数说《巴黎协定》给非晶带来新机遇

20.09%


中国排放占比


       9月3日下午,中美在二十国(G20)集团峰会前夜送上大礼包,两国领导人在杭州宣布批准《巴黎协定》。
       在中美宣布批准《巴黎协定》之前,已有超过20个缔约方完成了批准协定的程序,不过这些国家的碳排放量合计仅占全球1%,远不及协议生效门槛,目前中美宣布批准《巴黎协定》之后,极大的推进了《巴黎协定》尽早生效。
       G20国家大概占全球经济总量的85%,其温室气体排放量也占到全球约80%,目前有17个成员国属于全球最主要的碳排放国。
 
       2015年12月12日,于法国巴黎召开的联合国气候变化大会达成了一个具有里程碑意义的《巴黎协定》。协定指出,各方将加强对气候变化威胁的全球应对,把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度之内,并为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力。全球将尽快实现温室气体排放达峰,本世纪下半叶实现温室气体净零排放。根据协定,各方将以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动。发达国家将继续带头减排,并加强对发展中国家的资金、技术和能力建设支持,帮助后者减缓和适应气候变化。

新材料担任重要角色

      《巴黎协定》在我国落实并实施,彰显我们作为一个负责任的大国形象,必将兑现承诺。同时,我们也看到减排任务任重道远。减少温室气体排放,关键在于新技术、新材料的应用,其中对新材料的应用更是节能减排重要方向。非晶态合金是近30年出现的具有新型微观组织结构的金属功能材料,是我国“十三五”重点研发和推广的节能环保型新材料。
       可以说,未来几年,或者更长时间,《巴黎协定》在我国实施,为非晶合金这样新材料带来了难得的机遇。我们就从目前非晶合金材料应用较为成熟的电力行业来分析。


非晶合金材料积极影响

       以电力行业为例,对比下现行硅钢材料,重点了解其节能环保特点。非晶合金软磁节能环保主要体现在以下方面:

1000千克800度电
生产节能

       据了解,生产1000千克非晶带材耗电800度左右;用的是水循环冷却,几乎不耗水量(不含原材料生产耗能);非晶带材需要2-3道工序:喷带、绕倒带、包装【数据来源:国内主要非晶带材生产厂家数据】
       以传统的薄钢板为例,从炼钢、浇铸、钢锭开坯、初轧、退火、热轧、退火、酸洗、精轧、剪切到薄板成品等等工序,需要若干工艺环节,生产线需要500米左右。由于生产环节多,工艺繁杂,传统的钢铁企业大部分耗能较大。
       而非晶合金的制造是在炼钢之后直接喷带,生产线设备总共需要几米就制造出了薄带成品,工艺简化,节约了大量宝贵的能源,同时无污染物排放,对环境保护非常有利,是一种典型的绿色制造高效节能材料。


使用节能
       在电气行业中,我们需要提高技术创新能力、采用新材料尤为关键。

81亿千克CO2
变压器

       非晶变压器是一种节能新型变压器,非晶合金材料的突出特点是铁损低,所以其主要特点是空载损耗低、空载电流小。
       线损率是电力企业节能降耗工作的重要考核指标之一。2012年,我国输变电线路的线损率为6.69%,美国为6.56%,日本为4.62%,韩国为3.39%【数据来源:能源观察网】。此外,我国高耗能配电变压器空载损耗比国际先进水平高出很多,而非晶变压器空载损耗可降低70~80%,利于电力企业降损增效。
       我国农村电网负荷呈现较强的季节性特点,配电变压器轻载或空载运行时间占总运行时间的70%~80%,尤其是以机井灌溉的干旱地区,负荷变化差距更大,特别适合采用非晶变压器,广泛地应用到农网上有明显节能优势。
       吉林省一电力公司相关人士曾表示,他们公司选择了4个低压台区更换50和100kVA的非晶变压器进行试验,其负载率一般情况下在20%~30%左右,农灌期间高峰负荷在70%~80%,一般持续2个月。通过一年的运行,更换非晶变压器的4个台区,与同容量、负荷接近的S11型4个变压器台区相比,线损分别下降了2%~4%。每年少损失巨额电量,显著增加了效益【数据来源:《中国能源报》(2016年1月11日第 20版)】

       我们来看两组非晶与硅钢变压器节电对比图【数据来源:国内某知名变压器生产制造厂家】
 
       图中数据告诉我们,非晶变压器在配电节能优势十分明显。

       去年8月,三部委联合印发的《配电变压器能效提升计划(2015-2017年)》中谈到到2017年底,初步完成高耗能配电变压器的升级改造,高效配电变压器在网运行比例提高14%;建成较为完善的配套体系和规范的市场秩序,当年新增量中高效配电变压器占比达到70%;预计到2017年,累计推广高效配电变压器6亿kVA,实现年节电94亿kWh,相当于节约标准煤310万吨,减排二氧化碳810万吨。
       当然,变压器生产制造中非晶合金材料不可能完全替代硅钢,它将在电力行业和硅钢并行互补,发挥各自优点和特点,共同为我国经济发展保驾护航。


1000亿千克CO2
非晶电机

       非晶高效电机作为非晶材料应用的又一个新兴领域,对于我国工业电机系统的节能,意义则更为巨大。电机系统用电在我国电力消费结构中所占比例高达60%以上,而我国现行主体系列电机的平均运行效率仅为87.6%,低于国际先进水平2~3个百分点,全国每年为此多耗电约1500亿kWh。目前国际上采用非晶合金定子铁心开发研制的非晶电机,运行效率均可达到95%的水平,所蕴含的节点潜力将非常可观【数据来源:09年9月,干勇院士在温家宝总理新兴战略性产业发展座谈会发言内容】
       2014年,我国全社会用电总量5.52万亿kWh,其中电机约占60%,达到3.31万亿kWh。目前,我国电机能效水平普遍偏低,具有很大的节能潜力。如果我国电机效率整体提高3个百分点,每年可节电1000亿kWh以上,超过2014年三峡大坝发电总量988亿kWh,同时可减排二氧化碳约1亿吨【数据来源:中国金属学会非晶合金分会主任委员周少雄教授在5月23日宁波会议报告】

       正是由于非晶合金制造过程节能,将非晶带材用于电力系统配电变压器中,可降低空载损耗70%~80%,是一种典型的绿色制造与绿色应用相结合的“双绿色”高效节能材料。我们有理由相信非晶材料将为国家节能减排添油助力。

(非晶中国)






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