结构优化 提升能效水平
能效标准标识的实施,在推动行业绿色发展、带动行业技术升级的过程中,有效提升了产品能效水平,优化了产业和市场结构。能效水平低的产品子类别逐渐被淘汰,退出市场,相应的产品生产线也逐渐被取代。在节能品类研发中反应过慢、投入不足、研发成果滞后的企业逐渐丢失市场,产业和市场结构不断向高效节能方向调整和转变,行业总体能效水平不断得到提升。
各产品由于实施能效标准标识时间不同,产业和市场结构转变速度和幅度各异,此差异化局面也自然验证了能效标准标识在推动行业和市场向高效节能方向转变的根本性地位和作用,以下将以各领域典型产品为例来一一展现。
☆ 制冷空调产品
制冷空调产品是实施能效标识时间最长的产品,也是节能产品惠民工程的重点实施对象。在能效标准标识和惠民工程的接力联动、共同推动下,其产业和市场结构转变最为迅速。

图4-2 冷藏冷冻箱各版能效标准中能效指数限定值情况
家用电冰箱第一版能效标准GB 12021.2—1999 《家用电冰箱电效限定值及节能评价值》于1990年12月1日实施,冷藏冷冻箱能效指数限定值为120%,第二版能效标准于2000年4月1日实施,第三版能效标准于2003年11月1日实施,第四版能效标准于2008年4月1日实施,第五版能效标准于2016年11月1日实施,冷藏冷冻箱能源效率指数限定值为70%。各版标准中冷藏冷冻箱能效限定值对比情况如图4-2所示。相对于1989年第一版能效标准,冷藏冷冻箱能效限定值绝对值大幅降低。
家用电冰箱行业经过15年发展,目前能效1级、2级型号占比已高达83%。以占市场主流的冷藏冷冻箱为例,1级节能产品占比经历了近三轮潮汐式的上涨,如图4-3所示。从2005年3月到2009年中,冰箱市场完成了第1 轮高效转变,1级产品型号占比最高达到77%。2009年能效标识升级实施后,2012年在惠民工程的协同推动下,1级产品型号占比又快速上升,在惠民期间达到90%。惠民结束后,政策效应略有回退,产品平均能效水平略有下降。2016年10月1日,家用电冰箱新标准实施后,1级能效要求大幅提高,达到欧盟水平,2级能效要求也有所提升,节能产品门槛提高,冰箱市场开始了第3 轮高效转变,1级型号占比目前达到42%。总体看来,冰箱产品整体能效水平较高,市场优化升级效应明显。
从家用电冰箱产品能效水平来看,以200L~220L 冷藏冷冻箱为例,从2005年能效标识启动实施到2016年新标准标识生效实施,高效压缩机、先进保温材料、变频技术等的推广应用推动了电冰箱能效水平提升,进行能效标识备案的家用电冰箱的24h 耗电量加权平均值从0.65 下降至0.46,能耗降低29%,降低幅度显著,如图4-4所示。

图4-3 家用电冰箱历年能效结构转变情况

图4-4 家用电冰箱典型产品(200L~220L)历年耗电量变化情况
定频房间空调器第1版能效标准GB 12021.3—1989 《房间空气调节器能效限定值及能效等级》于1990年4月1日实施,第2版能效标准于2001年4月1日实施,第3版能效标准于2010年6月1日实施,第4版能效标准于2020年7月1日实施。以3500W~4500W 制冷量的热泵型定频房间空气调节器为例,考虑到不同版标准测试方法和评价指标的差异,经拟合后各版标准中房间空调器能效限定值对比情况如图4-5所示。相对于1989年第1版能效标准,能效限定值有近80%的提升。

图4-5 定频房间空调典型产品(3500W~4500W制冷量、热泵型)各版能效标准中能效限定值情况
定频房间空气调节器既是最早实施能效标识的产品,也是实施节能产品惠民工程时间最长的产品,其于2009年6月~2011年5月和2012年6月~2013年5月分别实施了两轮惠民工程。能效标准标识和惠民工程的协同实施,对定频空调产品产业和市场结构转换起到了明显而强势的助推作用,使得1级、2级节能产品占比经历了三轮潮汐式的变化,如图4-6所示。2005年3月1日能效标识实施后,1级、2级节能产品市场占比不断提升,在2009年惠民工程实施前达到53%,产品整体能效比从2.85 上升到3.3,增幅达14%。在第1 轮惠民工程实施效应的叠加下,2009—2010年1级、2级节能产品市场占比最高达到85%,产品整体能效比达到3.47,增幅达22%。2010年6月1日能效标准标识升级实施,能效要求提高,节能产品市场占比回落到新的基准值后又重新开始高效转变,2012年上半年节能产品占比又高达76%,并在第二轮惠民工程的协同作用下,于2012-2013年期间达到最高点80%,产品整体能效达到3.5 左右。2013年,变频空调市场占比开始快速增加,定频空调市场份额逐渐缩小。2020年7月1日,房间空气调节器新能效标准正式实施,伴随着产业结构升级,1级、2级节能产品占比又开始显著提高,开始新一轮的高效转变。

图4-6 定频房间空调历年能效结构转变情况

图4-7 定频房间空调典型产品(3500W-4500W 制冷量、热泵型)历年能效水平(能效比)变化情况
从空调产品能效水平来看,以3500W~4500W 制冷量的热泵型定频房间空气调节器为例,从2005年能效标识启动实施到2020年新标准标识生效实施,由于行业在压缩机优化、换热性能优化等方面不断取得突破,定频空调产品能效水平持续提升,进行能效标识备案的定频房间空调的能效比加权平均值从2.82 上升至3.30,能效提升17%,提升幅度显著,如图4-7所示。
从空调产品能效水平来看,以3500W~4500W 制冷量的热泵型变频房间空气调节器为例,从2008年能效标准标识启动实施到2020年新标准标识生效实施,由于高效变频压缩机、高效翅片片形和换热管、高效制冷剂等技术的推广应用,变频空调产品能效水平明显提升,进行能效标识备案的变频房间空调的能源消耗效率(统一换算为APF)加权平均值从3.68 上升至4.49,能效提升22%,提升幅度显著,如图4-8所示。

图4-8 变频房间空调典型产品(3500W~4500W 制冷量、热泵型)历年能效水平(APF)变化情况

图4-9 电动洗衣机各版能效标准中波轮洗衣机能效限定值情况
☆ 家电产品
家电产品也是实施能效标识时间较长的产品。2012年6月~2013年5月,我国对几类大家电产品如洗衣机、热水器、平板电视实施了节能产品惠民工程,但实施时间相对较短,补贴额度不高,仅持续1年。家电产品产业和市场结构转变呈稳步过渡态势。
电动洗衣机第1版能效标准GB 12021.4-1989 《电动洗衣机电耗限定值及测试方法》于1990年12月1日实施。第2版能效标准于2005年5月1日实施,第3版能效标准于2013年10月1日实施,波轮式洗衣机电耗限定值为22 (W·h)/(cycle·kg)。考虑到不同版标准测试方法的差异,经拟合后各版标准中波轮式洗衣机能效限定值对比情况如图4-9所示。相对于1989年第1版能效标准能效限定值对应的能效水平有近56%的提升。
电动洗衣机能效标识于2007年3月1日开始实施,于2013年10月1日升级。如图4-10所示,从2007年到2013年,1级、2级节能产品占比平稳增加,于2012年惠民工程实施前达到峰值,约为85%。2013年6月惠民工程结束,10月能效标准标识升级实施,能效要求提高,1级、2级节能产品备案占比回落到新的基准值,并开始了一轮新的能效水平由低到高的渐进提升过程。因此,能效标准标识技术要求升级对洗衣机产品能效水平的提升起到了最重要的作用。总体来说,洗衣机能效标识实施以来,1级、2级节能产品占比由2007年较低能效要求下的19.6%增长为2020年较高能效要求下的56.5%。市场结构优化效应明显。

图4-10 电动洗衣机历年能效结构转变情况
(https://www.daowen.com)
图4-11 电动洗衣机典型产品(滚筒洗衣机)历年耗电量变化情况
从电动洗衣机产品能效水平来看,以滚筒洗衣机为例,从2008年到2020年,由于变频技术的全面普及、电机效率的提高和洗涤技术的提升,滚筒洗衣机能耗明显降低,进行能效标识备案的滚筒洗衣机的工作周期耗电量加权平均值从1.10 下降至0.83,能耗下降25%,下降幅度显著,如图4-11所示。
储水式电热水器能效标识于2009年3月1日实施。在能效标识的推动下,市场平稳规律和相对缓慢地向高效节能方向转变。在能效标识实施前3年,4级、5级能效产品备案型号占比快速下降,1级、2级能效产品占比稳步增加,如图4-12所示。从2011年开始,4级、5级能效已基本无产品型号备案,到2015年1级、2级能效产品备案占比达到最高,约为85%,之后在波动中保持该高位水平。

图4-12 电热水器历年能效结构转变情况

图4-13 平板电视各版能效标准中液晶电视能效限定值情况
☆ 电子和办公设备
电子和办公设备属于中期实施能效标识的产品,电子设备能效提升迅猛,办公设备相对其他产品较为平稳和缓和。
平板电视第1版能效标准GB 24850—2010 《平板电视能效限定值及能效等级》于2010年12月1日实施,液晶电视能效限定值(能效指数)为0.6。第2版能效标准于2013年10月1日实施,液晶电视能效限定值(能效指数)为1.3。第3版能效标准已发布,将于2021年8月1日实施,液晶电视能效限定值(能源效率)为2.0。考虑到不同版标准测试方法和评价指标的差异,经拟合后各版标准中液晶电视能效限定值对比情况如图4-13所示。相对于2010年第1版能效标准,液晶电视能效限定值有超出3 倍的提升。
平板电视能效标识于 2011年3月1日实施,标识实施后快速推动了平板电视产品结构的变革,能效2级以上产品占比达到91%,其中1级型号占比约77%。2012年6月后节能产品惠民工程的实施,进一步助推提升了平板电视节能等级占比,2级以上产品占比达到99%。2013年10月后随着能效标准标识升级、能效指标要求的提高、财政补贴的退出、行业竞争的白热化和显示屏等成本的增长,节能产品占比回落到新的基准值,并呈现波动态势,2015年至2020年基本稳定在30%左右,如图4-14所示。
计算机显示器自2009年3月1日实施能效标识制度,是办公设备中最早实施能效标识制度的产品,2014年,能效1级产品型号占比约92%,能效2级型号占比约8%,能效3级产品型号占比为0%,1级、2级型号占比达到100%,相对2009年提高了15%,如图4-15所示。2016年10月1日能效标准标识升级实施,随着能效指标要求的提高,该产品又经历了新的一轮能效水平由低到高的过程。2020年节能产品占比达到87%。由于计算机显示器产品很大比例通过政府采购和工程采购等方式销售,需求方对节能有较高的门槛要求,故计算机显示器整体节能产品占比较其他领域产品高。

图4-14 平板电视历年能效结构转变情况

图4-15 计算机显示器历年能效结构转变情况
☆ 工业设备
工业设备除中小型三相异步电动机外,整体属于实施能效标识较晚的产品。由于企业参差不齐、流通渠道不同于日常消费品、使用场合对安全和稳定性要求高、采购人员对产品选型和运行效率相关知识掌握程度低等原因,工业设备实施能效标识难度相对其他产品大,产业和市场结构转型更需要强大的政策激励和推动,相对其他产品较为缓慢。
中小型三相异步电动机第1版能效标准GB 18613—2002《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值》于2002年8月1日实施,第2版标准于2007年7月1日实施,第3版标准于2012年9月1日实施。第4版标准于2020年5月29日发布,将于2021年6月1日实施。从2012版能效标准开始,为了使中小型三相异步电动机能效标准与国际接轨,我国等同引用了lEC 60034-30-2008《单速三相笼型感应电动机效率分级》的效率分级指标,保证了我国标准和国际标准在能效指标方面的协调一致。除了中小型三相异步电动机,我国还分别在2009年、2012年、2013年发布了针对小功率、永磁、高压等类型电动机的能效标准,对我国电动机行业和产业的能效提升和节能技术发展起到了重要促进作用。以30kW、4 极电机为例,各版标准中能效限定值对比情况如图4-16所示,相对于2002年第1版能效标准,能效限定值有5.1%的提升(电机效率绝对值增大4.5%)。

图4-16 三相异步电动机各版能效标准中典型电机(30kW、6 极)能效限定值情况
电动机作为各种设备的动力源,广泛应用于工业、农业、国防、交通、商业等各个领域,耗电占全社会总用电量的64%、工业用电的75%。电动机效率的提升都会对国家宏观节能减排工作起到积极促进作用。中小型三相异步电动机能效标识于2008年6月1日实施,其也是节能产品惠民工程实施时间最长的产品之一,目前备案企业逾2000 家。如图4-17所示,纵观电机产品行业,总体局面是节能产品主要为2级能效,1级产品型号占比极小。2008年能效标识制度实施后,2级能效产品备案占比开始增加。到节能产品惠民工程实施前,节能产品占比为近10%。此后,在节能产品惠民工程政策效应的叠加推动下,2级能效产品份额显著增加,到2012年超过90%。2012年9月1日,能效标准标识修订升级,节能产品占比自然回落到一个新的基准值,开始新一轮的缓慢增长,并于2016年达到55%的阶段性高值。2017年3月1日节能产品惠民工程结束,节能产品占比在波动中保持该高位水平,2020年节能产品占比为57%,略高于2016年水平。2020年能效标准再次升级,并于2021年6月1日生效实施,为适应升级后的能效要求,行业企业开始了调整产业和产品结构的进程。尽管相对其他产品,电机产品产业和市场转型较为缓慢,但过去13年的实践证明,能效标准标识和财政激励可对电机产品能效提升起到明显的推动作用,能效标准标识仍是促进电机能效提升的最主要和最根本手段。
从三相异步电动机产品能效水平来看,以30kW、6 极电机为例,从2008年到2020年,电机行业进行了产品结构变革和生产线改造,产业升级有序推进,产品能效水平得到提升,进行能效标识备案的三相异步电动机的效率加权平均值从91.5%提升至92.5%,如图4-18所示。

图4-17 电机历年能效结构转变情况

图4-18 三相异步电动机典型产品(30kW、6 极)历年能效水平(效率)变化情况
☆ 照明产品
截至目前,照明产品共有四大类六小类产品实施了能效标识,具体有自镇流荧光灯、高压钠灯、室内照明用LED 产品(LED 筒灯、定向集成式LED 灯、非定向自镇流LED 灯)和道路和隧道照明用LED 灯具。2008年,自镇流荧光灯和高压钠灯开始实施能效标识,这两类产品生产技术早已发展成熟,产品能效提升空间有限。节能产品从2008年的60%提升到2011年和2012年的80%左右,之后没有进一步的提升。随着照明行业的技术发展和产业升级,新型高效节能的LED 照明产品问世,近几年已成为替代自镇流荧光灯等传统光源的主流产品。2015—2017年,自镇流荧光灯产品基本退出市场,2019年高压钠灯开始退出市场,2020年自镇流荧光灯和高压钠灯备案企业和产品型号数量均为0。
2016年10月1日起我国开始对非定向自镇流LED 灯实施能效标识,2020年11月1日依据新发布的能效标准,对室内照明用LED 产品(LED筒灯、定向集成式LED 灯、非定向自镇流LED 灯)和道路和隧道照明用LED 灯具实施能效标识。非定向自镇流LED 灯目前能效1级型号占比约2%,2级型号占比约29%,3级型号占比约69%,如图4-19所示,备案型号以能效3级为主。从龙头企业技术研发和产品备案情况来看,市场上非定向自镇流LED 灯领先产品初始光效与国际水平持平;但从行业整体能效备案情况来看,行业整体比较保守,考虑到产品质量稳定性以及市场监管等因素,大部分企业以比产品实际能效低的等级来进行标识备案,节能产品占比近年来呈现逐年下降的状况。2020年11月1日,新版能效标准标识升级实施,能效要求提高,产品种类增加,节能产品占比略微降低到一个新的基准值。

图4-19 非定向自镇流LED 灯历年市场能效结构转变情况
在行业能效水平提升的同时,产品产业结构得到不断优化。能效水平较低产品的生产线和企业被淘汰或升级。以房间空调为例,节能潜力更大的变频空调市场占比由2005年的54%提升到2020年的86%。以平板电视为例,能效较低的等离子电视逐渐退出市场,等离子生产线已停产,LCD 电视占据市场主流,2014年LCD 电视市场占比已高达96%。以电动洗衣机为例,能效水平较高的滚筒洗衣机占比由2005年的15% 提升到2020年的60%。