1. Elektrische Maschinen: Zweck und Klassifizierung
Eine elektrische Maschine ist ein elektromagnetisches mechanisches Gerät, das Energie durch die Wechselwirkung von Elektrizität und Magnetismus umwandelt und überträgt.
Zu den elektrischen Maschinen zählen im weitesten Sinne Motoren und Generatoren. Der Motor empfängt elektrische Energie und überträgt mechanische Energie; Verschiedene Motoren werden häufig in der Industrie und in Haushaltsgeräten eingesetzt, hauptsächlich zum Antrieb mechanischer Geräte.
Der Generator nimmt mechanische Energie auf und erzeugt elektrische Energie. Die Entwicklung von Generatoren und zugehörigen Geräten ermöglicht die Gewinnung von Strom aus thermischer, hydraulischer, nuklearer, Wind-, Solarenergie und Biomasse und versorgt Wirtschaftssektoren sowie die städtische und ländliche Bevölkerung.
Typischerweise bezieht sich das Wort „elektrische Maschine“ in diesem Zusammenhang auf einen Elektromotor. Trotz der konstruktiven Unterschiede besteht es meist aus einem festen, rotierenden und Hilfsteil. Der feste Teil vereint Gehäuse, Rahmen, Statorkern und -wicklung, Enddeckel, Sockel und andere magnetisch leitende, stromführende und tragende Elemente.
Der rotierende Teil umfasst Welle, Kern, Rotorträger und -wicklung, Schleifringe, Kommutator und Lüfter. Zu den Zubehörteilen gehören Lager, Bürsten und Kühler. Die Vielfalt an Modellen, Größen, Leistungen, Wellenenden und Isolierungen bestimmt die vielfältigen Arten elektrischer Maschinen.
Entsprechend der Branchenpraxis werden Motoren einerseits nach der Achshöhe in Groß-, Klein- und Mittelmotoren sowie Mikromotoren und andererseits nach besonderen Eigenschaften in Standard- und Sondermotoren eingeteilt.
Da mittelgroße und kleine Motoren viele Ähnlichkeiten in der Herstellungstechnologie und bei den Endverbrauchern aufweisen, werden sie in der Industrie üblicherweise in der Kategorie der kleinen und mittelgroßen Motoren zusammengefasst.
Gemäß dem Programm zur Steigerung der Energieeffizienz von Motoren für 2013–2015, das im Juni 2013 vom Ministerium für Industrie und Informationstechnologie und der Generaldirektion für Qualitätskontrolle, Inspektion und Quarantäne veröffentlicht wurde, werden Motoren je nach Energieeffizienz in hocheffiziente und konventionelle Motoren unterteilt.
Vor dem Hintergrund zunehmender Ressourcenknappheit betrachten führende Industrieländer die Steigerung der Motoreffizienz als wichtige Maßnahme zur Energieeinsparung.
Im Jahr 2008 hat die Internationale Elektrotechnische Kommission IEC eine weltweit einheitliche Klassifizierung der Motorenergieeffizienz (siehe Tabelle 1) und standardisierte Testmethoden erstellt.
In den USA sind hocheffiziente Motoren seit 1997 Pflicht, ultraeffiziente seit 2011; Auch Europa begann 2011 damit, die Einführung hocheffizienter Motoren vorzuschreiben. China gab GB18613-2006 heraus und überarbeitete es dann an IEC; GB18613-2012 trat am 1. September 2012 in Kraft.
Nach dieser Norm wurde die überwiegende Mehrheit der in China hergestellten Motoren nicht als hocheffiziente Motoren eingestuft, sodass sie die Energieeffizienzklasse GB18613-2012 erfüllen oder übertreffen mussten. Um die industrielle Energieeinsparung zu beschleunigen, das Entwicklungsmodell zu transformieren und die verbindlichen Ziele des Dreizehnten Fünfjahresplans zu erreichen, ist es notwendig, die Energieeffizienz von Motoren deutlich zu verbessern.
Die Geschichte der weltweiten Elektrotechnikindustrie geht auf den manuellen Gleichstrom-Scheibengenerator zurück, der vom britischen M. entwickelt wurde.
Faraday im Jahr 1831, also mehr als 180 Jahre. Die chinesische Industrie reicht mehr als ein Jahrhundert zurück, bis zur Herstellung von Wimshurst-Generatoren und anderen elektrischen und magnetischen Lehrinstrumenten durch die Tianjin-Lehrmittelfabrik im Jahr 1905.
Vor der Gründung der Volksrepublik China waren Ausrüstung, Technologie, Produktniveau und Produktionskapazität denen der Welt deutlich unterlegen. In den Shanghaier Fabriken Qian Yong Ji, Huasheng und Huacheng hatten die stärksten Motoren nur 200–300 kW.
Mehr als 60 Jahre nach der Gründung der Volksrepublik China hat sich die Industrie vom Kleinen zum Großen entwickelt, von der Schwäche zur Stärke, vom Rückstand zur Spitzenposition, wobei sie sich konsequent auf Importe, die Einführung von Technologien, deren Entwicklung und wiederholte Innovation und dann auf eigene Entwicklungen verlässt. Nach der anfänglichen wirtschaftlichen Erholung in den Anfangsjahren der VR China
Unter den 156 Projekten des Fünfjahresplans befanden sich auch Projekte der Elektrotechnik. Nach und nach wurden Shanghai, Harbin, Xiangtan, Jiamus, Lanzhou, Shenyang und andere unterstützende Fabriken gegründet. Die rasante Entwicklung der Stromerzeugung, -übertragung und -verteilung hat zum Wachstum der Branche beigetragen. Es wurde ein vollständiges Produktions- und Geschäftssystem geschaffen, dessen Produktpalette, Größen, Eigenschaften und Mengen hauptsächlich den Bedürfnissen der chinesischen Wirtschaft entsprechen.
Die installierte Leistung kleiner und mittlerer Motoren in China hat 1,6 Milliarden kW erreicht; Das Land hat sich zu einem bedeutenden globalen Hersteller, Verbraucher und Exporteur solcher Motoren entwickelt.
2. Branchengröße und Wachstum
Die Branche insgesamt ist in den letzten zehn Jahren gewachsen. Wechselstrommotoren machen den größten Teil der Produktion aus, daher spiegeln ihre Entwicklungs- und Wachstumsraten weitgehend die Position der gesamten Branche wider.
(1) Branchengröße und Wachstumsrate
Nach Angaben des Nationalen Statistikamtes stieg die Leistung von Wechselstrommotoren in China von 2001 bis 2013 von 62,6327 auf 279,1460 Millionen kW pro Jahr, mit einem durchschnittlichen jährlichen Wachstum von 13,26 %. Im Jahr 2012 betrug die Steigerung gegenüber 2011 5,0235 Mio. kW bzw. 1,99 %; im Jahr 2013 - 22,234 Millionen kW oder 8,65 %. Der Markt wuchs stetig weiter.
(2) Größe und Wachstum kleiner und mittlerer Motoren
Laut Experten der Small and Medium Motor Division der China Electrical Industry Association belief sich der Gesamtumsatz der 77 berücksichtigten Referenzunternehmen auf etwa 60 % der Branche.
Auf dieser Grundlage wurde der Umsatz der chinesischen Klein- und Mittelmotorenindustrie im Jahr 2013 auf 100 Milliarden Yuan geschätzt. Viele Unternehmen produzieren auch Groß- und Mikromotoren sowie andere elektrische Geräte. Die Statistik von Wolong umfasste beispielsweise Immobilien und Großmotoren, während Xiangtan Electric hauptsächlich Windturbinen und Großmotoren herstellte, deren Einnahmen in der Kategorie Klein und Mittel enthalten waren.
Ohne diese Verkäufe wurde die Größe der chinesischen Klein- und Mittelmotorenindustrie im Jahr 2013 auf mindestens 60 Milliarden Yuan geschätzt.
Nach der Prognose des Shanghai Electrical Engineering Research Institute sollte die Gesamtleistung der Polunternehmen von 159,20 Millionen kW im Jahr 2010 auf 259,20 Millionen kW im Jahr 2020 um 62,81 % steigen. Die Produktion einzelner Arten und ihr Wachstum sind nachstehend aufgeführt:
Die Hauptfaktoren, die die Nachfrage nach Motoren in China antreiben, sind:
1) Internationale Verlagerung der Produktion
Aufgrund der Arbeitskosten und anderer Faktoren verlagern die Industrieländer die Motorenproduktion schrittweise in Entwicklungsländer. China ist zum Produktionsstandort der Welt geworden; ABB, SIEMENS, GAMESA und andere namhafte Hersteller haben hier Produktionszentren etabliert.
2) Weltwirtschaftliche Erholung und chinesisches Wirtschaftswachstum
Die US-Wirtschaft hat begonnen, sich zu erholen, Europa erholt sich allmählich und China wechselt von einem hohen Wachstum zu einem moderaten Wachstum mit Schwerpunkt auf Qualität. Künftig wird China die Investitionen in Energieeinsparung, Umweltschutz, Infrastruktur, Gemeinwohl und Konsum erhöhen. Das Wachstum der Weltwirtschaft wird Raum für eine langfristig nachhaltige Entwicklung der Branche bieten.
3) Strukturelle Renovierung und Austausch leistungsschwacher Produkte
Der Landesplan zur Entwicklung von Energieeinsparung und Umweltschutz für den zwölften Fünfjahresplan sieht die flächendeckende Einführung kleiner und mittlerer Drehstrom-Asynchronmotoren der ersten und zweiten Energieeffizienzklasse und die Steigerung der Effizienz von Anlagen vor.
Das Motor-Energieeffizienzprogramm 2013–2015 des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie und der Generaldirektion für Qualitätskontrolle, Inspektion und Quarantäne unterstützt die Entwicklung und Implementierung effizienter Motoren, die Modernisierung der Industrie und allgemeine Effizienzverbesserungen. Die massive Stilllegung veralteter Motoren treibt die Nachfrage an.
Höhere Standards tragen auch zur Branchenkonsolidierung bei und erhöhen die Vorteile von Unternehmen, die sich mit der Forschung und Produktion von Hochleistungsmotoren befassen.
3. Zukünftige Entwicklungstrends
Die Branche, insbesondere kleine und mittlere Motoren, zeichnet sich durch eine große Anzahl an Modellen und Typen, vielfältige Verbraucherbranchen und einen enormen Stromverbrauch aus. Dadurch entstehen Trends zu hoher Effizienz, Spezialisierung und individueller Ausführung.
(1) Hohe Effizienz und Energieeinsparung
Die Optimierung des elektromagnetischen und mechanischen Designs, neue Materialien, Geräte und Technologien reduzieren Kupfer-, magnetische, additive und mechanische Verluste und verbessern die Energieumwandlung. Kleine und mittlere Motoren werden in vielen industriellen Anwendungen eingesetzt; Die Steigerung ihrer Effizienz ist wichtig für Energieeinsparungen, Unternehmenseffizienz und Umweltschutz und ist eine der Möglichkeiten, Energieeinsparungs- und Emissionsreduzierungsziele zu erreichen.
Das schnelle Wirtschaftswachstum hat China zu einem großen Energieverbraucher gemacht.
Auf einer Konferenz in Kopenhagen kündigte die Regierung eine Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen pro BIP-Einheit bis 2020 um 40–45 % im Vergleich zu 2005 an. Der zwölfte Fünfjahresplan sah einen Rückgang dieser Indikatoren um 16 % bzw. 17 % vor.
In dem vor der Pariser Konferenz vorgelegten nationalen Beitrag skizzierte China das Erreichen des Höhepunkts der CO2-Emissionen um das Jahr 2030, mit dem Versuch, dies früher zu erreichen und die Kohlenstoffintensität des BIP bis 2005 um 60–65 % zu reduzieren. Die ökologische Zivilisation sollte ein wichtiger Bestandteil des Dreizehnten Fünfjahresplans mit den Grundsätzen Innovation, Koordination, Umweltfreundlichkeit, Offenheit und Austausch von Ergebnissen werden.
Technologische und institutionelle Innovationen, Optimierung der Industriestruktur, kohlenstoffarme Energie, grüne Gebäude, Verkehr und der nationale Kohlenstoffmarkt sollen ein Modell für die harmonische Entwicklung von Mensch und Natur schaffen.
Die Steigerung der Effizienz der Energieerzeugung, -übertragung und -verbrauchs ermöglicht es, die Energieintensität des BIP zu senken und gleichzeitig weiter zu wachsen.
Elektrizität macht mehr als 50 % des Energieverbrauchs aus und Motoren sind für mehr als 50 % des gesamten Energieverbrauchs verantwortlich. Daher ist die Steigerung ihrer Effizienz für die Energiesparpolitik notwendig.
Motoren und Antriebssysteme sind zu einem Bereich mit großem Potenzial geworden. Regierungen und Organisationen entwickeln Lösungen, Richtlinien, Standards und Vorschriften für verschiedene Anwendungen und Branchen und schaffen umweltfreundliche Produkte.
Beispiele sind die einheitlichen IEC-Standards für Effizienz und Prüfung, das europäische EuroDEEM, das amerikanische MMASTER und das EU-Ökodesign-Programm. Chinas Unterstützung für effiziente Motoren und Systeme und die vollständige Umsetzung strenger Umweltvorschriften machen hoch- und ultraeffiziente kleine und mittlere Motoren, Motoren mit variabler Drehzahl und Permanentmagnetmotoren, energiesparende Systeme und umweltfreundliche Technologie zu einer natürlichen Entwicklungsrichtung.
(2) Spezialisierung und Anpassung
Verbraucher kleiner und mittlerer Motoren arbeiten in der Metallurgie-, Energie-, Petrochemie-, Bergbau-, Baustoff-, Versorgungs- und Wasserindustrie. Ihr Bedarf an Energieeffizienz und Spezialisierung treibt sie dazu, professionelle, effiziente Produkte zu entwickeln. Die kundenspezifische Entwicklung von explosionsgeschützten Motoren mit variabler Frequenz und zwei Drehzahlen verbessert die Effizienz des Kunden und stärkt gleichzeitig die Entwicklung, die Kernkompetenzen und die Branchenposition des Herstellers.
Um die Energieeffizienz des Endverbrauchers zu verbessern, reicht es nicht aus, dass Hersteller spezielle Universalmotoren an Pumpen-, Lüfter- und Kompressorhersteller liefern. Es ist notwendig, sich an der Konstruktion und Forschung ihrer Produkte zu beteiligen und geeignete Motoren entsprechend den erforderlichen Eigenschaften zu entwickeln. Eine solche Beteiligung verbessert die Marktakzeptanz von Produkten und stärkt die Zusammenarbeit mit Verbrauchern, was dazu beiträgt, Marktanteile zu halten und auszubauen.
(3) Intelligente Automatisierung
Die weltweit führenden Antriebssysteme integrieren bereits Diagnose, Schutz, Steuerung und Kommunikation und bieten Selbstdiagnose, Selbstschutz, automatische Geschwindigkeitsregelung und Fernbedienung. Der Übergang des chinesischen Maschinenbaus zu höheren, präziseren und fortschrittlicheren Technologien und die Konvergenz von Industrialisierung und Information machen intelligente Systeme zu einem unvermeidlichen Trend.
Immer mehr Unternehmen akzeptieren Forschungen zur Motor-, Last- und Steuerungssystemanpassung, zum optimierten Design und zur energiesparenden Steuerung industrieller kleiner und mittlerer Antriebe. Es werden Motoren und Systeme mit interner Rückkopplung, energiesparender Steuerung von Dual-Power-Maschinen, Phasen-Energiesparsteuerung sowie Effizienzanalyse- und Steuerungssoftware entwickelt. Durch die integrierte Konstruktion und Herstellung von Steuerung, Sensoren und Aktoren können unterschiedliche Betriebsarten und Belastungen berücksichtigt werden.
(4) Umfassende Integration
Die Entwicklung und Anwendung von Leistungselektronik, Computer- und Mikroelektroniktechnik sowie Regelungstheorie erweitern die Einsatzgebiete kleiner und mittlerer Motoren. Um eine effiziente, effiziente und wirtschaftliche Leistung zu erzielen, interagieren sie mit Computern, Steuerungen, Stromwandlern und Sensoren und sind häufig in nachgeschaltete Aktoren und Lasten integriert: mechanische, hydraulische und pneumatische Geräte.
Auf diese Weise wird der Motor nicht zu einer separaten Aktorkomponente, sondern zu einem kompletten mechatronischen System mit vorgegebener Funktion.
ABB, Siemens und Mitsubishi haben sich von Motorenherstellern zu renommierten Anbietern von Motoren und Steuerungssystemen entwickelt und ihr Angebot an Frequenzumrichtern, Sanftstartern und anderen Steuerungen erweitert. Dies verschaffte Technologie- und Wettbewerbsvorteile und erhebliche Marktanteile.
Einige chinesische Hersteller forschen bereits an Antriebssteuerung, Systemintegration, optimaler Parameteranpassung und integrierter Steuerung und bringen ziemlich ausgereifte Produkte auf den Markt.
Die Motoren werden häufig in der Metallurgie, Energie, Petrochemie, Kohle- und Bergbauindustrie, der Herstellung von Baumaterialien, Papier, Versorgungs- und Wasserwirtschaft, Schiffbau und Hafenumschlag eingesetzt. Sie werden überall dort benötigt, wo elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird oder umgekehrt, was die enorme Marktkapazität bestimmt.
Nach allgemein anerkannten internationalen Schätzungen ist die installierte Leistung von Motoren 2,5–3,5-mal höher als die Leistung von Generatoren.
Auch in Zukunft dürfte die chinesische Produktion weiter wachsen. Bis 2020 betrug die prognostizierte Erzeugungskapazität 1 kW pro Person gegenüber 3 kW in den USA und die installierte Motorleistung betrug etwa 4,5 Milliarden kW, verglichen mit dem damaligen Niveau von etwa 1,2 Milliarden kW.
Mehr als 3 Milliarden kW neue Kapazität schufen einen großen Markt für effiziente und spezielle Motoren. Der Bedarf unterteilt sich in inkrementelle – jährliche Neuinstallationen – und Ersatzmotoren, also den Austausch alter Motoren durch neue, insbesondere energiesparende.
Wechselstrommotoren machen den Großteil des Marktes aus, daher kann ihre Leistung grob als Indikator für die gesamte Branche herangezogen werden.
Nach Angaben des Statistikamtes stieg die Produktion von Wechselstrommotoren in den Jahren 2001–2013 von 62,6327 auf 279,1460 Millionen kW pro Jahr, was einem Durchschnitt von 13,26 % pro Jahr entspricht.
Die Branche ist eng mit dem BIP-Wachstum verbunden. Da sich die Weltwirtschaft verlangsamte, geriet China durch Konjunkturabschwächung und Inflation unter Druck. Das geplante durchschnittliche BIP-Wachstum des zwölften Fünfjahresplans wurde auf 7 % reduziert.
Unzureichende Nachfrage und relative Überkapazitäten verlangsamten das Branchenwachstum auf ein negatives Niveau. Langfristig blieb China jedoch in einer Phase rasanter Entwicklung.
Die Urbanisierung und die Erneuerung der Ausrüstung haben die Nachfrage der Metallurgie-, Stahl-, Zement-, Energie- und Schiffbauindustrie stetig erhöht. Die Einführung effizienter kleiner und mittlerer Motoren eröffnete führenden Unternehmen Chancen für ein schnelles Wachstum.
Konservativ wurde die durchschnittliche jährliche Steigerung der variablen Motorleistung in den nächsten fünf Jahren auf mehr als 7 % geschätzt. Bei einer Berechnung von 7 % und einem Zehnjahresdurchschnitt von 13,26 % wurde eine Leistung in fünf Jahren von 392–520 Millionen kW pro Jahr prognostiziert.
Laut Statistiken der Klein- und Mittelmotorenabteilung des Verbandes machten Gleichstrommotoren im Jahr 2013 nur 2,93 % der Produktion der unterstützenden Unternehmen aus und wurden nach und nach durch Motoren mit variablem Strom ersetzt.
Sie bieten jedoch eine gute Kontrolle, einen gleichmäßigen, sanften und stufenlosen Geschwindigkeitswechsel über einen weiten Bereich unter schweren Lasten und ein hohes Anlaufdrehmoment bei wirtschaftlicher Steuerung. Daher werden sie häufig in großen Reversierwalzwerken und Winden eingesetzt.
Obwohl mit einem Frequenzumrichter ein variabler Antrieb ein ähnliches Ergebnis erzielen kann, behalten Permanentmotoren, insbesondere große, Vorteile in Bezug auf Gesamtzuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit. Hochentwickelte Umrichter als Ersatz werden seit langem hauptsächlich von GE, SIEMENS, ABB und TMEIC geliefert.
Trotz der Preissenkung blieben die Kosten etwa dreimal höher als bei DC-Systemen und das Preis-Leistungs-Verhältnis war niedrig. Wartung und Reparatur erfordern qualifiziertes Personal, über das kleine und mittlere chinesische Unternehmen in der Regel nicht verfügen, sodass Fehler nicht immer schnell behoben werden und eine flächendeckende Einführung nicht stattgefunden hat.
Spezialisierte, große und effiziente Gleichstrommotoren bleiben eine Marktchance.
Laut Statistik der Förderunternehmen des Verbandes betrug die Leistung von Gleichstrommotoren im Jahr 2013 5,061 Mio. kW, 1,069 Mio. kW oder 17,44 % weniger als im Vorjahr.
Nach Angaben des Statistischen Landesamtes stieg die Leistung der Erzeugungsanlagen im Zeitraum 2001–2013 von 13,3935 auf 127,3520 Millionen kW pro Jahr, was einer durchschnittlichen jährlichen Steigerung von 20,64 % entspricht.
Die Entwicklung der Windressourcen in China ist im Allgemeinen nach wie vor gering und das ungenutzte Potenzial ist enorm.
Die Erhöhung der Anlagenkapazität ist zu einem internationalen Trend geworden. Mit der Entwicklung der Offshore-Windenergie begann der kommerzielle Betrieb von 3–6 MW-Blöcken.
Seit 2010 befindet sich die Branche in einer Phase der industriellen und politischen Anpassung; Nach dem Höhepunkt nahm die Wachstumsrate ab. Überkapazitäten, Niedrigpreiswettbewerb sowie ausländische Antidumping- und Ausgleichsmaßnahmen führten 2012 zu einem anhaltenden Rückgang der Neuinstallationen.
In China kamen dann 12.960 MW hinzu – 26,5 % weniger als im Vorjahr. Als die Stromerzeugungsengpässe und Konnektivitätsprobleme nachließen, setzte 2013 eine Erholung ein. Nach vorläufigen Schätzungen der Wind Energy Association wurden 16.100 MW an Neuinstallationen installiert, was einem Anstieg von 24 % gegenüber 2012 entspricht.
Die Gesamtkapazität überstieg 90 Millionen kW. Im Jahr 2013 löste die Windkraft die Atomkraft ab und wurde erstmals Chinas dritte Stromquelle.
Die Umsetzung politischer Maßnahmen und Strukturanpassungen dürften das weitere Wachstum unterstützen.
Die Erzeugung von Biomasse durch Vergasung ist sauberer als die direkte Verbrennung und setzt nahezu keine schädlichen Gase frei.
Es eignet sich für die verteilte Nutzung von Biomasse, erfordert weniger Investitionen und hat niedrige Erzeugungskosten, was besonders für Entwicklungsländer von Nutzen ist. Die weltweit installierte Kapazität hat 50 Millionen kW überschritten und kann mehr als 90 Millionen Tonnen Brennstoffäquivalent ersetzen.
In den führenden USA beträgt die Kapazität mehr als 10.000 MW, mehr als 40 % erneuerbare Energieerzeugung. In China beträgt der Anteil der Biomasse an der erneuerbaren Kapazität nur 0,5 % gegenüber dem weltweiten Durchschnitt von 25 %, was breite Perspektiven eröffnet.
Die Nachfrage nach Motoren in Entwicklungsländern wächst rasant. Insbesondere China und Indien sowie die schnell wachsenden BRICS-Staaten Südafrika, Brasilien und Russland verzeichneten in den letzten Jahren ein starkes Wirtschaftswachstum. Die Infrastruktur und die damit verbundene Produktion erzeugten eine große Nachfrage.
Hauptbereiche der Marktnachfrage:
1) Nachfrage der neuen Industrialisierung
Chinas schnelles industrielles Wachstum war mit Ressourcen- und Umweltbeschränkungen konfrontiert. Das Muster des hohen Energieverbrauchs und der hohen Emissionen ist nicht mehr nachhaltig, und die Branche bewegt sich in Richtung Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit. Der Bericht des 18. Parteitags skizzierte einen neuen Weg der Industrialisierung: hoher technologischer Inhalt und wirtschaftliche Effizienz, geringer Ressourcenverbrauch und Umweltverschmutzung, volle Nutzung der Vorteile der Humanressourcen.
Die globale Finanzkrise verlangsamte das Wachstum Chinas und schuf gleichzeitig die Voraussetzungen für eine beschleunigte Neuindustrialisierung. Strukturelle Veränderungen, Modernisierung und Energieeinsparung erfordern eine große Anzahl effizienter Motoren mit hoher Einzelleistung und erweitern den Industriemarkt.
2) Fordern Sie Energieeinsparungen
Hocheffiziente Motoren vereinen wirtschaftliche und gesellschaftliche Vorteile und sind zu einer Priorität der Branche geworden, die beispiellose Chancen und Herausforderungen mit sich bringt. Mit der Umsetzung und Stärkung der Umsetzungsrichtlinien wird ein schnelles Wachstum erwartet. Das umfassende Energieeinspar- und Emissionsminderungsprogramm des Zwölften Fünfjahresplans vom 31. August 2011 sieht Haushaltszuschüsse für effiziente Motoren und eine Steigerung der Betriebseffizienz von Anlagen um 2-3 Prozentpunkte bis 2015 vor. Neben Neuinstallationen besteht ein starker Bedarf für den Ersatz bereits laufender herkömmlicher Motoren, auch solcher, die das Ende ihrer Lebensdauer noch nicht erreicht haben.
Energieeinsparung, Umweltschutz und ökologische Zivilisation sind wichtige Themen des Dreizehnten Fünfjahresplans.
Das Ministerium für Umweltschutz schätzt, dass die jährlichen Investitionen in den Umweltschutz auf etwa 2 Billionen Yuan steigen könnten und die gesamten öffentlichen Investitionen 17 Billionen übersteigen könnten. Die Investitionen in Energieeinsparung und Ökologie könnten den bisherigen Fünfjahresplan mehr als verdoppeln.
Steigende Arbeits- und Materialkosten verringern die Wirkung der passiven Emissionsreduzierung durch die Schließung veralteter Anlagen. Die wichtigsten Mittel sind die Aktualisierung von Geräten und Technologien sowie die Erhöhung des technischen Niveaus der Produkte.
PetroChina, Sinopec, das South-to-North Water Transfer Project und andere Unternehmen und Projekte kündigten umfangreiche Anschaffungen effizienter Motoren und die beschleunigte Abschaffung energieintensiver und alter Maschinen an.
3) Ausländische Märkte
Der Weltmarkt wird weiterhin von einigen wenigen großen multinationalen Unternehmen dominiert: GE, SIEMENS, ABB und TMEIC, mit fortschrittlichen Design- und Fertigungstechnologien.
Chinas Exporte machten etwa 10 % der gesamten Motorenproduktion aus. Ausländische Anbieter verlangen oft hohe Preise.
China verfügt über einen Arbeitskostenvorteil und staatliche Unterstützung für seine eigene Innovation und industrielle Modernisierung. Der Fokus auf Forschung und technologische Durchbrüche schließt die Lücke nach und nach.
Getrieben von der Nachfrage intensivieren sich die Innovationen erneut, die Selbstversorgung mit qualitativ hochwertigen Produkten wächst und große lokale Hersteller erhalten erste Chancen, mit internationalen Marktführern zu konkurrieren.
In den USA und anderen entwickelten Ländern nimmt die Zahl der traditionellen Motorenhersteller allmählich ab, während die Importe zunehmen, was Chancen für China schafft, das in Zukunft zum Motorenfertigungszentrum der Welt werden könnte. Das schnelle Wachstum der Nachfrage aus Entwicklungsländern, insbesondere Indien, Südafrika, Brasilien und Russland, wird durch die Wirtschaft, die Infrastruktur und die damit verbundene Produktion vorangetrieben und treibt die chinesischen Exporte an.
(2) Marktangebot
Die Hersteller in China werden in staatliche, einschließlich staatlich kontrollierte, ausländische, einschließlich staatlich kontrollierte, und private Hersteller unterteilt. Kleine und mittlere Motoren werden von öffentlichen und privaten Unternehmen dominiert; Ausländer trugen nur bis zu einem gewissen Grad zur Verbesserung der Technologie und des Produktionsvolumens bei.
Chinas Wirtschaft hat sich allmählich von einem zweistelligen Wachstum zu einem stetigen Wachstum von etwa 7 % entwickelt. Industrie- und makroökonomische Politik gibt den Weg für kleine und mittlere Motoren vor. Gleichzeitig traten Ungleichgewichte, Inkonsistenzen und Instabilität auf: Überkapazitäten auf niedrigem und mittlerem Niveau, Verlangsamungsdruck und Schwierigkeiten beim Export; schwierige Umstrukturierung des Sortiments und Widerstand gegen die Einführung wirksamer Produkte; Schwankungen bei den Rohstoffen, steigende Arbeitskosten und sinkende Gewinne. Die Erhöhung des technischen Niveaus und der Abbau veralteter Kapazitäten sind zur allgemeinen Leitlinie der Branche geworden.
Konventionelle Motoren werden von vielen Unternehmen mit kleinen Einzelanteilen produziert.
Die Konzentration ist gering, wächst aber. In China gibt es etwa 2.000 kleine und mittlere Motorenhersteller, von denen etwa 300 große Unternehmen sind; Sie konzentrieren sich auf Zhejiang, Jiangsu, Shanghai, Shandong, Guangdong und Fujian.
Den Statistiken des Verbandes zufolge waren Wolong Electric Group, Zhuhai Kaibang Motor und Shandong Huali Motor Group im Jahr 2014 umsatzstärkste Unternehmen; für die Exportproduktion - Wolong, Fujian Anbo Motor Group und Zhejiang Jinlong Motor; über die kumulative Einführung effizienter Motoren – Wolong, Jiangsu Small and Medium Motor und Zhejiang Jinlong Motor. Die Branche konsolidiert sich weiter.
Den Kerndaten des Unternehmens zufolge, zu denen die Konzernumsätze aus Großmotoren, Elektrogeräten und Immobilien gehören, stiegen die Gesamtumsätze im Zeitraum 2007–2012 von 32,990 Milliarden Yuan auf 54,05 Milliarden Yuan. Die Anteile der drei und zehn führenden Teilnehmer stiegen und erreichten im Jahr 2012 50,30 % bzw. 73,90 %.
Kleine und mittlere Motoren haben Achshöhen von 80–630 mm. Als Hauptkomponenten zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie werden sie häufig in Pumpen, Lüftern und Kompressoren eingesetzt, die eng mit der Wirtschaft verbunden sind. Diese Arten von Geräten sind im öffentlichen Leben weit verbreitet und stellen einen wichtigen Teil des Stromverbrauchs dar, sodass ihre Effizienz einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtenergieeffizienz hat. Der Wirkungsgrad ist ein wichtiger Indikator für das technische Niveau solcher Motoren.
Der Schlüssel zu einem hohen Wirkungsgrad liegt in der Reduzierung der motoreigenen Verluste: in Stahl, Kupfer, mechanisch und zusätzlich, um mechanische Leistung am Ausgang zu erhalten.
Große Hersteller kleiner und mittlerer Motoren reduzieren Verluste typischerweise auf folgende Weise:
(1) Statorwicklungen mit geringen Oberschwingungen reduzieren Kupfer- und Additivverluste. Durch die Verbesserung der Form der magnetomotorischen Kraft werden die zusätzlichen Verluste und Verluste in den Stator- und Rotorwicklungen reduziert. Die Vakuumimprägnierung der Wicklung mit einem lösungsmittelfreien Isolierlack erhöht die elektrische Festigkeit, reduziert den Erwärmungs- und Energieverbrauch und erhöht die Lebensdauer.
Eine optimierte elektromagnetische Berechnung sowie die Auswahl und Anpassung der Form der Stator- und Rotorschlitze sorgen für eine rationelle Verteilung der Induktion in Zähnen und Joch sowie eine Koordination der Lasten und minimieren Verluste in Kupfer und Stahl. Hochwertiger kaltgewalzter Elektrostahl mit hoher Permeabilität und geringen Verlusten reduziert magnetische Verluste und elektrische Belastung und erhöht so die Effizienz.
(2) Eine rationelle moderne Belüftung reduziert mechanische Verluste. Das konische Gehäuse und der konische Leitventilator sorgen für einen ausreichenden Luftstrom bei geringen Lüftungsverlusten und Reibung, kühlen effektiv und reduzieren mechanische Geräusche.
Reduzierte Verluste und eine höhere Effizienz reduzieren die Wärmeentwicklung und den erforderlichen Kühlluftstrom, was den Einsatz eines kleineren Lüfterdurchmessers ermöglicht. Dadurch wird der mechanische Energieverbrauch weiter reduziert und die Effizienz gesteigert.
(3) Wirksame technische Maßnahmen reduzieren inkrementelle Verluste. Zusammen mit der richtigen Kombination von Stator- und Rotorschlitzen und der Abschrägung der Schlitze wird der Luftspalt angepasst und eine zusätzliche Bearbeitung des hergestellten Rotors durchgeführt, wodurch zusätzliche Verluste reduziert und kontrolliert werden.
Die Elektrotechnikbranche liefert Antriebskomponenten an OEMs und weist insgesamt eine starke Geschäftsentwicklung auf. Die Bruttomargen der börsennotierten Wolong Electric, Xinzhi Motor, Dayang Motor, Zhongdian Motor und Jinlong Electromechanical waren stabil und verzeichneten von 2012 bis 2014 ein leichtes Wachstum. Der Hauptgrund dafür war der allgemeine Rückgang der Preise für Elektrostahl, Kupfer und Aluminiumbarren in den letzten drei Jahren, der Spielraum für Gewinne schuf.
Im Laufe der Jahre der Entwicklung haben sich die industrielle Basis, Struktur und Größe der Branche herausgebildet und die Eintrittsbarrieren sind erheblich gestiegen. Bei hocheffizienten Motoren sind sie aufgrund der technischen Komplexität, der komplexen Fertigung, der hohen Anfangsinvestitionen und der Anforderungen an die Zuverlässigkeit besonders hoch. Die wichtigsten Eintrittsbarrieren sind:
Erstens erfordern komplexes Design und Technologie interdisziplinäres Wissen. Designer, Technologen, Inspektoren, Tester und Arbeiter müssen über eine fundierte Ausbildung und Erfahrung verfügen. In der Fertigung kommen eine Vielzahl großer, spezialisierter und komplexer Maschinen zum Einsatz, was hohe Anforderungen an die technischen Arbeitskräfte neuer Marktteilnehmer stellt.
Zweitens fordern Endverbraucher Zuverlässigkeit und reaktionsschnellen Service, wodurch ihre Anforderungen an Tests vor dem Verkauf und Support nach dem Verkauf steigen. Ein qualifiziertes Produktions-, Qualitätskontroll- und Serviceteam ist erforderlich.
Die Technologie schreitet rasant voran; Hersteller müssen sich zeitnah mit fortschrittlichem Design, Fertigung und Prozessen auseinandersetzen und neue Technologien, Materialien und Geräte implementieren. Für neue Unternehmen ist es schwierig, gleichzeitig technologische Überwachung und Eigenentwicklung anzubieten.
Die Motoren werden in der Metallurgie, Energie, Petrochemie, Kohle- und Bergbauindustrie, Baustoff- und Papierproduktion, öffentlichen Versorgungsbetrieben und Wasserwirtschaft, Schiffbau und Hafenumschlag eingesetzt. Unterschiedliche Anwendungen und Umgebungen stellen unterschiedliche Anforderungen. Es dauert normalerweise lange, Erfahrungen zu sammeln, um in verschiedene Bereiche einzusteigen. Durch langjährige, erfolgreiche Erfahrungen und zuverlässige Produkte in einem bestimmten Bereich können wir kontinuierlich einen bedeutenden Anteil gewinnen.
Zuverlässigkeit und Eignung für die Aufgabe sind wichtige Auswahlfaktoren. Endverbraucher bevorzugen Hersteller mit Erfahrung und Marke im gewünschten Bereich. Neue Wettbewerber ohne eine solche Anhäufung sehen sich einem härteren Wettbewerb gegenüber.
Die Motorenproduktion erfordert große Investitionen in das Anlagevermögen, insbesondere in Produktions-, Prüf- und Inspektionsausrüstung. Der Aufbau von Anlagen und Prozessen sowie die Generierung von Kapazitäten dauert lange, in der Regel Jahre. Produkte benötigen außerdem eine lange Zeit der Marktvalidierung, sodass ausreichend Betriebskapital erforderlich ist. Hohe Finanzierungs- und Abschreibungskosten, Kapitalintensität und Betrieb mit hoher finanzieller Hebelwirkung stellen eine Liquiditätshürde für neue Unternehmen dar.
Motoren treiben Ventilatoren, Pumpen, Kompressoren, Werkzeugmaschinen und Förderbänder an und werden häufig in der Metallurgie, Petrochemie, Chemie, Kohlebergbau-, Baustoff- und Versorgungsindustrie eingesetzt.
Sie verbrauchen 64 % des gesamten Stroms und in der Industrie 75 % des Industrieverbrauchs. Eine Steigerung ihres Wirkungsgrades um einen Prozentpunkt ermöglicht eine jährliche Einsparung von rund 26 Milliarden kWh.
Daher ist die Steigerung der Effizienz zu einem wichtigen Weg zur Energieeinsparung geworden. Im Programm des Industrieministeriums vom August 2013 wurden Ziele für die Produkterneuerung bis 2015 festgelegt: 50 % der Niederspannungs-Drehstrom-Käfigläufermotoren und 40 % der Hochspannungsmotoren müssen Effizienzstandards erfüllen; introduce 170 million kW of efficient engines, remove 160 million kW of low-efficiency ones, modernize 100 million kW of systems and effectively rehabilitate 20 million kW of retired machines.
On this basis, the demand for efficient engines and related equipment is estimated to be close to 100 billion yuan.
Motors drive fans, pumps, compressors, machine tools and conveyors in metallurgy, petrochemicals, chemistry, coal industry, building materials and utilities. The situation in these industries is positively related to economic growth and investment in fixed capital. China's continued rapid growth and industrialization have provided the basis for the sustainable development of small and medium-sized engines.
Large customers including Shanghai Kaiquan Pump Group, Shimge Pump Industry Group and Nanfang Pump Industry have become the world's leading pump manufacturers over the years, promoting the relocation of pump production to China. Large foreign manufacturers with Chinese factories need engine suppliers with a wide range and comprehensive supplies for centralized procurement of several models. This encourages product expansion and simultaneously creates opportunities for scale-up.
Large international manufacturers, thanks to their technology and reputation, occupy a large part of the foreign market, but often have high prices. Improvements in Chinese technology and performance and favorable price-quality ratio are increasing foreign orders and the share of Chinese engines abroad.
The number of traditional engine manufacturers in the EU, US and other developed countries is decreasing, while imports are increasing, opening up great opportunities for China to become a global manufacturing center. Demand from other developing countries is also growing rapidly: growth in the economy, infrastructure and related industries creates a need for engines and stimulates Chinese exports.
Leading foreign manufacturers widely use highly automated lines and machining centers that provide high productivity and reliability. In terms of automation and intelligence of production and control equipment, the company still has a certain gap with the advanced international level.
Because efficiency improvement in China has lagged behind Europe, Australia and the United States, training in the design and improvement of small and medium-sized efficient engine technology has developed later, and scientific and technical personnel are insufficient. This personnel shortage is the main obstacle to increasing the company's key competitiveness and participation in international competition.
Motors, as widely used industrial products, serve a variety of industries. In general, enterprises are little dependent on seasonal fluctuations in demand in one region and do not have a pronounced seasonality.
In the long term, the industry cycle follows the macroeconomics: rapid growth increases demand and improves the situation, a slowdown or recession reduces demand and worsens it.
China remains in the middle stage of industrialization and continues on a new industrial path.
The global economy is recovering slowly; growth is below expectations, potential growth is declining, trade and investment are weak. A simultaneous slowdown of several sources of growth and stagnation are possible.
Full recovery of the global economy may be long and difficult. However, China's transition from policy stimulation to self-sustaining growth, the restructuring of heavy industry, modernization, energy conservation and the environmental requirements of new industrialization allow us to expect a long upward industrial cycle.
The industry does not have any pronounced regionalism. Relatively more manufacturers are located in the east, north, northeast and southwest of China; the densest concentration is on the east coast.
