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長(zhǎng)沙研發(fā)的自給式電能回收系統(tǒng)節(jié)能效果驚人

加裝電能回收系統(tǒng)的電梯電能回收效率達(dá)到37.9%，全國(guó)若能全部采用節(jié)能電梯，等同于多建一個(gè)核電站。

長(zhǎng)沙晚報(bào)記者 胡兆紅

都知道電梯升降運(yùn)行需要耗電，而電梯發(fā)電是不是頭一回聽(tīng)說(shuō)?電梯除了上上下下的載物載客，科技人員還讓它有了第二職業(yè)——發(fā)電。這并非只是一個(gè)構(gòu)想，而是一項(xiàng)已經(jīng)成熟應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中的技術(shù)。近日，記者走進(jìn)中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，探訪電梯發(fā)電的奧秘。

電梯如何發(fā)電?將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

讓電梯發(fā)電，絕不是說(shuō)可以把辦公樓的外接電源都切斷，指望電梯間成為大廈的電力供給中心，而是借助一個(gè)電能回收系統(tǒng)，將電梯運(yùn)行中產(chǎn)生的電能利用起來(lái)。

“電梯啟動(dòng)運(yùn)行上升到最高樓層后具有最大的機(jī)械勢(shì)能，在下行過(guò)程中能產(chǎn)生能量。把這些能量收集起來(lái)再利用，就是電能回收?！崩钏]博士是中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授，他組建的技術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了這套“自給式電能回收系統(tǒng)”。

它的基本原理其實(shí)并不復(fù)雜。電梯是依靠曳引機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)上、下運(yùn)行的。曳引機(jī)是一種電動(dòng)機(jī)，通常我們認(rèn)為的電動(dòng)機(jī)都是耗電的，但它也能工作在發(fā)電狀態(tài)，實(shí)際上成為一臺(tái)發(fā)電機(jī)了。電梯約有一半的時(shí)間處于重物向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，這時(shí)候重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成為動(dòng)能，并通過(guò)曳引機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，這時(shí)候電梯的曳引機(jī)是處于發(fā)電的狀態(tài)，特別是電梯減速制動(dòng)的過(guò)程中，發(fā)電量會(huì)更大。這有點(diǎn)類似于常見(jiàn)的自行車車燈原理——利用車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)一個(gè)小型發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電量足以點(diǎn)亮照明燈。

當(dāng)較重一方向上運(yùn)行時(shí)，電梯處于耗電狀態(tài)。相反，當(dāng)較重的一方向下運(yùn)行時(shí)，重力就拖動(dòng)曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)使機(jī)械勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。以往傳統(tǒng)電梯無(wú)法回收曳引機(jī)產(chǎn)生的電能，電能反饋到變頻器的直流母線端并通過(guò)一個(gè)大功率發(fā)熱電阻進(jìn)行消耗。這套自給式電能回收系統(tǒng)能有效地將下降過(guò)程中發(fā)出的電能儲(chǔ)存于儲(chǔ)能器件中，并在電梯下次上升用電時(shí)優(yōu)先使用，達(dá)到了節(jié)約電能的目的。

全部采用節(jié)能電梯，等于多建一個(gè)核電站

李薦博士介紹，這套能量回收系統(tǒng)，在安裝使用過(guò)程中無(wú)需改動(dòng)電梯原有任何安全設(shè)計(jì)、參數(shù)、線路、裝置，其原有各種安全裝置依然有效，因此不會(huì)降低電梯的原有安全性能。

電能回收系統(tǒng)可以分為饋網(wǎng)式電能回收系統(tǒng)及自給式電能回收系統(tǒng)。饋網(wǎng)式電能回收系統(tǒng)是利用并網(wǎng)技術(shù)將回收的電能直接反饋到電網(wǎng)。自給式電能回收系統(tǒng)是將回收的電能先儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器件中，待積累到一定的量時(shí)供給本設(shè)備使用(或本單位其他設(shè)備使用)。自給式電能回收系統(tǒng)不需要并網(wǎng)，與饋網(wǎng)式系統(tǒng)相比電路較為簡(jiǎn)單，可靠性更高。

“一邊在耗電，一邊能發(fā)電，電梯運(yùn)行需要的能量雖然不能通過(guò)這樣的方式達(dá)到自身的能耗平衡，但節(jié)電效果比較明顯?！崩钏]說(shuō)。在湖南海諾電梯公司的電梯實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，一場(chǎng)測(cè)試展示了這套系統(tǒng)的節(jié)能效果：一部可載重800kg電梯，以1.7m/s的速度，在八個(gè)樓層上下，實(shí)驗(yàn)過(guò)程詳細(xì)對(duì)比了電能回收系統(tǒng)安裝前后電梯的能耗，并由此計(jì)算出回收效率。由測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，加裝了自給式電能回收系統(tǒng)后，電梯的電能回收效率達(dá)到37.9%。

2007年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全國(guó)電梯的總耗電量相當(dāng)于一個(gè)大亞灣核電站的總發(fā)電量，而且每年還在以20%以上的速度遞增。全國(guó)若能全部采用節(jié)能電梯，等同于多建了一個(gè)核電站。

汽車、地鐵等剎車時(shí)產(chǎn)生的電能也可回收

除了電梯，所有具有上上下下、起起停停、快快慢慢工況的設(shè)備或裝置，都可以應(yīng)用這套能量回收系統(tǒng)。

比如汽車剎車制動(dòng)時(shí)、天車重物下降時(shí)、軌道交通工具(地鐵、火車等)剎車時(shí)都能電能回收，甚至健身器械產(chǎn)生的能量也可回收。

長(zhǎng)沙巨力電子科技股份有限公司采用這套電能回收系統(tǒng)技術(shù)，已經(jīng)在不少工業(yè)設(shè)備方面得到了應(yīng)用。該公司提供的數(shù)據(jù)顯示，電能回收系統(tǒng)應(yīng)用于電動(dòng)汽車，能提高20%～30%的行駛里程，緩沖大電流對(duì)電池的沖擊，延長(zhǎng)電池壽命20%～30%，提高電動(dòng)汽車的爬坡能力，改善車輛啟動(dòng)性能，避免類似傳統(tǒng)制動(dòng)器的抱死及噪音。

又比如地鐵在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，列車頻繁制動(dòng)產(chǎn)生的大量再生電能普遍通過(guò)制動(dòng)電阻發(fā)熱消耗，導(dǎo)致大量電能白白浪費(fèi)?！暗罔F制動(dòng)產(chǎn)生的再生電能，占到車輛牽引供電電能的30%~50%;而地鐵制動(dòng)又非常頻繁，以前制動(dòng)產(chǎn)生的大量再生電能，都轉(zhuǎn)化為熱能而白白浪費(fèi)掉了?！毖b置如何回收地鐵制動(dòng)時(shí)消耗的電能?李薦介紹，當(dāng)列車制動(dòng)引起直流牽引網(wǎng)電壓上升到設(shè)定值后，裝置會(huì)自動(dòng)判斷并把再生制動(dòng)電能通過(guò)逆變方式直接回饋到中壓環(huán)網(wǎng)供給牽引、動(dòng)力、照明等其他地鐵負(fù)荷使用。

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電能回收系統(tǒng)的其他應(yīng)用

●吊車：節(jié)油率達(dá)60%

在港口領(lǐng)域有大量以柴油驅(qū)動(dòng)的輪胎吊車，其為了滿足集裝箱上升時(shí)的最大功率，需配備500千瓦的大型柴油機(jī)。只要加裝一套高效大功率電能存儲(chǔ)系統(tǒng)，可將500千瓦的大柴油機(jī)換成50千瓦的柴油機(jī);當(dāng)集裝箱下降時(shí)，通過(guò)電路切換，將發(fā)出的電能存于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)中，而當(dāng)需將集裝箱加速吊起時(shí)由電能存儲(chǔ)系統(tǒng)提供大功率。在上海外高橋碼頭近3年的使用表明，改造后輪胎吊車的節(jié)油率達(dá)到60%，一臺(tái)輪胎吊車每年可節(jié)省5萬(wàn)升柴油，減少二氧化碳排放150噸。

●挖掘機(jī)：節(jié)能達(dá)20%以上

日本的小松挖掘機(jī)在節(jié)能方面一直處于國(guó)際領(lǐng)先地位，其通過(guò)挖掘機(jī)在頻繁動(dòng)作過(guò)程中，收集能量，再自饋于挖掘機(jī)使用。長(zhǎng)沙巨力電子科技股份有限公司在某款挖掘機(jī)上進(jìn)行了節(jié)能改造，經(jīng)過(guò)一年的試用，節(jié)能達(dá)到20%以上。

長(zhǎng)沙研發(fā)的自給式電能回收系統(tǒng)節(jié)能效果驚人

加裝電能回收系統(tǒng)的電梯電能回收效率達(dá)到37.9%，全國(guó)若能全部采用節(jié)能電梯，等同于多建一個(gè)核電站。

長(zhǎng)沙晚報(bào)記者 胡兆紅

都知道電梯升降運(yùn)行需要耗電，而電梯發(fā)電是不是頭一回聽(tīng)說(shuō)?電梯除了上上下下的載物載客，科技人員還讓它有了第二職業(yè)——發(fā)電。這并非只是一個(gè)構(gòu)想，而是一項(xiàng)已經(jīng)成熟應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中的技術(shù)。近日，記者走進(jìn)中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，探訪電梯發(fā)電的奧秘。

電梯如何發(fā)電?將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

讓電梯發(fā)電，絕不是說(shuō)可以把辦公樓的外接電源都切斷，指望電梯間成為大廈的電力供給中心，而是借助一個(gè)電能回收系統(tǒng)，將電梯運(yùn)行中產(chǎn)生的電能利用起來(lái)。

“電梯啟動(dòng)運(yùn)行上升到最高樓層后具有最大的機(jī)械勢(shì)能，在下行過(guò)程中能產(chǎn)生能量。把這些能量收集起來(lái)再利用，就是電能回收?！崩钏]博士是中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授，他組建的技術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了這套“自給式電能回收系統(tǒng)”。

它的基本原理其實(shí)并不復(fù)雜。電梯是依靠曳引機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)上、下運(yùn)行的。曳引機(jī)是一種電動(dòng)機(jī)，通常我們認(rèn)為的電動(dòng)機(jī)都是耗電的，但它也能工作在發(fā)電狀態(tài)，實(shí)際上成為一臺(tái)發(fā)電機(jī)了。電梯約有一半的時(shí)間處于重物向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，這時(shí)候重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成為動(dòng)能，并通過(guò)曳引機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，這時(shí)候電梯的曳引機(jī)是處于發(fā)電的狀態(tài)，特別是電梯減速制動(dòng)的過(guò)程中，發(fā)電量會(huì)更大。這有點(diǎn)類似于常見(jiàn)的自行車車燈原理——利用車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)一個(gè)小型發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電量足以點(diǎn)亮照明燈。

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