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長沙研發(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%，全國若能全部采用節(jié)能電梯，等同于多建一個核電站。

長沙晚報(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)電是不是頭一回聽說?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，而是借助一個電能回收系統(tǒng)，將電梯運(yùn)行中產(chǎn)生的電能利用起來。

“電梯啟動運(yùn)行上升到最高樓層后具有最大的機(jī)械勢能，在下行過程中能產(chǎn)生能量。把這些能量收集起來再利用，就是電能回收。”李薦博士是中南大學(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)動來上、下運(yùn)行的。曳引機(jī)是一種電動機(jī)，通常我們認(rèn)為的電動機(jī)都是耗電的，但它也能工作在發(fā)電狀態(tài)，實(shí)際上成為一臺發(fā)電機(jī)了。電梯約有一半的時間處于重物向下運(yùn)動的過程中，這時候重力勢能轉(zhuǎn)換成為動能，并通過曳引機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，這時候電梯的曳引機(jī)是處于發(fā)電的狀態(tài)，特別是電梯減速制動的過程中，發(fā)電量會更大。這有點(diǎn)類似于常見的自行車車燈原理——利用車輪的轉(zhuǎn)動，帶動一個小型發(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，電梯處于耗電狀態(tài)。相反，當(dāng)較重的一方向下運(yùn)行時，重力就拖動曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)使機(jī)械勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。以往傳統(tǒng)電梯無法回收曳引機(jī)產(chǎn)生的電能，電能反饋到變頻器的直流母線端并通過一個大功率發(fā)熱電阻進(jìn)行消耗。這套自給式電能回收系統(tǒng)能有效地將下降過程中發(fā)出的電能儲存于儲能器件中，并在電梯下次上升用電時優(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，等于多建一個核電站

李薦博士介紹，這套能量回收系統(tǒng)，在安裝使用過程中無需改動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存在儲能器件中，待積累到一定的量時供給本設(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。在湖南海諾電梯公司的電梯實(shí)驗(yàn)場，一場測試展示了這套系統(tǒng)的節(jié)能效果：一部可載重800kg電梯，以1.7m/s的速度，在八個樓層上下，實(shí)驗(yàn)過程詳細(xì)對比了電能回收系統(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，全國電梯的總耗電量相當(dāng)于一個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。全國若能全部采用節(jié)能電梯，等同于多建了一個核電站。

汽車、地鐵等剎車時產(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)。

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

長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)用于電動汽車，能提高20%～30%的行駛里程，緩沖大電流對電池的沖擊，延長電池壽命20%～30%，提高電動汽車的爬坡能力，改善車輛啟動性能，避免類似傳統(tǒng)制動器的抱死及噪音。

又比如地鐵在運(yùn)營過程中，列車頻繁制動產(chǎn)生的大量再生電能普遍通過制動電阻發(fā)熱消耗，導(dǎo)致大量電能白白浪費(fèi)?！暗罔F制動產(chǎn)生的再生電能，占到車輛牽引供電電能的30%~50%;而地鐵制動又非常頻繁，以前制動產(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時消耗的電能?李薦介紹，當(dāng)列車制動引起直流牽引網(wǎng)電壓上升到設(shè)定值后，裝置會自動判斷并把再生制動電能通過逆變方式直接回饋到中壓環(huán)網(wǎng)供給牽引、動力、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)動的輪胎吊車，其為了滿足集裝箱上升時的最大功率，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，通過電路切換，將發(fā)出的電能存于電能存儲系統(tǒng)中，而當(dāng)需將集裝箱加速吊起時由電能存儲系統(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%，一臺輪胎吊車每年可節(jié)省5萬升柴油，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)能方面一直處于國際領(lǐng)先地位，其通過挖掘機(jī)在頻繁動作過程中，收集能量，再自饋于挖掘機(jī)使用。長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)過一年的試用，節(jié)能達(dá)到20%以上。

長沙研發(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%，全國若能全部采用節(jié)能電梯，等同于多建一個核電站。

長沙晚報(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)電是不是頭一回聽說?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，而是借助一個電能回收系統(tǒng)，將電梯運(yùn)行中產(chǎn)生的電能利用起來。

“電梯啟動運(yùn)行上升到最高樓層后具有最大的機(jī)械勢能，在下行過程中能產(chǎn)生能量。把這些能量收集起來再利用，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)動來上、下運(yùn)行的。曳引機(jī)是一種電動機(jī)，通常我們認(rèn)為的電動機(jī)都是耗電的，但它也能工作在發(fā)電狀態(tài)，實(shí)際上成為一臺發(fā)電機(jī)了。電梯約有一半的時間處于重物向下運(yùn)動的過程中，這時候重力勢能轉(zhuǎn)換成為動能，并通過曳引機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，這時候電梯的曳引機(jī)是處于發(fā)電的狀態(tài)，特別是電梯減速制動的過程中，發(fā)電量會更大。這有點(diǎn)類似于常見的自行車車燈原理——利用車輪的轉(zhuǎn)動，帶動一個小型發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電量足以點(diǎn)亮照明燈。

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