梁峻平

摘要：建筑事業(yè)的高速發(fā)展，使建筑物的樓層不斷升高，推動了電梯在建筑項目中的應用。因而電梯用電成為我國用電的重要組成部分。為了適應國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，滿足經(jīng)濟性要求，選擇合理的電梯節(jié)能系統(tǒng)是很重要的。通過對電梯能耗的分析，提出以超級電容器為儲能器件的電梯節(jié)能方案，分析它的節(jié)能原理。通過介紹電梯節(jié)能中超級電容的技術優(yōu)勢，預估該節(jié)能方案的節(jié)能效果，其應用前景十分廣闊。

關鍵詞：電梯節(jié)能 超級電容 現(xiàn)狀 原理 應用 前景

中圖分類號：TM53 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0002-01

隨著建筑事業(yè)的發(fā)展，建筑物的能耗越來越多，約占全國總能耗的1/3左右。其中，空調能耗最大，電梯能耗高居第二。電梯能耗應該引起業(yè)內人士的高度重視，積極探索出節(jié)能的最佳方案。曳引機驅動轎廂升降時所耗電能是電梯耗電的主要組成部分，電動機拖動負載消耗的電能占總耗電量的2/3以上。因此，研發(fā)高效能的電機拖動系統(tǒng)，是實現(xiàn)電梯節(jié)能的重要途徑，超級電容在電梯節(jié)能中的應用，開辟了電梯節(jié)能的新時代。

1 超級電容的節(jié)能原理分析

一般來說，電梯向上運送和向下運動的總量是相同的，說明驅動電動機需要在“拖動用電工況”和“制動發(fā)電工況”之間進行反復的交替運行。回收利用電梯制動電能應當是電梯節(jié)能降耗的關鍵措施，應該成為技術人員的研究方向。目前廣泛使用的變頻調速電梯的處理制動電能的兩種方案在很大程度上體現(xiàn)了其優(yōu)越性。一種是設置制動單元把制動電能瀉放，但是這會造成制動電能的浪費，而且會升高周圍環(huán)境的溫度；另一種是另設逆變電路，把制動電能再轉變成為三相電流反饋至電網(wǎng)，雖然提高了電能的應用效率，卻出現(xiàn)了諧波干擾電網(wǎng)的技術難題，影響了它的推廣應用。

在電梯電力拖動系統(tǒng)中，增設超級電容儲能模塊，經(jīng)充放電控制單元接入變頻器。變頻器在節(jié)能電梯的電氣結構中占有重要的地位，在電梯驅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供電，儲存電梯的制動電能。充放電控制單元控制電動機拖動用電工況，先由超級電容儲存模塊供電，當放電電壓達到規(guī)定值時，再由交流電源整流的直流電供電。受超級定容儲能模塊的容量限制，必要情況下，需要對制動單元做過充電保護。由于電梯驅動電動機在“拖動用電工況”與“制動用電工況”之間交替工作的周期很短，對超級電容儲能模塊的容量要求也就很小，其生產(chǎn)成本不高，滿足社會經(jīng)濟性的要求。

2 超級電容在電機發(fā)電狀態(tài)中的應用

判斷曳引機處于發(fā)電狀態(tài)的標志是規(guī)則電機要求功率小于零，其控制規(guī)律是：在直流母線電壓達到上限值和電容電量未達到最大值，這兩種情況同時發(fā)生的條件下，超級電筒開始充電，充滿后，直流母線開始放電。曳引機回饋功率決定充電電流的大小，要確保充電電流在額定范圍內，才能確保電梯的正常運行。

近幾年，行業(yè)內工程技術人員針對曳引機的運行狀態(tài)，在不斷探究電梯節(jié)能系統(tǒng)的具體控制策略，采用方法包括交直交通用變頻器的Simulink仿真。

綜上所述，曳引機處于電動狀態(tài)時，如果電容電壓超過135 V，雙向DC-DC開始工作模式，控制方法包括兩種：一種是超級電容有限放電，閉環(huán)控制雙向DC-DC，使其電壓保持恒定值，當超級電容器電壓降至DC-DC時停止工作；另一種是超級電容橫流放電，可以人為將這一數(shù)值設置為一個恒定值I，對雙向DC-DC進行閉環(huán)電流控制，當超級電容器電壓降至135 V時方可停止工作。對于恒定值I的確定需要采用電梯控制柜內的多個訊號，實施起來比較困難?？梢酝ㄟ^實驗取值簡化操作過程，要保證I值一定的合理性，過大就會影響超級電容的放電效率，過小會導致放電時間太長，如果超級電容中存儲的能量不能得到及時瀉放，就會對回饋能量的再次吸收產(chǎn)生不利的影響。選取I值時就要綜合考慮放電效率和放電時間兩個重要的因素，選擇常用的橫流放電方式。

超級電能在我國已經(jīng)逐步得到廣泛應用。上海虹橋開發(fā)區(qū)的在建建筑-中國博覽會會展綜合體，將在其需要的400余部電梯中，安裝200多部超級電容電梯。充分利用超級電容能源轉化率高，散熱性能好、不怕水的優(yōu)勢。據(jù)技術人員計算，依據(jù)超級電容高效節(jié)能的特點，其成本在3～5年內就可以用節(jié)省的電費收回。萬一碰上停電或者故障，超級電梯中的存點仍然可以維持通風、通信和照明的要求，將節(jié)能點滴變身為應急電梯。

近年來，數(shù)名專家在對“超級電容節(jié)能電梯”進行多次鑒定，得出結論：超級電容憑借其較高水平的節(jié)能技術，將會取得很好的市場前景，受到更多人的好評與青睞。該技術通過有效減少電梯設備供電容量，實現(xiàn)節(jié)能的效果，并且不會對電網(wǎng)造成沖擊和污染。與傳統(tǒng)變頻調速電梯相比，節(jié)能率可達30%。專家預測，如果越來越多的項目采用超級電容節(jié)能技術，我國用電浪費的現(xiàn)象將會得到有效的控制。太倉市特種設備學會組織專家對超級電容節(jié)能設備進行了一次應用型的測試，結果表明電梯節(jié)能中超級電容的節(jié)能效果明顯，有很好的應用價值，值得被推廣。

3 結語

超級電容作為一種新型電力儲能器件，不僅繼承了靜電電容器較高放電功率的優(yōu)勢，又可以發(fā)揮電池一樣儲存大量電荷的功效。目前，在我國，單體的容量已經(jīng)可以做到萬法拉級。超級電容在電梯中具有良好的應用效果，具有循環(huán)使用壽命較長、功率密度大、充放電快而不至于使電機溫度過高、耐高溫、容量配置靈活等優(yōu)點。超級電容性能的不斷提升，將會使其在電梯節(jié)能中發(fā)揮更重要的作用。同時，超級電能在大量節(jié)省電能的同時，有助于實現(xiàn)我國對資源浪費的有效控制，符合“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會”的發(fā)展要求。在世界范圍內，呼吁在節(jié)能電梯中應用超級電容，具有很重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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