超級電容器在電梯節(jié)能中的應用

   一、概述

近年來，由于我國房地產(chǎn)建設項目遍地開花，也給電梯生產(chǎn)企業(yè)帶來了不少的發(fā)展與利益，同時也因為頻繁的電梯事故，讓電梯離不開人們的視線。其原因主要集中于售后的維護不到位，管理方面過于松懈，檢修不及時等。本文從節(jié)能環(huán)保的角度進行討論，著重于傳統(tǒng)電梯與運用超級電容器在電梯中使用后的效果比較，從而分析如何通過這一器件的安裝來降低電梯的耗能。從現(xiàn)代社會發(fā)展與人類長遠謀化的角度來看，節(jié)能，在任何地方的節(jié)約與環(huán)保理念的應用，都將造福子孫后代。

二、電梯耗能分析

在電梯的運行過程中，為了克服曳引機產(chǎn)生的能量，傳統(tǒng)電梯都會采用制動電阻，將該能量轉(zhuǎn)化為熱量，并將其消耗掉。一般來講在大多數(shù)情況下，電梯所消耗的電能，其中有三分之一是被以此形式間接的浪費掉了。如果現(xiàn)在的電梯用量為250萬臺，那么將會有百分之九十多的再生能量通過散熱而耗散，如此算來每天的電量損耗會達到3600萬度，同時由于熱量的存在，也會給電梯正常運行帶來不安全的隱患，所以從各方面來看，都應該加以解決。從目前的技術(shù)來看，技術(shù)難題雖然存在于高次諧波污染電網(wǎng)方面和電磁干擾技術(shù)方面，然而由于研究的深入與理論的創(chuàng)新，在節(jié)能方面確實出現(xiàn)了一些較為有效的節(jié)能方案，例如本文將要進行具體分析的超級電容器的應用。

三、節(jié)能方案分析

在電梯節(jié)能技術(shù)方面，我國較為優(yōu)秀的創(chuàng)新與專利技術(shù)在于超級電容器在電梯節(jié)能中的應用，即應用這一新型儲能器件，利用超級電容回收、利用電梯制動電能。從運送總量分析，電梯在上與下時，差別不大，一般來講，在這一過程中驅(qū)動電動機經(jīng)常在“拖動用電工況”、“制動發(fā)電工況”二者間進行循環(huán)工作，前者指上行滿載的情況，后者指下午滿載的情況。因而從中可以看出，其降耗的關(guān)鍵還依然在于對這一過程的研究之中。超級電容器的應用，主要是使交流電源通過變頻器，接入電動機，并與變頻器制動單元相連接（增加一個超級電容儲能模塊，經(jīng)充放電控制單元接入）。

從作用方面分析，變頻器是節(jié)能電氣結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用的主要方面，當電梯驅(qū)動電動機，制動發(fā)電時，會使制動電能反饋到變頻器，從而達到使超級電容儲能模塊充電的目的（利用充放電控制單元）。當拖動與制動兩種發(fā)電工況間適時交替工作時，其周期循環(huán)在一分鐘內(nèi)，因此可以得到這一超級電容器儲能模塊內(nèi)的容量范圍不大，通常相當于電動汽車蓄電池的百分之一容量。所以，超級電容器的應用成本較低。

四、實例分析

在我國，中國博覽會會展綜合體是上海最大的單體建筑，也是世界上最大的，當然對電梯的需求量也非常大，然而為了節(jié)省能量損耗，它安裝了超過二百部此類備有超級電容器的電梯，自2010年世博會以來，這些電梯發(fā)揮了非常大的作用，據(jù)相關(guān)的電梯技術(shù)項目負責人所說，這些垂直電梯都以超級電容器第VI代為主，不但散熱性能好，對能源的轉(zhuǎn)化能力更高，其利用效率更高，而且還做到了防水功能。當電梯下行時，會把其中的能量儲存起來，不但能夠做到?jīng)_抵日常耗電的目的，還可以將其轉(zhuǎn)化成電能，真正的將其作為儲存能量以備不時之需，從這一大規(guī)模的應用可以看出其集中起來的力量有多大，也可以理解到當其超過400多部時將帶來的真正的效益，例如可以以每一部裝有超級電容器的電梯為例，當其節(jié)能率達25%～30%時，若國博綜合體年度電達到一百萬度以上，就可以使一千二百戶居民的年用電量得到保證，從此可以推算出三至五年時間即可將成本收回，因此來看，超級電容器的使用，可以大大的降低成本，也可以真正達到節(jié)能的目的，可謂一舉兩得。最為主要的用途可以使節(jié)能電梯做到應急之用，也就是說，當遇到停電問題或者電梯故障時，節(jié)能電梯即可利用儲存的能量來解決這些問題，比如對于通風的維持、對于照明功能的維持，對于通信功能的維持等，也可以使里邊的人在平層安全撤出。

根據(jù)相關(guān)專家項目的評定，我國出現(xiàn)了這一超級電容節(jié)能電梯項目研究與應用，經(jīng)過近幾年的試運行與真正的推廣應用，其效能良好，也在市場上得到了一定認可，不但從技術(shù)上領先于國際同問題的水平，同時也在當前市場上取得了較好的口碑與評價，因而可以說其應用前景十分可觀。

其技術(shù)核心被稱作電梯用變頻曳引設備節(jié)能系統(tǒng)，其原理是將上行與下行時的輕載和重載所產(chǎn)生的能量，利用超級電容器儲存起來，然后利用連接于其上的變頻器，將其導入直流母線，從而使電梯設備在供電容量方面得到降低，進而達到節(jié)能效果，從環(huán)保的角度講，它不會給電網(wǎng)帶來沖擊與污染問題。和傳統(tǒng)的電梯比較，其綜合節(jié)電率甚至可以達到百分之三十，據(jù)估計，若把我國的這一技術(shù)應用于全國的一半電梯之中，那么其節(jié)省電能即可相當于我國劉家峽水電站在平均一年正常情況下的發(fā)電量，可見其節(jié)能技術(shù)帶來的利益何其大。

另一方面，經(jīng)過太倉特種設備學會組織的應用測試顯示，當節(jié)能電梯在連續(xù)性運行測試環(huán)境下，其平均節(jié)電率可達到百分之三十，與計算結(jié)果較為符合，因而其在推廣方面的價值較高。具體是這一組織通過對生產(chǎn)單位、電梯檢驗、計量測試、安裝、維修以及相關(guān)的監(jiān)管，選用專業(yè)人員對太倉檢測大樓內(nèi)的三臺電梯的二十層站進行，其速度、額定載重量分別是二米每秒、一千千克，當把超級電容節(jié)能系統(tǒng)安裝于該電梯時，對其展相關(guān)測試，分別從空載、不同負載（為百分之二十五、五十、七十五等）情況下，經(jīng)過每組分別運行十個循環(huán)，于此可以更好的從全方位對這一節(jié)能系統(tǒng)的應用展開測試，也可以使超級電容器的性能得到全面的應用研究與分析，其結(jié)果如上所述。

對超級電容器的應用，主要是其節(jié)能技術(shù)以核心的系統(tǒng)設置較為前衛(wèi)，在世界處于領先地位，同時也可以看出，一項新型的節(jié)能技術(shù)的應用需要經(jīng)過各方面的全面測試與試運行，才可以真正的達到理想效果，另外，真正的技術(shù)才是第一生產(chǎn)力，要想使我國的節(jié)能環(huán)保事業(yè)達到繁榮，想通過技術(shù)達到可持續(xù)發(fā)展還有很多的路要走，還需要進行更多的研究與推廣應用試驗。

結(jié)束語

總而言之，筆者認為在電梯節(jié)能中，超級電容器只是近些年來才較為廣泛應用的新型電力儲能器件，其特征表明了自身優(yōu)勢，并且隨城市化建設不斷的推進與合理化，節(jié)能與環(huán)保理念的不斷付諸實踐，其應用市場與應用前景將指日可待，因此，應該加強對其研究探討，并對其技術(shù)進行自主創(chuàng)新研究。

（作者單位：江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院無錫分院）