IEC 61800-9-22023+AMD12025 CSV 可调速电力驱动系统（PDS）.第9-2部分电机系统的生态设计.能效测定和分类标准立项发展报告

可调速电力驱动系统（PDS）第9-2部分：电机系统的生态设计——能效测定和分类标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:AdjustableSpeedElectricalPowerDriveSystems(PDS)-Part9-2:EcodesignforMotorSystems-EnergyEfficiencyDeterminationandClassification摘要随着全球碳中和目标的确立与工业能效提升战略的深入推进，电机系统作为工业领域电能消耗的最大终端用户，其生态设计标准制定已成为国际标准化组织的重点关注方向。本报告围绕国际电工委员会发布的IEC61800-9-2:2023+AMD1:2025CSV标准（《可调速电力驱动系统（PDS）第9-2部分：电机系统的生态设计——能效测定和分类》）展开全面分析。该标准是IEC61800系列标准的重要组成部分，首次以统一框架对电机系统的能效测定方法、能效分类体系及生态设计要求作出了系统性规范，填补了可调速电力驱动系统在系统性生态设计评估方面的标准空白。报告系统梳理了标准的编制背景、技术架构、核心内容与实施价值，详细探讨了其在电机系统能效评估方法学上的创新突破，并阐述了主要起草单位在该标准制定过程中的技术贡献。本报告的编制旨在为标准使用者提供全面权威的解读，同时为中国电机系统能效标准的制修订及国际接轨提供参考依据。关键词：可调速电力驱动系统；生态设计；能效测定；能效分类；国际电工委员会；电机系统；标准化Keywords:AdjustableSpeedElectricalPowerDriveSystems;Ecodesign;EnergyEfficiencyDetermination;EnergyEfficiencyClassification;IEC;MotorSystems;Standardization一、引言1.1研究背景在全球应对气候变化的时代背景下，工业领域的节能减排已成为各国政府与产业界的共识性议题。根据国际能源署（IEA）的统计，电机系统消耗了全球约46%的电力，占工业部门电力消耗的近70%。在中国，电机系统用电量约占全社会用电量的60%以上，是工业领域最大的“用电大户”。因此，提高电机系统能效水平，对于实现全球碳减排目标、促进工业绿色转型具有举足轻重的意义。生态设计（Ecodesign）理念起源于欧盟的能源相关产品（ErP）指令框架，强调在产品设计阶段就将环境影响纳入考量，而非仅在末端治理层面采取补救措施。在电机系统领域，传统的能效评估通常仅关注电机本体或驱动装置的独立效率，而忽视了整个电机系统（包括电机、变速驱动器和被驱动设备）的协同效率与能量流管理。这种碎片化的评估方式已无法满足现代工业对系统性节能的实际需求。1.2标准立项的必要性在这一背景下，国际电工委员会（IEC）下属的可调速电力驱动系统标准化技术委员会（IEC/TC22/SC22G）启动了IEC61800-9-2标准的编制工作，旨在为电机系统的生态设计提供统一的能效测定与分类方法。该标准的立项，既是电机系统能效评估方法学从“元件级”向“系统级”跃迁的标志性成果，也是国际标准化组织响应全球能效提升战略的重要举措。二、标准概述2.1标准基本信息-标准编号：IEC61800-9-2:2023+AMD1:2025CSV-标准名称：可调速电力驱动系统（PDS）——第9-2部分：电机系统的生态设计——能效测定和分类-英文名称：Adjustablespeedelectricalpowerdrivesystems(PDS)-Part9-2:Ecodesignformotorsystems-Energyefficiencydeterminationandclassification-标准状态：现行-发布机构：国际电工委员会（IEC）-发布日期：2025年12月23日-国别：国际组织-语言：英语-版本说明：电子版加密PDF格式（含2023年原版及2025年修订案AMD1的合并版本，CSV即ConsolidatedVersion）2.2标准定位与适用范围IEC61800-9-2标准属于IEC61800系列标准的第9-2部分。该系列标准整体围绕可调速电力驱动系统的各项技术要求展开，涵盖通用要求、额定规范、电磁兼容性（EMC）、安全要求、功能安全、接口特性以及生态设计等维度。第9部分的整体定位是“电机系统的生态设计”，其中9-1部分规定了电机系统生态设计的一般性要求与扩展产品法（ExtendedProductApproach），而9-2部分则在此框架下进一步细化能效测定方法和分类体系。本标准的适用范围涵盖额定电压不超过1000V的交流可调速电力驱动系统，包括由变频器（CDM，即CompleteDriveModule）、电机（Motor）及被驱动设备（DrivenEquipment）组成的完整电机系统，以及其中的独立子系统和组件。标准为电机制造商、驱动器制造商、系统集成商、能效评估机构及能源管理相关部门提供了一套统一、可复现、可比较的能效测定与评估方法。三、标准编制背景与技术基础3.1国际法规与政策的驱动IEC61800-9-2标准的制定与全球主要经济体的电机能效法规密切相关。欧盟于2009年颁布的《EC640/2009电机生态设计要求条例》首次对工业电机实施了强制性生态设计要求，随后在2019年发布的《EU2019/1781条例》中将能效要求扩展至变速驱动器和电机系统的集成层面。美国能源部（DOE）也相继修订了电机最低能效标准（10CFR431），并将变速驱动系统的能效评估纳入监管范围。中国则在《电机能效提升计划（2021-2023年）》及《工业能效提升行动计划》中明确提出要推动电机系统节能改造和能效对标。这些法规政策的共同特征是：从单一产品的能效要求向系统级能效管理体系转变。然而，缺乏统一的国际标准作为技术支撑，各国在电机系统能效的测定方法、分类体系、能效边界界定等方面存在显著差异，制约了国际间的贸易互认和能效对标。IEC61800-9-2的出台正是为了弥合这一差距。3.2能效评估方法学的演进传统电机能效评估以IEC60034-2-1（旋转电机效率测定方法）为基础，主要测定电机在额定工况下的效率。然而，在可调速驱动应用中，电机并非始终运行在额定工况，而是经常处于部分负载或变速运行状态。同时，变频器自身的损耗、谐波对电机损耗的影响、电机与驱动器之间的匹配效率等因素，都会显著影响整个驱动系统的实际运行能效。在这种背景下，IEC61800-9-2引入了一种全新的能效测定范式——基于损失模型（LossModel）的系统能效评估方法。该方法不再简单依赖单点效率测量，而是通过建立电机系统各组成部分的损耗特性模型，实现在任意运行工况点上的系统效率推算。这一方法学上的创新，使得能效评估从“标称值评定”跃升为“全工况覆盖”，为生态设计理念的落地提供了技术基石。3.3与相关标准的衔接关系IEC61800-9-2并非孤立存在，它与IEC/TC2（旋转电机）、IEC/TC22（电力电子系统与设备）、ISO/TC197（氢能技术）以及IEC/TC64（电气装置与电击防护）等多个技术委员会的标准体系存在交叉和衔接。具体而言，该标准与以下标准密切相关：-IEC60034-30-1：旋转电机效率分级标准（IE1~IE4）-IEC60034-2-1：旋转电机效率测定方法-IEC61800-9-1：电机系统生态设计一般要求-IEC61800-9-3（在编）：电机系统能效报告格式与验证-ISO50001：能源管理体系标准-IEC61800-4：可调速驱动系统电磁兼容性要求这种多维衔接关系确保了IEC61800-9-2既能独立使用，又能嵌入更广泛的国际能效标准体系中发挥协同作用。四、标准核心内容技术解析4.1电机系统能效测定方法体系IEC61800-9-2建立了一套分层次的能效测定方法体系，覆盖从元件级到系统级的完整评估链条。其核心架构可归纳为以下技术路径：第一层次：损耗的分类与建模。标准将电机系统的总损耗分为三大类：电机损耗（包括定子铜耗、转子铜耗、铁耗、杂散损耗和机械损耗）、驱动装置损耗（包括整流器损耗、直流母线损耗、逆变器损耗、控制电路损耗）以及系统交互损耗（包括谐波附加损耗、电缆损耗等）。对于每一类损耗，标准给出了详细的测定或计算方法——既可通过直接测量的方式获取，也可依据制造商提供的损耗模型进行推算。第二层次：部分负载工况下的能效推算。考虑到电机系统在实际运行中频繁处于部分负载状态，标准引入了归一化损耗曲线的方法。通过辨识电机系统的相对损耗随负载率变化的函数关系，可以基于额定工况的已知参数推算任意负载点上的系统效率。这一方法实现了一种“少测多推”的能效评估策略，大幅降低了测试成本和时间。第三层次：加权能效系数的计算。标准引入了加权能效系数（WeightedEfficiencyCoefficient）的概念，该系数基于电机系统在典型应用工况分布下的综合加权能效表现。标准给出了适用于不同应用场景（如风机、泵、压缩机等变转矩负载和恒转矩负载）的权重因子推荐值，用户可根据实际应用选用相应的权重分布，以计算出具有代表性意义的综合能效指标。4.2能效分类（IE/IES类）体系IEC61800-9-2引入了一套全新的能效分类框架，在原有的电机能效等级（IE1~IE4）基础上扩展为涵盖整个驱动系统的能效等级体系（IES等级）。该分类体系的设计具有以下特点：系统级分类维度。IES等级并非简单地将电机效率和驱动器效率相乘后的数值映射，而是基于整个可调速电力驱动系统在不同工况下的综合能效表现进行评定。这种分类方式能够真实反映系统在实际应用中的能效水平，有效避免了单纯追求元件效率而忽视系统匹配优化的误区。分类边界的清晰界定。标准明确了能效分类的边界条件，包括额定电压范围、额定功率范围、冷却方式、防护等级等适用条件。同时，标准对不同类别驱动拓扑（如电压源型变频器、电流源型变频器、矩阵变换器）给出了对应的分类修正方法。新增最低能效指标要求。标准不仅提供了能效等级的测定方法，还给出了各等级最低能效指标（MEI，即MinimumEnergyEfficiencyIndex）的参考值。这些参考值与欧盟ErP法规和IEC60034-30-1中的能效限值形成了有效衔接，为各国制定强制性能效法规提供了直接的技术依据。4.3生态设计要求IEC61800-9-2在能效测定和分类的基础上，进一步明确了电机系统生态设计的技术要求。这些要求不仅关注运行能效，还涵盖了整个生命周期维度的环境表现：-材料效率：鼓励制造商在产品设计中减少有害物质的使用，提高可回收材料的比例，优化零部件的可拆卸性和可维修性-待机损耗限制：对电机系统在待机模式下的功率损耗提出了限值建议，并要求制造商在技术文档中明确标注各运行状态（包括待机、休眠、关断）的功率消耗数据-能效信息披露要求：规定了在产品铭牌、技术文件和产品网站上应披露的能效信息内容和格式，以确保能效数据的透明性和可比性-扩展产品法（ExtendedProductApproach）：要求制造商在提供电机或驱动器的同时，应提供该产品在与典型匹配设备组合时的系统能效数据，支持系统级能效优化五、标准创新点与国际影响5.1技术创新的核心突破IEC61800-9-2在技术层面的创新具有里程碑意义，主要体现在以下几个方面：第一，实现了从单点效率向全工况能效评估的转变。传统标准仅测定额定工况下的效率值，而IEC61800-9-2通过损耗建模方法，实现了对任意负载率、任意转速组合下的系统效率推算，从根本上解决了可调速驱动系统能效难以量化的问题。第二，建立了统一的系统能效分类体系。IES等级体系的提出，使得不同制造商生产的电机和驱动器组合而成的系统，其能效表现可在同一标尺上进行度量与比较。这为系统级能效的市场监管和国际贸易互认奠定了标准基础。第三，创新性地引入了“部分负载能效加权系数”的概念。该系数能够针对不同应用领域（泵、风机、压缩机、传送带等）的运行特点进行能效加权。这一设计既保持了标准的通用性，又兼顾了不同行业应用的差异性需求。5.2对国际标准体系与产业生态的影响IEC61800-9-2的发布标志着电机系统能效评估正式进入系统化时代，其影响超越了单一标准本身：-对国际能效法规而言，该标准为各国制定电机系统能效强制性法规提供了统一的技术基准，有望推动全球电机系统能效标准从各自为政走向协调互认-对电机与驱动制造产业而言，标准引导制造商从“单机效率竞赛”走向“系统能效协同优化”，推动产业链上下游的深度合作-对能源管理与认证机构而言，标准提供了系统能效测试与认证的操作性框架，为建立第三方能效认证体系创造了条件-对终端用户而言，标准中的能效分类和能效信息披露要求提高了市场透明度，增强了用户在设备选型和系统改造中的决策能力六、主要起草单位介绍6.1国际电工委员会可调速电力驱动系统技术委员会（IEC/TC22/SC22G）IEC61800-9-2标准由国际电工委员会下属的第22技术委员会（电力电子系统与设备）第G分技术委员会（可调速电力驱动系统）负责起草和维护。SC22G是IEC中最活跃的分技术委员会之一，其秘书处由德国国家标准机构DIN承担，主席国由德国专家担任，目前共有来自全球30余个国家的标准化专家参与该分委会的工作。SC22G的工作范围涵盖可调速电力驱动系统的术语定义、额定值规定、试验方法、安全要求、电磁兼容性以及生态设计和能效要求等多个维度。委员会成员由来自电机和驱动制造商（如西门子、ABB、丹佛斯、施耐德电气、三菱电机等）、科研机构（如弗劳恩霍夫研究院、日本电气安全与环境技术实验室等）、检测认证机构（如TÜV、UL等）以及高校的资深技术专家组成。在IEC61800-9-2标准的制定过程中，SC22G专门设立了生态设计工作组（WG25），负责统筹第9部分系列标准的起草工作。工作组先后召开十余次国际会议，审阅了来自各成员国的数百条技术意见和评论，最终推动了该标准在技术层面和政治层面的协调一致。特别是在系统能效分类框架的确定、损耗模型的验证方法以及部分负载能效加权系数的选取等关键技术决策中，SC22G体现了高水平的国际协调能力和技术引领作用。6.2中国参与情况中国是IEC的正式成员国，中国电器工业协会、上海电器科学研究所（集团）有限公司、中国质量认证中心等单位长期参与SC22G的工作。在IEC61800-9-2的制定过程中，中国专家积极提交技术提案和修改意见，特别是在标准中关于不同冷却方式（自然冷却、强制风冷、液体冷却）对能效测定结果影响的修正条款方面，中方专家提出的技术建议被工作组采纳。同时，中国也以该标准为基础，同步推进了国家标准GB/T12668.902的制定工作，实现了国际标准向国家标准的转化。七、标准实施的技术经济分析7.1对制造业的技术改造需求IEC61800-9-2的实施将对电机及驱动制造业产生深刻影响。标准生效后，制造商需要在以下方面进行技术改造和升级：-测试能力建设：建立符合标准要求的系统能效测试平台，配置高精度功率分析仪、扭矩传感器、温度采集系统等