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    超級電容器在電梯節能中的應用

    發布時間:2020-09-09

    超級電容器在電梯節能中的應用

     

       一、概述

     

    近年來,由于我國房地產建設項目遍地開花,也給電梯生產企業帶來了不少的發展與利益,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。本文從節能環保的角度進行討論,著重于傳統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。從現代社會發展與人類長遠謀化的角度來看,節能,在任何地方的節約與環保理念的應用,都將造福子孫后代。

    二、電梯耗能分析

    在電梯的運行過程中,為了克服曳引機產生的能量,傳統電梯都會采用制動電阻,將該能量轉化為熱量,并將其消耗掉。一般來講在大多數情況下,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。從目前的技術來看,技術難題雖然存在于高次諧波污染電網方面和電磁干擾技術方面,然而由于研究的深入與理論的創新,在節能方面確實出現了一些較為有效的節能方案,例如本文將要進行具體分析的超級電容器的應用。

    三、節能方案分析

    在電梯節能技術方面,我國較為優秀的創新與專利技術在于超級電容器在電梯節能中的應用,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,在這一過程中驅動電動機經常在“拖動用電工況”、“制動發電工況”二者間進行循環工作,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,經充放電控制單元接入)。

    從作用方面分析,變頻器是節能電氣結構中發揮作用的主要方面,當電梯驅動電動機,制動發電時,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電工況間適時交替工作時,其周期循環在一分鐘內,因此可以得到這一超級電容器儲能模塊內的容量范圍不大,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,這些電梯發揮了非常大的作用,據相關的電梯技術項目負責人所說,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,不但能夠做到沖抵日常耗電的目的,還可以將其轉化成電能,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,也可以真正達到節能的目的,可謂一舉兩得。最為主要的用途可以使節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。

    根據相關專家項目的評定,我國出現了這一超級電容節能電梯項目研究與應用,經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。

    其技術核心被稱作電梯用變頻曳引設備節能系統,其原理是將上行與下行時的輕載和重載所產生的能量,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,進而達到節能效果,從環保的角度講,它不會給電網帶來沖擊與污染問題。和傳統的電梯比較,其綜合節電率甚至可以達到百分之三十,據估計,若把我國的這一技術應用于全國的一半電梯之中,那么其節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電量,可見其節能技術帶來的利益何其大。

    另一方面,經過太倉特種設備學會組織的應用測試顯示,當節能電梯在連續性運行測試環境下,其平均節電率可達到百分之三十,與計算結果較為符合,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單位、電梯檢驗、計量測試、安裝、維修以及相關的監管,選用專業人員對太倉檢測大樓內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,當把超級電容節能系統安裝于該電梯時,對其展相關測試,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,經過每組分別運行十個循環,于此可以更好的從全方位對這一節能系統的應用展開測試,也可以使超級電容器的性能得到全面的應用研究與分析,其結果如上所述。

    對超級電容器的應用,主要是其節能技術以核心的系統設置較為前衛,在世界處于領先地位,同時也可以看出,一項新型的節能技術的應用需要經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,真正的技術才是第一生產力,要想使我國的節能環保事業達到繁榮,想通過技術達到可持續發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。

    結束語

    總而言之,筆者認為在電梯節能中,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勢,并且隨城市化建設不斷的推進與合理化,節能與環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,并對其技術進行自主創新研究。

    (作者單位:江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院無錫分院)

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