【摘 要】我国对电梯节能有着巨大的需求，现有使用中的电梯节能的空间是巨大的。文章对我国电梯节能的必要性和超级电容在电梯节能中的应用进行了探讨。

　　【关键词】电梯；节能；超级电容

　　1 前言

　　随着社会经济的发展和城市化进程的加快，作为高层建筑物中的交通工具，电梯已经得到了越来越广泛的应用，使用数量不断增长。一个国家现代化水平的高低，在一定程度上已经可以用电梯的使用状况进行衡量。随着电梯的普及，电梯使用过程中存在的各类问题尤其是电梯节能问题得到越来越广泛的关注，电梯节能已然成为社会发展的迫切需要和重大的社会课题。

　　2 电梯节能的必要性

　　电梯节能是经济发展的要求，是基本国策的要求，是相关法律法规的要求，电梯节能意义重大，实现电梯节能是利国利民的大事。无论是从现实需要还是建设资源节约型社会的社会目标，电梯节能都势在必行。

　　2.1 电梯节能具有可观的经济效益

　　对于电梯在制动过程中产生的电能，如果就地进行回收再利用，不仅可以很大程度上减少能量浪费，还可以避免增加过多的附加设备。按照较为保守的平均节能率20% 计算，倘若能够对制动能量成功回收利用，每年可节约近86 亿度电，按每度0.5 元价格计算，每年可节约近43 亿元，节能效益十分可观。

　　2.2 电梯节能是社会发展的要求

　　在能源紧张的今天，社会必然要求其实现节能，这是建设资源节约型社会的要求，同时也是落实科学发展观的要求。电梯因其对电能的大量消耗，有必要使电梯实现节能，以提高能源利用率。据德国公布的最新调查数据显示，欧盟27 国电梯的年耗电量竟高达18 亿千瓦时，而合理应用节能措施能令电梯耗电量减半。可见电梯节能问题不仅是我们国家亟于解决的问题，也是世界各国都亟待解决的问题。

　　2.3 建设资源节约型社会的基本国策要求实现电梯节能

　　电梯的节能有非常好的经济效益，社会效益和生态效益。电梯节能还有巨大的空间，同时符合建设资源节约型社会基本国策的要求，使得电梯节能成为可能。采用节能电梯技术后可以减少不可再生资源的消耗，对可持续发展具有十分积极的意义。

　　3 电梯耗能分析

　　电梯运行时，曳引机产生的能量，大都采用制动电阻转化为热量的形式被消耗。通常一部电梯所消耗的电，超过1/3 是以热量形式白白浪费。根据2012 年底全国在用电梯250 万台计算，其中98%左右是将电梯下行过程中产生的再生能量通过电阻发热的形式浪费，每天白白消耗电量3 600 万千瓦时，是一个巨大的能源浪费。同时，曳引机“白作功”的时候产生大量热量，升高了机房温度，不利于电梯的正常安全运行。

　　4 超级电容在电梯节能中的应用

　　超级电容是一种新型储能器件。应用超级电容回收利用电梯制动电能的专利技术在我国取得新进展，成为最具发展潜力的电梯节能技术方案。

　　电梯向上运送与向下运送的运送总量大体相当，驱动电动机经常在“拖动用电工况”与“制动发电工况”之间短时交替工作，例如电梯满载上行时驱动电动机处于“拖动用电工况”，满载下行时处于“制动发电工况”。因此，回收利用电梯制动电能成为电梯节能降耗的关键措施与研究课题。

　　目前广泛使用的变频调速电梯有两种处理制动电能的方案：其一是设置制动单元把制动电能泻放，缺点是制动电能不仅全部浪费，而且制动单元放电发热会造成环境温度升高；其二是另设逆变电路把制动电能再变换成三相交流电反馈至电网，提高了电能使用效率，缺点是反馈电能的谐波对电网存在干扰问题，以及反馈电能的计量未得到供电部门的普遍认同，回收电费在一部分地区或部门不能兑现，影响了推广应用。图 1 是应用超级电容储能模块的节能电梯电气结构框图。图中，交流电源经变频器接电动机，以及接入变频器的制动单元，构成了目前广泛使用的变频调速电梯电力拖动系统；增设了超级电容储能模块，经充放电控制单元接入变频器。

　　图 1 应用超级电容储能模块的节能电梯电气结构

　　在节能电梯的电气结构中，变频器具有重要作用，在电梯驱动电动机处于制动发电工况时，制动电能反馈到变频器，经充放电控制单元向超级电容储能模块充电，将电梯的制动电能存储起来。在电动机处于拖动用电工况时，由充放电控制单元控制，先由超级电容储能模块供电，直至其放电电压到达规定值，然后再由交流电源整流的直流电供电。

　　制动单元做过充电保护。受超级电容储能模块的容量限制，在特殊工况有可能出现超级电容储能模块充电电压到达规定值时电梯驱动电动机仍然处于制动发电状态，此时，由制动单元放电做过充电保护，最高充电电压被限制在制动单元的放电电压值以内。

　　由于电梯的驱动电动机经常在“拖动用电工况”与“制动发电工况”之间短时交替工作，循环周期最长不超过1 min，所以超级电容储能模块的容量要求较小，约为电动汽车蓄电池容量的百分之一即可，生产成本不高。

　　5 应用实例

　　正在上海虹桥开发区建设的世界最大单体建筑——中国博览会会展综合体，将安装200 多部超级电容电梯。把电梯下行产生的能量储存起来转化成电，“以备不时之需”或冲抵日常耗电，让下降中的电梯不再“白作功”，这是一次规模最大的超级电容节能电梯集中示范。在建中的中国博览馆综合体拥有400 余部电梯，创造了单体建筑电梯数量之最。据该超级电容电梯技术项目负责人介绍，其中约200 部垂直电梯将采用第四代超级电容器，能源转化效率更高，散热性能好不怕水。以每部节能电梯节能率在25%至30%计算，3～5 年节省下来的电费即可收回成本。国博综合体年节电将超过100 万度，相当于上海1 200 多户居民的年用电量。更有意义的是，万一碰上停电或故障，节能电梯变身应急电梯，超级电容中的存电可维持通风、通信、照明以及平层放人。

　　一项名为“超级电容节能电梯”项目，已通过相关专家项目鉴定。专家认为，该产品提供的节能技术，经过一年多的试运行，已取得良好市场前景，处于国际同类产品先进水平。该项核心技术名叫“电梯用变频曳引设备节能系统”，是把轻载上行和重载下行时产生的能量储存在超级电容器内，然后返回至变频器直流母线上，减少了电梯设备供电容量，达到节能效果， 且不会对电网造成冲击和污染。它与传统的变频调速电梯相比，综合节电率达30%左右。专家预测，如果我国现有电梯中有50%采用这种节能技术，每年节省的电量，相当于刘家峡水电站一年的发电量。

　　6 结束语

　　我国对电梯节能有着巨大的需求，现有使用中的电梯节能的空间是巨大的。我国电梯节能技术取得了快速的发展，将其应用于实际当中，将带来良好的经济效益和社会效益。超级电容既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力，单体的容量目前已经做到万法拉级。同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点。随着超级电容性能的提升，它将在电梯节能中发挥更大的作用。

　　参考文献：

　　[1]米运洪.基于超级电容的电梯节能技术研究与实现[D].南京理工大学，2012.

　　[2]叶友谊.浅论电梯节能的现状及发展途径[J].黑龙江科技信息，2009（28）.

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