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摘要：随着现代化生产规模不断扩大和人们生活水平的不断提高，商务写字楼、酒店、宾馆、高层住宅小区等成了人们日常进出的场所，电梯也随着在这些场所被广泛应用，电梯成了人们出入这些高层建筑物不可缺少的工具，同时电力资源的短缺，电能供需矛盾也日益突出。本文介绍了电梯节能的现状及途经。
关键词：电梯节能对策
中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：
1、 引言
当前我国的电梯年产量和电梯的保有量已居世界第一。随着电梯数量的急剧增加，电梯巨大的能耗已经引起社会和政府职能部门的密切得关注。客户在选择电梯的时候，不仅考虑电梯的安全性和舒适性，而且逐渐关注所选电梯的能耗情况。经测算，每台电梯每天用电量从50~150度 按照每台电梯平均每天用电量约为80度/天计算， 假设全国120万台电梯，则每天用电约为 0.96 亿度，每年消耗电量电约为350亿度 再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，全年电梯耗电不少于380亿度如果在全国的宾馆、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推广电梯节能，按照目前条件能够达到的平均回馈节电率30%计算，每年可为全国节约114 亿度电量 如按每千瓦时0.60元计，全年可节约68.4亿元。因此，电梯节能具有良好的社会效益和经济效益。
2、电梯节能的现状
近20年来，世界电梯技术发生了很大变化，最早出现的是交流双速电梯，到了上世纪90年代末期，已经逐渐转向采用变频技术。人们可能深有体会，采用变频技术的空调器，节电效果十分明显，比普通空调平均节电30%以上，提高了能源的利用率。而电梯采用变频技术后，节电效果同样明显。此后，变频电梯经历了较长时间的稳定期之后，电梯技术又有一次较大的突破，就是永磁同步无齿轮技术在中低速电梯中的使用。
近几年来，随着无机房、小机房电梯的广泛应用，永磁同步电动机的无齿轮传动成为目前电梯行业的技术发展主要趋势[1]。无齿轮传动电梯由电动机的输出轴直接与主机的曳引轮连接，不需要齿轮减速或其它减速机构，直接驱动电梯运行。这种传动方式具有传动效率高、噪音低、机械结构简单等特点，是目前电梯众多曳引传动方式中最佳方案。永磁同步无齿轮技术，是用电机在低转速时提供大扭矩，以此带来较大能量的节约，经测算，平均节能20%，最大40%。永磁同步电动机技术与计算机技术的应用为电梯发电节能装置的应用与推广提供了技术保障。
电梯发电节能装置能有效的将中储存的电能反馈回送给交流电网供周边其他用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15％- 40％[2]。据悉，西子奥的斯 三菱 日立等中国电梯市场领先企业都在加大推动节能电梯的力度西子奥的斯于近期推出的能源再生专利技术产品，更将推动我国电梯业从节能时代加速进入造能时代采用了能源再生技术后，电梯在轻载上行或者重载下行时，会有一些电能自动节省下来，被储存进办公楼内复杂的电网系统中，为邻近正在耗能的电梯或者其他用电设备提供服务 模拟测试结果显示，在同等时间内，电梯运作次数越多，所 造 的电能也就越多，能量最高节约可达70%我国节能电梯技术在某些方面已经达到了国际先进水平，但是另一方面我国的电梯节能工作与发达国家相比差距较大，主要体现在：节能电梯的普及率还很低，电梯节能工作起步较晚 基础较弱，社会各界对电梯节能的意识不强等 因此，推进我国电梯节能工作应是刻不容缓。
3、 电梯节能的途径
电动机及其负载节约电能的途径主要有三大类：一是提高电动机负载的运行效率，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。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。三是通过合理的控制一座建筑物里面的电梯协同工作来减少电梯的能耗，即电梯的群控技术。电梯全速运行时所消耗的电能远远低于减速和加速时的电能消耗。电梯停靠的次数越多，所消耗的电能就越多。通过智能派梯系统的最佳（高效）派梯，有效減少电梯系统的停靠次数，提高输送效率，从而达到节能的目的[3]。
3.1电梯曳引机的改造
如果说控制柜是电梯的大脑，那么曳引机就是电梯的心脏，直接影响着电梯的节能效率。作为电梯的核心部件，曳引机技术经过了蜗轮蜗杆传动曳引机、行星齿轮和斜齿轮传动曳引机、无齿轮传动曳引机3个发展阶段。蜗轮蜗杆传动曳引机这种老式曳引机体积大、质量重、耗能高、传动效率低（只有70％左右）。行星齿轮和斜齿轮传动曳引机，传动效率能达到90％，但齿轮加工精度要求高，成本也比较高。永磁同步电机以其体积小，结构简单，可靠性高及高效节能等优点成为当前电梯曳引机的首选。通过采用无齿轮曳引技术，由永磁同步电机直接驱动，省却了传统的蜗轮蜗杆减速齿轮箱，大大提高了系统的传动效率（约20％～40％）。
表1 永磁同步电机余传统变频变压电梯能耗比较
3.2电梯能量回馈技术的应用
3.2.1电梯能量回馈技术的基本原理
电梯属于位能负载，要求频繁的起停，随着载客量多少的变化、上下行的变换，要求电动机四象限运行。在电梯运行过程中，空载（轻载）上行或者满载下行时电动机由需要消耗电能转为发电状态，电机将处于再生发电制动状态。为解决电动机处于再生发电状态产生的再生能量，现有的方法是在变频器的直流母线两端并接上能量回馈装置，采用有源逆变技术将再生能量及时高效地逆变为与电网同频率、同相位的交流电反送电网。电梯发电节能装置能有效的将中储存的电能回送给交流电网供周边其他用电设备使用，节电效果十分明显。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更大的节电效果。目前比较常用的是双PWM控制技术[4]。
3.2.2电梯双PWM控制传动系统的工作原理
系统主要包括两个部分:能量回馈单元和进行异步电机变频调速的矢量控制变频驱动系统。主电路由扼流电抗器、电网侧变换器、电机侧变换器和电梯曳引电动机组成。用6个全控型功率开关器件IGBT替代了三相二极管整流桥。整个系统拓扑如图1所示。
图1 双PWM控制系统主电路拓扑图
能量回馈装置主要由两部分组成，PWM整流和PWM逆变。双PWM控制技术的工作原理为:当电机处于拖动状态时，能量由交流电经整流器向滤波电容充电，能量通过PWM逆变器传送到电机；当电机处于减速运行、轻载向上、重载向下状态时，由于负载惯性作用进入发电状态，使滤波电容电压升高，此时整流器中开关元件在PWM控制下将能量回馈到交流电网，完成能量的双向流动。同时由于PWM整流器闭环控制作用，使电网电流与电压同频同相位，提高系统的功率因数，消除了电网侧的谐波污染，形成了清洁高质量的能量回馈到电网。
3.3采用电梯群控技术
电梯群控指的是将布置在一栋楼宇里相邻的几部电梯统一调度，将每个楼层的召唤信号集中由群控主机来控制，群控主机根据电梯运行情况和客流情况将召唤信号分配到合适的电梯，调度电梯运行。群控改变了各台电梯互不协调、独自运行的局面，可以提高整个电梯系统的运行效率，减少乘客的候梯时间和乘梯时间，提高电梯系统的服务质量。电梯的智能群控指的是将智能控制技术运用到电梯群控中，并将人工智能技术运用到电梯的调度策略中，使得电梯的群控系统能够适应于不同的电梯配置以及楼宇内的不同时刻的交通变化，具有一定的“智能”。
电梯全速运行时所消耗的电能远远低于减速和加速时的电能消耗。电梯停靠的次数越多，所消耗的电能就越多。通过智能派梯系统的最佳（高效）派梯，有效减少电梯系统的停靠次数，提高输送效率，从而达到节能的目的。
4结束语
本文首先介绍了目前国内外电梯节能的现状，接着从将曳引机从传统的电机改为永磁同步电机，改变电梯的驱动与控制技术以及电梯群控三个方面介绍了减少电梯能耗的途径。
参考文献
[1] 孙立新. 关于电梯能效评价的探讨 [J]. 中国电梯， 2008 （4）：43- 45.
[2] 张家胜，努尔泰，陈飞. 有源能量回馈器在电梯节能方面的应用[J]. 电梯工业，2008 （3）：35- 36.
[3] 谢毅.采用标准化推广电梯节能技术[J]. 标准化论坛， 2009（3）：11- 12.
[4] 许玉格, 罗飞. 基于 SVM 的电梯群控系统交通流模式识别 [J]. 华南理工大学学报: 自然科学版, 2005 , 6 , 33 ( 6) : 32-35
关键词：电梯节能对策
中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：
1、 引言
当前我国的电梯年产量和电梯的保有量已居世界第一。随着电梯数量的急剧增加，电梯巨大的能耗已经引起社会和政府职能部门的密切得关注。客户在选择电梯的时候，不仅考虑电梯的安全性和舒适性，而且逐渐关注所选电梯的能耗情况。经测算，每台电梯每天用电量从50~150度 按照每台电梯平均每天用电量约为80度/天计算， 假设全国120万台电梯，则每天用电约为 0.96 亿度，每年消耗电量电约为350亿度 再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，全年电梯耗电不少于380亿度如果在全国的宾馆、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推广电梯节能，按照目前条件能够达到的平均回馈节电率30%计算，每年可为全国节约114 亿度电量 如按每千瓦时0.60元计，全年可节约68.4亿元。因此，电梯节能具有良好的社会效益和经济效益。
2、电梯节能的现状
近20年来，世界电梯技术发生了很大变化，最早出现的是交流双速电梯，到了上世纪90年代末期，已经逐渐转向采用变频技术。人们可能深有体会，采用变频技术的空调器，节电效果十分明显，比普通空调平均节电30%以上，提高了能源的利用率。而电梯采用变频技术后，节电效果同样明显。此后，变频电梯经历了较长时间的稳定期之后，电梯技术又有一次较大的突破，就是永磁同步无齿轮技术在中低速电梯中的使用。
近几年来，随着无机房、小机房电梯的广泛应用，永磁同步电动机的无齿轮传动成为目前电梯行业的技术发展主要趋势[1]。无齿轮传动电梯由电动机的输出轴直接与主机的曳引轮连接，不需要齿轮减速或其它减速机构，直接驱动电梯运行。这种传动方式具有传动效率高、噪音低、机械结构简单等特点，是目前电梯众多曳引传动方式中最佳方案。永磁同步无齿轮技术，是用电机在低转速时提供大扭矩，以此带来较大能量的节约，经测算，平均节能20%，最大40%。永磁同步电动机技术与计算机技术的应用为电梯发电节能装置的应用与推广提供了技术保障。
电梯发电节能装置能有效的将中储存的电能反馈回送给交流电网供周边其他用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15％- 40％[2]。据悉，西子奥的斯 三菱 日立等中国电梯市场领先企业都在加大推动节能电梯的力度西子奥的斯于近期推出的能源再生专利技术产品，更将推动我国电梯业从节能时代加速进入造能时代采用了能源再生技术后，电梯在轻载上行或者重载下行时，会有一些电能自动节省下来，被储存进办公楼内复杂的电网系统中，为邻近正在耗能的电梯或者其他用电设备提供服务 模拟测试结果显示，在同等时间内，电梯运作次数越多，所 造 的电能也就越多，能量最高节约可达70%我国节能电梯技术在某些方面已经达到了国际先进水平，但是另一方面我国的电梯节能工作与发达国家相比差距较大，主要体现在：节能电梯的普及率还很低，电梯节能工作起步较晚 基础较弱，社会各界对电梯节能的意识不强等 因此，推进我国电梯节能工作应是刻不容缓。
3、 电梯节能的途径
电动机及其负载节约电能的途径主要有三大类：一是提高电动机负载的运行效率，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。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。三是通过合理的控制一座建筑物里面的电梯协同工作来减少电梯的能耗，即电梯的群控技术。电梯全速运行时所消耗的电能远远低于减速和加速时的电能消耗。电梯停靠的次数越多，所消耗的电能就越多。通过智能派梯系统的最佳（高效）派梯，有效減少电梯系统的停靠次数，提高输送效率，从而达到节能的目的[3]。
3.1电梯曳引机的改造
如果说控制柜是电梯的大脑，那么曳引机就是电梯的心脏，直接影响着电梯的节能效率。作为电梯的核心部件，曳引机技术经过了蜗轮蜗杆传动曳引机、行星齿轮和斜齿轮传动曳引机、无齿轮传动曳引机3个发展阶段。蜗轮蜗杆传动曳引机这种老式曳引机体积大、质量重、耗能高、传动效率低（只有70％左右）。行星齿轮和斜齿轮传动曳引机，传动效率能达到90％，但齿轮加工精度要求高，成本也比较高。永磁同步电机以其体积小，结构简单，可靠性高及高效节能等优点成为当前电梯曳引机的首选。通过采用无齿轮曳引技术，由永磁同步电机直接驱动，省却了传统的蜗轮蜗杆减速齿轮箱，大大提高了系统的传动效率（约20％～40％）。
表1 永磁同步电机余传统变频变压电梯能耗比较
3.2电梯能量回馈技术的应用
3.2.1电梯能量回馈技术的基本原理
电梯属于位能负载，要求频繁的起停，随着载客量多少的变化、上下行的变换，要求电动机四象限运行。在电梯运行过程中，空载（轻载）上行或者满载下行时电动机由需要消耗电能转为发电状态，电机将处于再生发电制动状态。为解决电动机处于再生发电状态产生的再生能量，现有的方法是在变频器的直流母线两端并接上能量回馈装置，采用有源逆变技术将再生能量及时高效地逆变为与电网同频率、同相位的交流电反送电网。电梯发电节能装置能有效的将中储存的电能回送给交流电网供周边其他用电设备使用，节电效果十分明显。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更大的节电效果。目前比较常用的是双PWM控制技术[4]。
3.2.2电梯双PWM控制传动系统的工作原理
系统主要包括两个部分:能量回馈单元和进行异步电机变频调速的矢量控制变频驱动系统。主电路由扼流电抗器、电网侧变换器、电机侧变换器和电梯曳引电动机组成。用6个全控型功率开关器件IGBT替代了三相二极管整流桥。整个系统拓扑如图1所示。
图1 双PWM控制系统主电路拓扑图
能量回馈装置主要由两部分组成，PWM整流和PWM逆变。双PWM控制技术的工作原理为:当电机处于拖动状态时，能量由交流电经整流器向滤波电容充电，能量通过PWM逆变器传送到电机；当电机处于减速运行、轻载向上、重载向下状态时，由于负载惯性作用进入发电状态，使滤波电容电压升高，此时整流器中开关元件在PWM控制下将能量回馈到交流电网，完成能量的双向流动。同时由于PWM整流器闭环控制作用，使电网电流与电压同频同相位，提高系统的功率因数，消除了电网侧的谐波污染，形成了清洁高质量的能量回馈到电网。
3.3采用电梯群控技术
电梯群控指的是将布置在一栋楼宇里相邻的几部电梯统一调度，将每个楼层的召唤信号集中由群控主机来控制，群控主机根据电梯运行情况和客流情况将召唤信号分配到合适的电梯，调度电梯运行。群控改变了各台电梯互不协调、独自运行的局面，可以提高整个电梯系统的运行效率，减少乘客的候梯时间和乘梯时间，提高电梯系统的服务质量。电梯的智能群控指的是将智能控制技术运用到电梯群控中，并将人工智能技术运用到电梯的调度策略中，使得电梯的群控系统能够适应于不同的电梯配置以及楼宇内的不同时刻的交通变化，具有一定的“智能”。
电梯全速运行时所消耗的电能远远低于减速和加速时的电能消耗。电梯停靠的次数越多，所消耗的电能就越多。通过智能派梯系统的最佳（高效）派梯，有效减少电梯系统的停靠次数，提高输送效率，从而达到节能的目的。
4结束语
本文首先介绍了目前国内外电梯节能的现状，接着从将曳引机从传统的电机改为永磁同步电机，改变电梯的驱动与控制技术以及电梯群控三个方面介绍了减少电梯能耗的途径。
参考文献
[1] 孙立新. 关于电梯能效评价的探讨 [J]. 中国电梯， 2008 （4）：43- 45.
[2] 张家胜，努尔泰，陈飞. 有源能量回馈器在电梯节能方面的应用[J]. 电梯工业，2008 （3）：35- 36.
[3] 谢毅.采用标准化推广电梯节能技术[J]. 标准化论坛， 2009（3）：11- 12.
[4] 许玉格, 罗飞. 基于 SVM 的电梯群控系统交通流模式识别 [J]. 华南理工大学学报: 自然科学版, 2005 , 6 , 33 ( 6) : 32-35