電梯節(jié)能研究和超級電容在電梯節(jié)能中應(yīng)用

1、電梯節(jié)能研究和超級電容在電梯節(jié)能中應(yīng)用【摘要】我國對電梯節(jié)能有著巨大的需求，現(xiàn)有使 用中的電梯節(jié)能的空間是巨大的。文章對我國電梯節(jié)能的必 要性和超級電容在電梯節(jié)能中的應(yīng)用進行了探討?！娟P(guān)鍵詞】電梯；節(jié)能；超級電容1前言隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，作為高層建 筑物中的交通工具，電梯已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，使 用數(shù)量不斷增長。一個國家現(xiàn)代化水平的高低，在一定程度 上已經(jīng)可以用電梯的使用狀況進行衡量。隨著電梯的普及， 電梯使用過程中存在的各類問題尤其是電梯節(jié)能問題得到 越來越廣泛的關(guān)注，電梯節(jié)能已然成為社會發(fā)展的迫切需要 和重大的社會課題。2電梯節(jié)能的必要性電梯節(jié)能是經(jīng)濟發(fā)展的要求，是

2、基本國策的要求，是相 關(guān)法律法規(guī)的要求，電梯節(jié)能意義重大，實現(xiàn)電梯節(jié)能是利 國利民的大事。無論是從現(xiàn)實需要還是建設(shè)資源節(jié)約型社會 的社會目標(biāo)，電梯節(jié)能都勢在必行。2.1電梯節(jié)能具有可觀的經(jīng)濟效益對于電梯在制動過程中產(chǎn)生的電能，如果就地進行回收 再利用，不僅可以很大程度上減少能量浪費，還可以避免增 加過多的附加設(shè)備。按照較為保守的平均節(jié)能率20%計算， 倘若能夠?qū)χ苿幽芰砍晒厥绽?，每年可?jié)約近86億度 電，按每度0.5元價格計算，每年可節(jié)約近43億元，節(jié)能 效益十分可觀。2.2電梯節(jié)能是社會發(fā)展的要求在能源緊張的今天，社會必然要求其實現(xiàn)節(jié)能，這是建 設(shè)資源節(jié)約型社會的要求，同時也是落實科學(xué)發(fā)

3、展觀的要 求。電梯因其對電能的大量消耗，有必要使電梯實現(xiàn)節(jié)能， 以提高能源利用率。據(jù)德國公布的最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，歐盟 27國電梯的年耗電量竟高達18億千瓦時，而合理應(yīng)用節(jié)能 措施能令電梯耗電量減半。可見電梯節(jié)能問題不僅是我們國 家亟于解決的問題，也是世界各國都亟待解決的問題。2.3建設(shè)資源節(jié)約型社會的基本國策要求實現(xiàn)電梯節(jié) 能電梯的節(jié)能有非常好的經(jīng)濟效益，社會效益和生態(tài)效 益。電梯節(jié)能還有巨大的空間，同時符合建設(shè)資源節(jié)約型社 會基本國策的要求，使得電梯節(jié)能成為可能。采用節(jié)能電梯 技術(shù)后可以減少不可再生資源的消耗，對可持續(xù)發(fā)展具有十 分積極的意義。3電梯耗能分析電梯運行時，曳引機產(chǎn)生的能量，大都

4、采用制動電阻轉(zhuǎn) 化為熱量的形式被消耗。通常一部電梯所消耗的電，超過1/3 是以熱量形式白白浪費。根據(jù)2012年底全國在用電梯250 萬臺計算，其中98%左右是將電梯下行過程中產(chǎn)生的再生能 量通過電阻發(fā)熱的形式浪費，每天白白消耗電量3 600萬千 瓦時，是一個巨大的能源浪費。同時，曳引機“白作功”的 時候產(chǎn)生大量熱量，升高了機房溫度，不利于電梯的正常安 全運行。4超級電容在電梯節(jié)能中的應(yīng)用超級電容是一種新型儲能器件。應(yīng)用超級電容回收利用 電梯制動電能的專利技術(shù)在我國取得新進展，成為最具發(fā)展 潛力的電梯節(jié)能技術(shù)方案。電梯向上運送與向下運送的運送總量大體相當(dāng)，驅(qū)動電 動機經(jīng)常在'拖動用電工況

5、”與'制動發(fā)電工況”之間短 時交替工作，例如電梯滿載上行時驅(qū)動電動機處于"拖動用 電工況”，滿載下行時處于“制動發(fā)電工況”。因此，回收 利用電梯制動電能成為電梯節(jié)能降耗的關(guān)鍵措施與研究課 題。目前廣泛使用的變頻調(diào)速電梯有兩種處理制動電能的 方案：其一是設(shè)置制動單元把制動電能瀉放，缺點是制動電 能不僅全部浪費，而且制動單元放電發(fā)熱會造成環(huán)境溫度升 高；其二是另設(shè)逆變電路把制動電能再變換成三相交流電反 饋至電網(wǎng)，提高了電能使用效率，缺點是反饋電能的諧波對 電網(wǎng)存在干擾問題，以及反饋電能的計量未得到供電部門的 普遍認同，回收電費在一部分地區(qū)或部門不能兌現(xiàn)，影響了 推廣應(yīng)用。圖1是應(yīng)

6、用超級電容儲能模塊的節(jié)能電梯電氣 結(jié)構(gòu)框圖。圖中，交流電源經(jīng)變頻器接電動機，以及接入變 頻器的制動單元，構(gòu)成了目前廣泛使用的變頻調(diào)速電梯電力 拖動系統(tǒng)；增設(shè)了超級電容儲能模塊，經(jīng)充放電控制單元接 入變頻器。圖1應(yīng)用超級電容儲能模塊的節(jié)能電梯電氣結(jié)構(gòu)在節(jié)能電梯的電氣結(jié)構(gòu)中，變頻器具有重要作用，在電 梯驅(qū)動電動機處于制動發(fā)電工況時，制動電能反饋到變頻 器，經(jīng)充放電控制單元向超級電容儲能模塊充電，將電梯的 制動電能存儲起來。在電動機處于拖動用電工況時，由充放 電控制單元控制，先由超級電容儲能模塊供電，直至其放電 電壓到達規(guī)定值，然后再由交流電源整流的直流電供電。制動單元做過充電保護。受超級電容儲能模

7、塊的容量限 制，在特殊工況有可能出現(xiàn)超級電容儲能模塊充電電壓到達 規(guī)定值時電梯驅(qū)動電動機仍然處于制動發(fā)電狀態(tài)，此時，由 制動單元放電做過充電保護，最高充電電壓被限制在制動單 元的放電電壓值以內(nèi)。由于電梯的驅(qū)動電動機經(jīng)常在“拖動用電工況”與 “制動發(fā)電工況”之間短時交替工作，循環(huán)周期最長不超過1 min,所以超級電容儲能模塊的容量要求較小，約為電動汽車蓄電池容量的百分之一即可，生產(chǎn)成本不高。5應(yīng)用實例正在上海虹橋開發(fā)區(qū)建設(shè)的世界最大單體建筑一一中 國博覽會會展綜合體，將安裝200多部超級電容電梯。把電 梯下行產(chǎn)生的能量儲存起來轉(zhuǎn)化成電，“以備不時之需”或 沖抵日常耗電，讓下降中的電梯不再“白作功

8、”，這是一次 規(guī)模最大的超級電容節(jié)能電梯集中示范。在建中的中國博覽 館綜合體擁有400余部電梯，創(chuàng)造了單體建筑電梯數(shù)量之 最。據(jù)該超級電容電梯技術(shù)項目負責(zé)人介紹，其中約200部 垂直電梯將采用第四代超級電容器，能源轉(zhuǎn)化效率更高，散 熱性能好不怕水。以每部節(jié)能電梯節(jié)能率在25%至30%計算, 35年節(jié)省下來的電費即可收回成本。國博綜合體年節(jié)電 將超過100萬度，相當(dāng)于上海1 200多戶居民的年用電量。 更有意義的是，萬一碰上停電或故障，節(jié)能電梯變身應(yīng)急電 梯，超級電容中的存電可維持通風(fēng)、通信、照明以及平層放 人。一項名為“超級電容節(jié)能電梯"項目，已通過相關(guān)專家 項目鑒定。專家認為，該產(chǎn)

9、品提供的節(jié)能技術(shù)，經(jīng)過一年多 的試運行，已取得良好市場前景，處于國際同類產(chǎn)品先進水 平。該項核心技術(shù)名叫“電梯用變頻曳引設(shè)備節(jié)能系統(tǒng)”， 是把輕載上行和重載下行時產(chǎn)生的能量儲存在超級電容器 內(nèi)，然后返回至變頻器直流母線上，減少了電梯設(shè)備供電容 量，達到節(jié)能效果，且不會對電網(wǎng)造成沖擊和污染。它與 傳統(tǒng)的變頻調(diào)速電梯相比，綜合節(jié)電率達30%左右。專家預(yù) 測，如果我國現(xiàn)有電梯中有50%采用這種節(jié)能技術(shù)，每年節(jié) 省的電量，相當(dāng)于劉家峽水電站一年的發(fā)電量。6結(jié)束語我國對電梯節(jié)能有著巨大的需求，現(xiàn)有使用中的電梯節(jié) 能的空間是巨大的。我國電梯節(jié)能技術(shù)取得了快速的發(fā)展， 將其應(yīng)用于實際當(dāng)中，將帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 超級電容既具有靜電電容器的高放電功率優(yōu)勢又像電池一 樣具有較大電荷儲存能力，單體的容量目前已經(jīng)做到萬法拉 級。同時，超級電容還具有循環(huán)壽命長、功率密度大、