王占奎，中國電工技術學會電氣節(jié)能專委會秘書長；中國電工技術學會電力電子學會副理事長。本文轉自《變頻器世界》2017年7月刊。

能源問題一直以來為世界各國所普遍關注，節(jié)能技術的開發(fā)和應用作為一種最直接的減少能源消耗的方式，更是得到高度重視。在各類能源中，電能作為二次能源,是最重要、最昂貴的能源之一，過度的電力消耗會使煤炭和石油（天然氣）燃料枯竭，并造成更為嚴重的環(huán)境污染。

眾所周知，電動機驅動是電能消耗的主要途徑，通過應用變頻調速技術改善電動機驅動方式，能夠使電動機在最節(jié)能的轉速下運行，可以大大降低輕載運行時的電能消耗。應用變頻器的電動機節(jié)能效果明顯（一般節(jié)電率在20%-30%，較高的可超過50%），目前已得到廣泛推廣。

“十三五”期間節(jié)能減排形勢嚴峻

據中電聯(lián)行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據顯示，2016年中國大陸全口徑發(fā)電量5.99萬億千瓦時，同比增長5.2%。同時，2016年國內全社會用電量5.92萬億千瓦時，工業(yè)用電占到71.1%，第三產業(yè)和居民用電均高于13%，且比2015年增長了0.7個百分點?！丁笆濉惫?jié)能減排綜合工作方案》指出，節(jié)能減排依然形勢嚴峻、任務艱巨。重點調節(jié)工業(yè)結構,降低工業(yè)耗能是重中之重，鼓勵永磁同步電機、變頻調速、能量反饋節(jié)能技術的集成應用將成提升能效的重要途徑之一。

變頻器屬國家重點高新技術產品，是國家“863”計劃重點支持的領域之一。變頻器行業(yè)一直得到國家產業(yè)政策的鼓勵和支持。國家“十二五”規(guī)劃明確指出，國家鼓勵高科技產業(yè)的健康發(fā)展，強調提高原始創(chuàng)新能力、集成創(chuàng)新能力和引進消化吸收再創(chuàng)新能力，努力掌握核心技術和關鍵技術，增強科技成果轉化能力，提升產業(yè)整體技術水平。

多年來，國家有關部門一直鼓勵變頻調速器的開發(fā)和推廣應用，在技術創(chuàng)新、產品開發(fā)和應用等方面給予了重點扶持，組織了變頻調速技術的評測推薦工作，并把推廣應用變頻調速技術作為風機、水泵節(jié)能技改專項的重點投資方向。為推動全社會開展節(jié)能降耗，緩解能源瓶頸的制約，建設節(jié)能型社會，國家發(fā)改委制定了《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》，其中規(guī)劃啟動的十大重點節(jié)能工程中有一項就是電機系統(tǒng)節(jié)能。自“十二五”規(guī)劃出臺以來，節(jié)能減排就是各行各業(yè)發(fā)展的關鍵。使用變頻器的電機系統(tǒng)節(jié)電率普遍達30%左右，某些較高場合可達40%~60%，節(jié)能效果顯著。如今，變頻器已是電機節(jié)能的發(fā)展方向。如火電廠在設計時，大容量的給水泵、循環(huán)水泵、引風機、送風機就采用變頻拖動，西氣東輸、南水北調亦然。

產業(yè)結構調整下變頻器應用領域再擴展

變頻器的應用領域非常廣闊，幾乎涵蓋國民經濟的各個行業(yè)。由于變頻器調速精度高、占地小、工藝先進、功能豐富、操作簡便、通用性強、易形成閉環(huán)控制等優(yōu)點，優(yōu)于以往的任何調速方式，廣泛應用于電梯、機床、印刷包裝、橡膠塑料、造紙、市政、起重機械、紡織化纖、油氣鉆采、冶金、石化和化工、煤炭、建材、港口、航站等眾多行業(yè)。

十多年來，我國變頻器產業(yè)取得了良好的發(fā)展，國內涌現(xiàn)出了匯川、英威騰、合康、藍海華騰等行業(yè)領軍企業(yè)，不僅占據了風機水泵類大部分市場，而且逐步進軍新能源及新能源汽車等領域并取得了不俗的業(yè)績。國際變頻器廠商在中國市場亦發(fā)展迅猛，并一直占據著許多高端應用領域。近年來，隨著國際品牌面臨更加激烈的市場競爭以及國內廠商的技術不斷積累，國際品牌加快向中低端市場滲透，而國內廠商也加快了進軍中高端應用市場和中高壓變頻器市場的步伐。根據業(yè)界權威媒體《變頻器世界》調研報告顯示，2015年中國市場變頻器銷售額達300億元，而根據國內電機系統(tǒng)已裝機容量及改造情況以及未來的裝機需求，預計到2020年，整個變頻器市場容量達3000多億元。

在變頻器技術和產業(yè)逐步成熟的條件下，傳統(tǒng)工業(yè)領域的升級改造已經成為變頻器產品的應用的重要場合，多年來為變頻器產業(yè)發(fā)展提供了豐沃的土壤。進入中國經濟“新常態(tài)”，在一些戰(zhàn)略新興行業(yè)也為變頻器產品應用提供了更廣闊的市場機會，例如新能源汽車、軌道交通、智能電網、智能制造等領域，成為變頻器產業(yè)新的增長點和推動力。

核心部件創(chuàng)新驅動變頻器產業(yè)穩(wěn)步發(fā)展

中國變頻器產業(yè)的快速發(fā)展也加速了上游電力電子器件的國產化進程，催生了IGBT、電容及無源器件的國產龍頭企業(yè)。尤其是變頻器的核心器件IGBT技術和產業(yè)近年來取得了長足的發(fā)展，嘉興斯達就是其中的佼佼者，其成立伊始即以發(fā)展功率半導體技術和產業(yè)為己任，選擇了全控型新型電力電子器件IGBT作為突破口，不斷攻克各種技術難關，快速實現(xiàn)產業(yè)化，開發(fā)出多款高質量、高性能、高可靠性的產品，并根據市場及客戶的實際需求量身定制最優(yōu)方案，獲得變頻器行業(yè)客戶高度認可，在大多場合已基本可以完全替代國際品牌，已成為名副其實的國產IGBT第一品牌。這不僅使得變頻器廠商能夠快速獲得高性價比的核心器件，提升自身競爭力，而且節(jié)能效果顯著，整個產業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

據統(tǒng)計，中國電機保有量約17億千瓦，年耗電量約3萬億千瓦時，電機耗電占中國電力消費的64%左右、工業(yè)用電的75%。據測算，工業(yè)電機能效提升一個百分點，可節(jié)約用電260億千瓦時。采用先進IGBT技術的電機變頻器系統(tǒng)能效提高5~8個百分點，年節(jié)電可達1300~2300億千瓦時，相當于2~3個三峽電站的發(fā)電量。由此可明顯看出，嘉興斯達等國產IGBT廠商和匯川、英威騰、合康、藍海華騰等國產變頻器廠商多年來為我國節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出了巨大貢獻，取得了可喜的經濟效益和社會效益。

未來，電力電子技術的突破性發(fā)展將為變頻器產品的高效化、小型化、模塊化、集成化提供更多的個性化定制能力和系統(tǒng)契合性體現(xiàn)。

變頻器產業(yè)將受益于智能制造帶來的歷史性機遇

在德國工業(yè)4.0和中國制造2025的變革過程中，各個制造業(yè)強國都在搶奪新的業(yè)態(tài)話語權和生態(tài)主導權。變頻器產業(yè)在國內經過30多年的發(fā)展，在基礎備件整合、產品設計、生產工藝、管理體系、服務保障、綜合實力等方面都有了全面的成長，完整的產業(yè)鏈和成熟的品牌運營能力也有了相當好的積累。

目前，中國市場依賴廣泛的網絡布局、逐步提升的數(shù)據傳輸/分析能力和普及度越來越高的智能終端，實現(xiàn)數(shù)字化運維和智能化生產具備了有利的先發(fā)優(yōu)勢。當下，主流的變頻器產品都在應用工業(yè)物聯(lián)網技術實現(xiàn)數(shù)據采集、實時傳輸、云端存儲和處理、終端呈現(xiàn)的方向發(fā)展。這一趨勢不僅將提升變頻器的使用效率，也將為變頻器開辟更多的新領域，例如在偏遠、危險、人不可及的新能源、救災搶險、城市地下管廊等領域。

服務模式的變革開啟后維保服務新時代

能源使用相關領域，在節(jié)能減排的重壓之下，大多數(shù)企業(yè)的轉型升級迫切卻需要相當謹慎，在數(shù)字化運行維護的需求興起之時，如何直擊用戶痛點，解決用戶在設備維護甚至是關聯(lián)設備的預測性監(jiān)測，已經被行業(yè)龍頭企業(yè)敏銳感知并開始積極的探索。目前，變頻器企業(yè)采用與用戶聯(lián)合開發(fā)、設備租賃使用，并收取相應的服務費用可以說是盈利模式的一種創(chuàng)新。對于專而精的中小企業(yè)而言，跟隨也是非?，F(xiàn)實的做法，既可以免去冒險式研發(fā)，也可以獲得垂直行業(yè)用戶的市場份額。

在各個領軍品牌各自為政的當下，變頻器產品已經從通用型產品向行業(yè)專用大幅度傾斜，這為技術各有側重的變頻器品牌從行業(yè)知識汲取新的價值提供了可能性?，F(xiàn)在如火如荼的共享單車發(fā)展模式也許值得我們仔細思考，當摩拜、小黃車、小藍車、小紅車爭相亮相，以正常的、非正常的競爭手段搶奪終端用戶時，支付寶們則“橫插一杠”，通過這一平臺接口，騎車享受更多優(yōu)惠且立即享有騎行保險。這一橫向創(chuàng)新將產業(yè)邊界再次擴展，也囊括了更多的資源，為終端用戶提供了更好更安全的服務。在后維保時代，橫向和縱向的創(chuàng)新切入，都可以為變頻器產業(yè)打造更大的生態(tài)環(huán)境。

系統(tǒng)整體節(jié)能效果呼吁跨界合作

有人說，國內變頻器產業(yè)增長乏力是因為技術已經成熟，標準化的產品應用使得應該使用的場合已經應用，很難挖掘出更多的需求。然而，當工廠成本壓力越來越高，能源使用效率需要更上一層樓時，一個新的難題就放在了我們面前。如何提升電力系統(tǒng)整體能效？答案是系統(tǒng)中各個設備的高度匹配，例如某國際品牌變頻器搭載自己的電機、控制器能效還能再有30%的提升。這一趨勢不僅在同品牌產品中有體現(xiàn)，實際工廠生產中，不同品牌產品之間的協(xié)作性能挖掘也將是未來的亮點。

因此，跨界融合不單單是IT和OT的融合，還是不同品牌、不同產品之間控制系統(tǒng)、通訊協(xié)議等柔性方面的融合。這一趨勢也將為擁有自主知識產權的廠商提供新的機會，需要沖破思想藩籬，為企業(yè)進行重新定位和身份界定。

變頻器作為節(jié)能的關鍵基礎設備，在延長設備壽命、保證可靠生產和提升使用體驗方面具有不可替代的作用，不僅可以實現(xiàn)眼前的電力節(jié)能，也提升了社會整體資源利用，是更富社會責任感和廣義“節(jié)能”使命的重要承載。

分析認為，加快節(jié)能環(huán)保產業(yè)的發(fā)展是我國推動經濟可持續(xù)發(fā)展，促進經濟結構轉型，實現(xiàn)美麗中國戰(zhàn)略的重要舉措。隨著有關節(jié)能減排、大氣污染防治、污水處理和土壤修復等細分領域的相關政策出臺，節(jié)能環(huán)保產業(yè)將迎來廣泛的政策優(yōu)惠。因此，在未來較長一段時間內變頻節(jié)能依然大有可為！