基于电梯节能的可再生能量系统

   摘 要 当前我国的电梯年产量和电梯的保有量已居世界第一，电梯巨大的能耗已经引起社
会各界的密切关注。现在电梯所需能量相当部分都是化石燃料提供的，给环境带来了严重的
污染。本文把可再生能源如太阳能、燃料电池用于电梯中，同时收集电梯自身产生的能量，
提出一个电梯可再生能量系统，为电梯节能的研究提供一种新方法。

 

　　关键词

 节能；可再生能源；超级电容；能量控制 

　　

1 研究背景 

　　目前，国内外关于电梯节能方面的相关研究主要包括：

 

　　

1）世界最大的电梯和自动扶梯供应商之一芬兰通力电梯有限公司（KONE）在

“2006

年中国国际电梯展览会

”上首次公开展示了其最新研究成果“SuperEco 太阳能电梯”。太阳能

电梯是

“一种不需要供能的电梯”。目前，在意大利已建成但仍处于试验阶段的通力太阳能电

梯每年可发电

2100 余度。 

　　

2）为了节约电梯机房的空间和提高电梯的效率，奥的斯公司对电梯的电机及其传动系

统进行了创新的设计，提出了

“Gen2”系统。这种系统采用一个紧凑的永磁无齿轮电机，同

时用一种聚氨酯扁平复合钢带来替代传统的钢丝绳。根据制造商的数据，采用这种结构的电
梯与采用传统的齿轮曳引系统的电梯相比要节能

35%。 

　　

3）采用电梯的协调调度，要根据轿箱内的人数，上、下方面的停站次数，层站及轿箱

内的呼梯信号及轿厢所在的位置等因素来分析实时客流的变化情况，自动选择最适合于客
流情况的输送方式。实践证明，在大型高层建筑中采用先进的控制技术一般能使输送能力提
高

15%-25%，采用这些先进的控制系统的电梯要节能 5%以上。 

　　

4）介绍了一种在电梯运行过程中，利用电池储存再生的能量，储存的再生能量能够在

需要的时候释放出来供电梯使用，这样就提高了电梯的能量利用效率。除了能减少能耗水平，
还可以保持负载平衡，电力高峰期和电力故障时不停梯。

 

　　

2 可再生能量系统 

　　

2.1 系统的提出 

　　上述国内外电梯节能的研究大致分为四类：一是采用太阳能等可再生能源驱动电梯；
二是电梯曳引系统的节能；三是电梯控制系统的节能；四是能量回馈系统的节能。本文提出
太阳能电池、燃料电池和超级电容的混合能量控制和超级电容的能量回馈方案，保证电梯的
稳定运行的同时也为电梯节能提供一条新的思路。电梯可再生能量系统的结构如图

1。 

　　

2.2 系统的组成 

　　

1）太阳能电池和燃料电池。 

　　太阳能电池的输出功率受到太阳辐射、天气状况和温度变化的影响。采用太阳能电池和
燃料电池一起给电梯提供能量，并通过超级电容充放电调节功率的变化，保证给负载提供
稳定的功率。

 

　　

2） 系统的控制。 

　　采用太阳能电池和燃料电池为电梯提供能量，为了合理的分配功率，采用超级电容作
为能量存储调节装置。超级电容具有较快的动态响应，可以弥补可再生能源较慢的功率输出
从而满足负载的性能需要。系统中的能量通过直流总线调节达到平衡，超级电容通过充放电
来调节直流总线的能量以确保给负载提供稳定的能量。能量控制采用一种基于微分平滑的非
线性算法，以确保系统的可靠性和鲁棒性。

 

　　

3） 能量回馈系统。 

　　电梯在运行的过程中，在重载下降和轻载上升时，电梯就会产生多余的机械能，通过