（从电梯节能缓解全国用电紧张）
关键词 电梯节能；有源能量回馈； 一、电梯节能技术：OTT-LHZ有源能量回馈器介绍 1、电梯节能原理： 随着工业现代化生产规模不断扩大和人们生活水平不断提高，电能供需矛盾日益突出，节约电量的呼声日益高涨。据有关统计数据表明，电动机拖动负载的消耗电能占总耗电量的70％以上。因此，电动机及其所拖动负载的节能具有特别重要的社会意义和经济效益。 电动机及其负载节约电能的途径主要有两大类：一是提高电动机负载的运行效率，如风机，水泵调速是以提高 负载运行效率为目标的节能措施，再如电梯驱动用变频器调速取代传统的交流异步电动机调压调速是以提高电动机运行效率为目标的节能措施。二是将电机已转换到 负载上的机械能反变换成电能回馈再生利用，使电动机和负载在单位时间内消耗的电网电能下降，从而达到节电的目的。有源能量回馈器即属于第二类节约电能的典 型装置。 众所周知，电动机拖动负载旋转运动即具备了机械动能，如果电动机曳引上，下运动的负载（如电梯，吊车,水库闸门等）又具备了位能。当电动机拖动负载减速运动时，其机械动能将释放出来，当位能性负载下降运动时（位能减少），其机械位能也将释放出来，如果能有效地将这两部分机械能转换成电能并回馈再生利用，就可达到节约电能地目的。 下面以电梯运行为例具体介绍第二类节能装置地节能原理。 采用变频调速的电梯启动达到{zg}运行速度后具有{zd0}的机械动能，电梯到达目标层前要逐步减速直到电梯停 止运动为止，这一过程是电梯负载释放机械动能的时段。变频调速器通过电动机可以将这一时段的机械能转变成电能存储在变频器直流环节的大电容中，此时大电容 好比一座储量有限的小水库，由机械动能转变的电能好比储存在小水库重的水量。如不及时排放小水库中注入的水量，则水库会发生溢出事故。同理，如不及时泄放 大电容中的电量，也会发生过压保护事故。目前变频器泄放大电容中电量的方法是,采用制动单元和外加大功率电阻，将大电容中电量消耗到外加大功率电阻上白白浪费掉。有源能量回馈器则可以将大电容中储存的电量无消耗地回收再利用。从而既达到节电目的，又无耗电发热大功率电阻。大大改善了系统的运行环境。 电梯还是一个位能性负载，为了均匀拖动负荷，电梯负载由载客轿厢和对重平衡块组成。只有当轿厢载重量约为50％（如1吨载客电梯乘客为7人 左右）时，轿厢和对重平衡块才处于双方质量基本平衡状态，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械位能。电梯质量重的部件上行时，由电 动机吸收电网电能转换的机械位能增加。电梯质量重的部件下行时，机械位能减少，这减少的机械位能释放出来通过电动机转变为变频器直流环节大电容重储存的电 能，有源能量回馈器再将这部分电能回馈到局域网络，供给其它正在用电设备使用，使总电度表走慢，起到节约电能的目的。 分析计算和样机实测表明，电梯的梯速越快，楼层越高，机械传动消耗越小，则可以回馈的能量越多，最多回馈电量可达电梯总消耗量的46％，即节电率达46％之高。 以上分析表明，在电梯，吊车等快速上下运动的装备中，采用有源能量回馈器具有明显的节能效果。此外，在电力机车，龙门刨床等频繁起制动运行的装备中，也有较明显的节能效果。 2、OTT-LHZ有源能量回馈器工作原理 OTT-LHZ有源能量回馈器的主电路由智能模块IPM-IGBT、隔离二极管、滤波电感、电容等元件组成。IPM模 块是主电路中的核心元件，它将直流电能逆变为与交流电网同步的三相电流回送电网。其完善的保护（过压、欠压、过流、过热等）功能，保证了有源能量回馈器的 安全可靠运行。隔离二极管可防止有源能量回馈器反送电能给变频器，确保系统安全运行。电感、电容等电力器件构成高次谐波滤波器，阻止IPM模块高频开关产生的高次谐波电流干扰电网，提高有源能量回馈器的电磁兼容（EMC）性能。 控制电路由单片微机、可编程逻辑芯片、外围信号采样器构成。配以冗余度高的软件设计，使控制电路能自动识别三相交流电网的相序、相位、电压、电流瞬时值，有序的控制IPM工作在PWM状态，保证直流电能及时的回馈再生利用。 为了便于人工观察有源能量回馈器的工作状态，控制电路配有错相、过流、能量回馈等状态指示灯。外来强干扰造成误故障动作可以通过单片微机自动识别自动xx，也可以通过人工按xx故障键xx，增强了系统工作的可靠性。 3、OTT-LHZ有源能量回馈器的特点 1：适用范围宽。可与220V、380V、480V电压等级的变频器配合使用，功率等级从15KW―40KW均可适用。（对于电力机车、起吊设备可根据功率大小特殊定做 2：节能效果明显，无发热电阻，在电梯中使用可节电21％――46％。 3：安装方便，即装即用。有源能量回馈器与外部连接仅5根线，3根线与交流输入端相连，2根线与变频器直流端子相连接即可，安装完毕无需调试即可使用。 二、从电梯节能缓解全国用电紧张 1、 概述： 城市里的电梯现在越来越多，在对酒店，写字楼等的用电情况调查中，电梯的用电量仅次于空调用电量，远高于照明，供水等的用电量。 中国电梯协会提供的信息显示，2005年中旬全国在用电梯总保有量已达到60万台，位居世界第三位，并以每年8万台左右装机量高速增长。业内人士预计，3年后我国电梯总保有量将超过美国，跃居世界{dy}。 目前，中国使用的电梯中只有3%左右的超高速电梯（如广东省的中信广场、xx大厦、赛格广场、上海的金茂大厦等）由于要达到快速制动的要求，自身已采用能量回馈控制系统，并且只有从国外纯进口的电梯才有能量回馈功能。只要在国内生产的电梯，则{bfb}都没有采用能量回馈技术。 电梯要节电，核心是如何将处于发电制动状态电动机输出的电能利用起来。 实际上，电梯的节电大有潜力可挖。众所周知，垂直升降电梯其电动机拖动负 载旋转运动即具备了机械动能，如果而电动机拽引上、下运动的负载又具备了位能。当电动机拖动负载减速运动时，其机械动能将释放出来，当位能性负载下降运动 时（位能减少），其机械位能也将释放出来，如果能有效的将这两部分机械能转换成电能并回馈再生利用，就可达到节约电能的目的。 一般情况下，电梯主要用能是由电网经整流器、滤波器、逆变器等传输到电动机的。当电动机处于发电状态 （即电梯非平衡上下运行或减速到站时），能量将在滤波电容上累积，产生泵升电压，如果泵升电压过高，就会威胁电梯控制系统的安全。目前国内使用的电梯在控 制泵升电压方面采用最简单的方法是：泵升电压产生后，在直流母线之间接通一个能耗电阻，将能量释放。如果电梯制动频繁或经常处于非平衡状态上下运行，则能 量浪费严重；同时电阻发热，导致环境温度升高，将会影响电梯控制系统的可靠运行，缩短电梯的使用寿命；通常为了降低机房高温对电梯控制系统的影响，用户需 要在电梯机房安装降温设备（如空调、风机）来降温，防止电梯控制系统发生故障。这样一来不仅电梯能量浪费严重，又增加了降温设备的耗电量。 2、国内外能量回馈技术研究现状： 在国外：为了解决电动机处于再xx电状态产生的再生能量，德国西门子公司已经推出了电机四象限运行的电压型交-直-交变频器，日本富士公司也成功研制了电源再生装置，如RHR系列、FRENIC系 列电源再生单元，它把有源逆变单元从变频器中分离出来，直接作为变频器的一个外围装置，可并联到变频器的直流侧，将再生能量回馈到电网中。同时，已见到国 外有四象限电压型交－直－交变频器及电网侧脉冲整流器等的研制报道。普遍存在的问题是这些装置价格昂贵，再加上一些产品对电网的要求很高，不适合我国的国 情。 以前国内在中小容量电梯系统中大都采用能耗制动方式，即通过内置或外加制动电阻的方法将电能消耗在大功率电阻中，实现电机的四象限运行，该方法虽然简单，但有如下严重缺点: (1) 浪费能量，降低了系统的效率。(2) 电阻发热严重，影响系统的其他部分正常工作。(3) 简单的能耗制动有时不能及时抑制快速制动产生的泵升电压，限制了制动性能的提高。 上述缺点决定了能耗制动方式只能用于几十kW以下的低速电梯系统。 现在国内已经有了成熟的电梯能量回馈技术，OTT欧德科技研制的OTT-LHZ有源能量回馈器，一般可节约电梯用电21%-46%；功率越大、楼层越高、使用越频繁，节能效果就越明显。该产品设计原理新颖、技术先进、具有电压自适应调节功能，具备独创性，在国内处于{lx1}水平！ 3、 通过电梯节能所带来的经济、社会效应： 由于电梯运行过程中，通过电阻产生的热量非常之高，电阻局部温度通常都是在 经测算，根据电梯曳引机功率从11KW－30KW不等，每天运行10个小时，其中有一半时间电动机处于拖动用电状态，另一半属于发电状态{电梯曳引机拖动的负载由载客轿厢和对重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50%(1吨载客电梯乘客为7人左右）时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械位能}；则每台电梯用电量也不同，每台电梯每天用电量从50度－150度；按照每台电梯平均每天用电量约为80度/天计算，全国58万台电梯每天用电约为14亿度，每年消耗电量电约为168亿度。在加上为了解决机房高温的降温设备（如空调、风机等）的消耗电量，全年电梯耗电将达到300亿度。 如果我们政府和主管部门鼓励采用电梯节能技术，在全国的宾馆、酒店、商用写字楼、金融大厦、政府机关大楼、工厂企业办公楼、居民住宅楼等等建筑中的电梯中推广应用，将电梯处于发电状态的电能回馈再生利用，全年电梯消耗电量300亿度，按照平均回馈节电率30%计算，每年可为全国节约90亿度电量。 通过电梯节能技术的采用，不仅缓解国内日益增长的电力紧张局势，随着每年的电梯数量、用电价格逐年增长，那么综合全国电梯节能的巨大潜力对社会将是巨大贡献！ 现在国内已经有很多用户通过电梯节能技术的使用，为企业降低了成本消耗，带来可观的经济效益。用户在电梯节能投入回收方面一般在2左右年。1-2年后就可坐收渔翁之利。 例如：地处深圳市华强北的现代之窗大厦共8台高层电梯，该处管理层在公司提倡节能创效的方针指导下，不仅安装使用了中央空调及照明的节能设备，电梯也在04年中旬安装使用了电梯节能设备，为公司更一步降低能耗成本。该处每台电梯每月的原有用电量在2500度左右；现在安装使用电梯节能产品后，每台电梯每个月的用电量在1600度左右，每月实现的节电量在900多度；(以电费1.08元/每度计算)则8台电梯每年可节约电费在10万元左右；据用户了解，单纯的计算电梯所节约的电量，该处8台电梯的节能设备资金投入，在14个月内就可收回成本；如果考虑到电梯机房原来为了降低环境温度而安装的空调设备用电，由于电梯节能产品的使用，取代了电梯原有的能耗电阻发热源，因此间接也节约空调的用电量，效益更加可观。综合计算该处的电梯节能设备的投入预计在1年内就可收回。 走“节能”这条路必然可行。由于目前的主要电力能源大多数都是不可再生能源，而不可再生能源的现有存量 约束、环境约束以及出于国家安全方面的考虑等特点，使得以往那种不计较能效，不顾能效的必将被社会淘汰，对于企事业单位来说，电力充足供应固然重要，但有 效的使用电力，提升电能的效率才是让企事业单位电力产生功效的{wy}准则。可以说，要想提升企业的竞争力，必须确保产品品质，服务标准，降低经营成本，而这 一切都与节电有着密切的联系，企业内部的电能控制力和电能改善力已成为掌控企业未来外部竞争力的关键环节！ 三、后续 或许，一个企业节约的这一点点能源，对于整个社会来说，是微不足道的，但如果每个人都建立了牢固的节能意识，必将影响到整个社会，当然也包括那些高能耗的企业，建立节能城市，节约型社会不是口头上的大道理就能办到的，需要我们从一点一滴的细节开始。 节约能源，也不仅仅是省几个钱的事情，而是关乎整个社会的可持续发展，关乎我们子孙后代生存的严重问题。这并不是危言耸听，相关的资料太多，不用我在这里赘述，我想强调的是，如果我们再这样肆无忌惮地浪费资源，也许20年甚至10年以后，我们就要开始自食恶果。 能源是国民经济发展的基础，深入开展节能工作，不仅是缓解能源约束矛盾、保障国家经济安全的重要措施，而且也是提高经济增长质量和效益的重要途径。 能源的短缺将是我们面临的一个长期困局，节能也将是我们面临的一个永恒的主题，从我做起，改变全社会的节能习惯，将是一件大有可为的事情。 |
