安科瑞 劉邁

　　電梯是一個(gè)典型的勢(shì)能性負(fù)載。在以下三種特定工況下，電梯的曳引機(jī)（電動(dòng)機(jī)）會(huì)從耗電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍l(fā)電機(jī)"狀態(tài)，產(chǎn)生再生電能。

　　重載下行：轎廂載重超過(guò)對(duì)重，重力帶著轎廂往下跑，電機(jī)被拖著轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。

　　輕載/空載上行：對(duì)重比轎廂重，對(duì)重向下拉著轎廂上行，電機(jī)同樣被反向拖動(dòng)發(fā)電。

　　減速制動(dòng)：電梯在到達(dá)目標(biāo)層前減速直到停止，釋放巨大的機(jī)械動(dòng)能。

圖1 電梯發(fā)電工況：重載下行和輕載上行示意圖

根據(jù)電梯的使用頻率，加裝能量回饋裝置后每臺(tái)電梯的平均節(jié)電率達(dá)30%，至高可達(dá)40%以上，這對(duì)于電梯數(shù)量較多的現(xiàn)代建筑的節(jié)能具有重大意義。

一、能量回收原理

在沒(méi)有改造的常規(guī)電梯中，這些發(fā)電產(chǎn)生的電能會(huì)導(dǎo)致變頻器直流母線電壓升高，系統(tǒng)只能通過(guò)接通“制動(dòng)電阻"將電能轉(zhuǎn)化為熱能白白浪費(fèi)掉，這不僅耗電，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)房溫度升高，影響設(shè)備正常運(yùn)行，如圖2所示。

加裝能量回饋裝置后，能量回收主要分為以下幾個(gè)步驟：

能量捕獲：電梯發(fā)電產(chǎn)生的交流電，首先被變頻器整流為直流電，儲(chǔ)存在變頻器的直流回路電容中。

智能逆變：當(dāng)直流母線電壓超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，能量回饋裝置（核心部件為IGBT全橋逆變器和DSP微處理器）會(huì)優(yōu)先于制動(dòng)電阻啟動(dòng)。它將直流電逆變?yōu)榕c低壓電網(wǎng)同頻、同相、同壓的三相交流電。

凈化與回饋：逆變輸出的電流經(jīng)過(guò)濾波電抗器等元件凈化，消除諧波污染后，安全地送回大樓的交流電網(wǎng)。

圖2 電梯能量回收示意圖

二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求

GB/T 32271-2015《電梯能量回饋裝置》是一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)針對(duì)電梯節(jié)能技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，旨在規(guī)范電梯能量回饋裝置的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法以及安全性能。該標(biāo)準(zhǔn)適用于連接到額定電壓為交流400V及以下的TN-S系統(tǒng)的不可控整流的變頻調(diào)速電梯，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)裝置的性能指標(biāo)做出了嚴(yán)格規(guī)定，以確保節(jié)能效果并保障電網(wǎng)安全：

•       ?效率分級(jí)?：按負(fù)載大小分三個(gè)等級(jí)，25%負(fù)載時(shí)效率≥85%，50%負(fù)載時(shí)≥90%，100%負(fù)載時(shí)≥95%。

•       電能質(zhì)量（諧波限制）：回饋電流的總諧波畸變率（THDi）不得超過(guò) 5%，并對(duì)奇次和偶次諧波的含有率有明確的限值要求。

•       功率因數(shù)：當(dāng)輸出功率等于額定功率的50%時(shí)，功率因數(shù)不小于0.90。

•       安全與保護(hù)功能：裝置需要具備保護(hù)機(jī)制，包括防孤島、過(guò)壓、欠壓、短路、斷路保護(hù)，以及電網(wǎng)頻率異常時(shí)的保護(hù)功能。

標(biāo)準(zhǔn)明確了驗(yàn)證上述技術(shù)指標(biāo)的具體測(cè)試平臺(tái)搭建、試驗(yàn)條件及測(cè)量方法。例如，要求使用高精度的雙向電能表分別對(duì)直流側(cè)（輸入端）和交流側(cè)（輸出端）進(jìn)行同步計(jì)量，通過(guò)對(duì)比輸入直流有功能量與輸出交流有功能量，來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算裝置的轉(zhuǎn)換效率。??

三、電梯能量回饋電能計(jì)量選型方案

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電梯能量回饋裝置的要求，在實(shí)際改造項(xiàng)目中，通常需要根據(jù)測(cè)量對(duì)象的不同，在交流側(cè)和直流側(cè)分別部署電表，滿(mǎn)足驗(yàn)證效率與電能質(zhì)量。

直流側(cè)(裝置輸入端):直流電壓、直流電流、雙向直流電能(再生發(fā)電量);

交流側(cè)(裝置輸出/并網(wǎng)端):三相電壓、三相電流、雙向交流有功電能(實(shí)際回饋量)、無(wú)功功率、視在功率:

電能質(zhì)量:電流總諧波畸變率 (THDi)、各次諧波含有率、功率因數(shù)、直流分量等。

1.       交流并網(wǎng)側(cè)（統(tǒng)計(jì)整梯耗電與回饋電量）

適用位置：電梯配電柜三相380V進(jìn)線處或回饋并網(wǎng)端。

核心目的：統(tǒng)計(jì)電梯從電網(wǎng)消耗的總電量，以及回饋給電網(wǎng)的再生電量，核算整梯的綜合節(jié)能收益。

有線組網(wǎng)方案（工程標(biāo)配）：

使用型號(hào)：DTSD1352三相導(dǎo)軌電表。

特點(diǎn)：支持三相四線制，0.5S級(jí)四象限雙向計(jì)量，搭配外置開(kāi)合式電流互感器（CT），非常適合新建小區(qū)或商業(yè)電梯的批量有線組網(wǎng)改造。

圖3 DTSD1352三相交流導(dǎo)軌電能表

無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)方案（布線困難場(chǎng)景）：

使用型號(hào)：ADW300系列無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)電表。

特點(diǎn)：可選4G/WiFi模塊，原生支持TCP雙向透?jìng)鳌?shù)據(jù)直接上傳平臺(tái)，特別適合老舊小區(qū)改造或分散獨(dú)棟的電梯。

圖4 ADW300三相交流物聯(lián)網(wǎng)電能表

1.       直流回饋母線側(cè)（準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)再生直流電量）

適用位置：能量回饋裝置內(nèi)部的直流母線側(cè)（如DC540V/750V母線）。

核心目的：?jiǎn)为?dú)測(cè)算回饋器自身的轉(zhuǎn)換效率，或搭配電梯儲(chǔ)能系統(tǒng)（電容/鋰電池）時(shí)，準(zhǔn)確計(jì)量直流再生電能的充放電過(guò)程。

使用型號(hào)：DJSF1352-RN直流雙向?qū)к壷绷麟姳怼?/span>

特點(diǎn)：電壓規(guī)格覆蓋 DC0~1000V，支持75mV分流器或0~20mA/0-5V/0-10V霍爾傳感器接入。可選擇雙路直流輸入，可同時(shí)統(tǒng)計(jì)再生直流發(fā)電量與儲(chǔ)能充放電量，精度可選0.5級(jí)或1級(jí)。

圖5 DJSF1352-RN直流電能表及配套霍爾傳感器

1.       數(shù)據(jù)采集方案

當(dāng)儀表采用有線方案時(shí)，需要配置具備數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。

使用型號(hào)：ANet-1E2SM-4G或AWT100-4G。

特點(diǎn)：下行采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，支持RS485接口和Modbus-RTU等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，上行支持4G/WIFI等無(wú)線方式或以太網(wǎng)接口，采用導(dǎo)軌安裝，根據(jù)上級(jí)平臺(tái)要求可選擇不同的數(shù)據(jù)采集器。

圖6 ANet-1E2SM-4G和AWT100-4G數(shù)據(jù)采集方案

四、電梯能量回饋管理系統(tǒng)解決方案

安科瑞Acrel-Eiot能源物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是安科瑞電氣自主研發(fā)的SaaS云平臺(tái)，支持多協(xié)議接入、多終端訪問(wèn)，提供能耗監(jiān)測(cè)、效率分析、電能質(zhì)量分析、報(bào)警管理、報(bào)表生成等功能，實(shí)現(xiàn)電梯能量回饋電能的遠(yuǎn)程可視化管理和智能分析。用戶(hù)安裝后通過(guò)APP掃碼即可完成數(shù)據(jù)調(diào)試，使用手機(jī)和電腦WEB端得到所需的數(shù)據(jù)服務(wù)。更多資料可訪問(wèn)http://cloud.acrel.cn能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)。

圖7 Acrel-Eiot能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

•       電梯能量回饋系統(tǒng)設(shè)備選型表

根據(jù)文章介紹，整理的相關(guān)軟硬件選型表如下：