電梯作為典型的勢能性負載,在三種特定工況下,曳引機(電動機)會由耗電狀態轉為發電狀態,產生再生電能:
重載下行:轎廂載重超過對重,重力驅動轎廂下行,電機被反向拖動發電;
輕載/空載上行:對重側重于轎廂,對重下降拉動轎廂上行,電機同樣被反向拖動發電;
減速制動:電梯到達目標層前減速至停止,釋放巨大機械動能,電機進入發電模式。

圖1 電梯發電工況示意(重載下行與輕載上行)
統計表明,加裝能量回饋裝置后,每臺電梯平均節電率可達30%,最高超過40%,對電梯密集的現代建筑節能意義重大。

回收原理與標準要求

能量回收原理
未改造的傳統電梯中,再生電能導致變頻器直流母線電壓升高,系統只能通過制動電阻將其轉化為熱能消耗掉,不僅浪費電能,還會造成機房溫升,影響設備可靠運行,如圖2所示。
加裝能量回饋裝置后,回收流程如下:
能量捕獲:電梯發電產生的交流電經變頻器整流為直流電,暫存于直流回路電容中。
智能逆變:當直流母線電壓超過設定閾值時,能量回饋裝置(核心為IGBT全橋逆變器與DSP微處理器)優先于制動電阻啟動,將直流電逆變為與低壓電網同頻、同相、同壓的三相交流電。
凈化與回饋:逆變輸出的交流電經濾波電抗器等元件凈化,消除諧波污染后,安全饋入大樓交流電網。

圖2 電梯能量回收流程示意
相關標準要求
GB/T 32271-2015《電梯能量回饋裝置》是針對電梯節能的專項國家標準,適用于額定電壓交流400V及以下、TN-S系統中不可控整流的變頻調速電梯,對裝置性能作出嚴格規定:
效率分級:25%負載時效率≥85%,50%負載時≥90%,100%負載時≥95%。
電能質量(諧波限制):回饋電流總諧波畸變率(THDi)≤5%,并對各次諧波含有率有明確限值。
功率因數:50%額定輸出功率時,功率因數≥0.90。
安全與保護:須具備防孤島、過壓、欠壓、短路、斷路及電網頻率異常等保護功能。
標準還明確了測試平臺、試驗條件及測量方法,例如使用高精度雙向電能表對直流側(輸入端)和交流側(輸出端)同步計量,通過對比輸入直流有功能量與輸出交流有功能量,準確計算轉換效率。

安科瑞電能計量選型方案

依據標準要求,實際改造項目中需在交流側和直流側分別部署電表,以滿足效率驗證與電能質量監測需求:
直流側(裝置輸入端):直流電壓、直流電流、雙向直流電能(再生發電量);
交流側(裝置輸出/并網端):三相電壓、三相電流、雙向交流有功電能(實際回饋量)、無功功率、視在功率、電流總諧波畸變率(THDi)、各次諧波含有率、功率因數、直流分量等。
1. 交流并網側(統計整梯耗電與回饋電量)
適用位置:電梯配電柜三相380V進線處或回饋并網點。
核心目的:統計電梯從電網消耗的總電量及回饋電網的再生電量,核算綜合節能收益。
有線組網方案(標配)
推薦型號:DTSD1352三相導軌電表。
特點:支持三相四線制,0.5S級四象限雙向計量,搭配外置開合式電流互感器(CT),適用于新建小區或商業電梯批量有線改造。

圖3 DTSD1352三相交流導軌電能表
無線物聯網方案(布線困難場景)
推薦型號:ADW300系列無線物聯網電表。
特點:可選4G/WiFi模塊,支持TCP雙向透傳,數據直傳平臺,尤其適合老舊小區改造或分散獨棟電梯。

圖4 ADW300三相交流物聯網電能表
2. 直流回饋母線側(準確計量再生直流電量)
適用位置:能量回饋裝置內部直流母線側(如DC540V/750V)。
核心目的:單獨測算回饋器轉換效率,或配合電梯儲能系統(電容/鋰電池)時,準確計量直流再生電能的充放電過程。
推薦型號:DJSF1352-RN直流雙向導軌電表。
特點:電壓范圍DC0~1000V,支持75mV分流器或0~20mA/0~5V/0~10V霍爾傳感器接入;可選雙路直流輸入,同時計量再生發電量與儲能充放電量,精度0.5級或1級。

圖5 DJSF1352-RN直流電能表及配套霍爾傳感器
3. 數據采集方案
有線儀表方案需配置數據采集與網絡接入設備:
推薦型號:ANet-1E2SM-4G或AWT100-4G。
特點:下行支持RS485接口及Modbus-RTU等標準協議,上行支持4G/WiFi無線或以太網接口,導軌安裝,可根據上級平臺要求靈活選配。

圖6 ANet-1E2SM-4G與AWT100-4G數據采集方案

電梯能量回饋管理系統

安科瑞Acrel-Eiot能源物聯網平臺為自主研發的SaaS云平臺,支持多協議接入、多終端訪問,提供能耗監測、效率分析、電能質量分析、報警管理、報表生成等功能,實現電梯能量回饋的遠程可視化與智能分析。用戶通過APP掃碼即可完成調試,并支持手機及電腦WEB端數據訪問。更多信息請訪問 http://cloud.acre.cn 。

圖7 Acrel-Eiot能源物聯網云平臺
電梯能量回饋系統設備選型表



總結

通過交/直流側雙向電表的協同部署與物聯網網關的數據貫通,該系統將原本白白浪費的再生熱能轉化為可量化、可追溯的電能收益,并嚴格滿足GB/T 32271國家標準對效率及電能質量的要求。無論是面向新建樓宇的批量標配,還是老舊小區的分散改造,該方案均能憑借靈活的有線/無線組網方式實現落地。
最終,這一方案幫助用戶完成了從“被動耗能"到“主動節能"的跨越——既降低了運營成本,又提升了用電安全與設備壽命,為建筑樓宇在“雙碳"目標下的綠色運營提供了堅實的數據支撐與技術保障。