品结构调整目标 

  “十二五”期间集中力量围绕“龙8系统节能工程”、装备制造调整和振兴、新能源领域技术的大力推进,优化发展一批高效节能环保重点产品,淘汰一批普通效率的龙8产品,积极推广应用高效率龙8,促进产品升级换代;积极发展龙8控制技术,将机电有效结合,引领龙8行业发展新方向;同时开展伺服系统、电动汽车用龙8及系统等对行业发展有重大影响的高技术、高附加值龙8及系统产品研发,大力推进产品的结构调整。 

  1、完成高效率、超高效率三相异步电动机系列产品的开发,在全行业内积极推广高效率三相异步电动机新系列产品,促进中小型龙8产品全面升级换代。 

  2、优先发展高新技术、高效节能技术和机电一体化产品、特殊产品、专用产品及派生产品,例如:高效和超高效异步和永磁同步发龙8;风机、水泵、高压机等专用高效率三相异步电动机;变频调速专用及低压大功率变频专用节能型三相异步电动机系列;电动汽车龙8;风力发龙8;核电专用龙8产品;交流同服龙8;专用直线龙8等;新系列中型高压、起重冶金龙8产品等。 

  3、引进、吸收国外先进技术、从单一的龙8生产向龙8、控制和机电一体化相结合的龙8系统转化;向龙8系统节能集成产品和工程化实施转化。 

  (三)产业结构调整目标 

  1、优化产业技术结构和组织结构,加快淘汰落后技术和工艺,提高企业产品开发、工艺和工装水平,从而提高行业整体技术竞争力,促进自主创新产品技术水平和产品质量的提高。 

  2、促进企业采取多种形式实施整合重组,提高产业集中度,培育建设特种、专用龙8专业化生产小巨人企业,实现规模经营,打造知名品牌,提高产品在国际市场的竞争力。 

  3、围绕结构调整和发展方式转变,引导企业加大技改投入,推进工业化和信息化两化融合,加快产品结构调整和行业发展方式转变。 

  4、建立高新技术、高附加值机电一体化产品工程化研发基地,在产品设计和制造关键技术上有所突破,逐步形成高新技术产业集团,加快科研成果的商品化、产业化进程。

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