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智慧楼宇电梯节能降耗系统 — 能量回馈电量精准计量管控方案

 更新日期:2026-07-15 点击量:10

电梯属于典型的势能类负载,在特定运行工况下,曳引机电动机将由耗电状态切换为发电状态,持续产生再生电能,主要集中在三种场景:一是重载下行,当电梯轿厢载重超过对重重量,重力势能带动轿厢下行,反向拖动电机旋转发电;二是轻载/空载上行,对重重量大于轿厢重量,对重下坠牵引轿厢上行,电机被反向拖动产生电能;三是减速制动,电梯抵达目标楼层前减速制动,运行机械动能快速释放,转化为电能。

经实际项目验证,建筑电梯加装能量回馈装置后,单台电梯平均节电率可达30%,较优工况下节电率超40%,对于配备多台电梯的商业建筑、住宅楼宇而言,节能经济效益与社会效益显著,具备很高推广应用价值。

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图1 电梯发电工况:重载下行和轻载上行示意图

一、能量回收原理


传统未改造电梯无能量回收功能,电梯运行产生的再生电能会持续抬升变频器直流母线电压。为保障设备安全运行,系统会通过制动电阻将多余电能转化为热能消耗殆尽,不仅造成大量电能浪费,还会持续提升电梯机房环境温度,加剧设备老化,影响电梯整机运行稳定性。

加装专用电梯能量回馈装置后,可实现再生电能的回收、净化与并网利用,完整能量回收流程分为三大步骤:

1. 能量捕获:电梯运行发电产生的交流电,经变频器整流处理后转化为直流电,暂存于变频器直流回路电容中,完成再生能量的初步收集。

2. 智能逆变:当变频器直流母线电压达到系统设定阈值时,能量回馈装置优先启动(优先级高于制动电阻)。装置依托IGBT全桥逆变器、DSP微处理器核心组件,将母线直流电逆变为与楼宇低压电网同频、同相、同压的三相交流电。

3. 净化回馈:逆变后的交流电经滤波电抗器等元器件滤波净化,有效消除谐波污染,保证电能质量达标后,安全回馈至大楼公共交流电网,实现废能再利用。

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图2 电梯能量回收示意图

二、相关标准要求


国家标准GB/T 32271-2015《电梯能量回馈装置》专门规范电梯节能回馈设备的技术参数、试验方法与安全性能,适用于额定电压400V及以下TN-S供电系统的不可控整流变频调速电梯。标准对装置节能效率、电能质量、运行安全等核心指标作出强制性约束,具体要求如下:

效率分级要求:按负载工况划分三级效率标准,25%负载工况下转换效率≥85%,50%负载工况下效率≥90%,100%额定负载工况下效率≥95%。

电能质量要求:回馈电网的电流总谐波畸变率(THDi)≤5%,同时对奇次、偶次谐波含有率设置明确限值,避免污染公共电网。

功率因数要求:装置输出功率达到额定功率50%时,运行功率因数≥0.90,保障电网运行效率。

安全保护功能:设备需配置的防护机制,具备防孤岛、过压、欠压、短路、断路保护,同时可应对电网频率异常等故障场景,保障设备与电网安全稳定运行。

该标准同时明确了指标验证的试验平台、测试条件与测量方法,要求采用高精度双向电能表,对装置直流输入端、交流输出端进行同步计量,通过对比直流输入有功能量与交流输出有功能量,核算能量回馈装置的实际转换效率,确保设备性能达标。

三、电梯能量回馈电能计量选型方案


依据国标技术要求,结合电梯能量回馈系统运行特性,项目改造需在直流侧(装置输入端)与交流侧(装置并网输出端)分别部署计量设备,覆盖发电量、回馈量、电能质量、转换效率等数据监测需求。其中,直流侧监测直流电压、直流电流、双向直流再生电能;交流侧监测三相电压、三相电流、双向有功电能、无功功率、视在功率;同时全域监测电流谐波畸变率、各次谐波含有率、功率因数、直流分量等电能质量参数。

(一)交流并网侧计量方案(整梯能耗与回馈电量统计)

安装位置:电梯配电柜380V三相进线处、能量回馈装置并网端

核心用途:统计电梯电网取电量、再生电能回电量,核算电梯整体能耗与节能收益,为节能效益评估提供数据支撑。


1. 有线组网方案(工程标配,新建项目选择)

选用设备:DTSD1352三相导轨电能表

设备优势:支持三相四线制供电计量,0.5S级高精度四象限双向计量,可搭配外置开合式电流互感器使用,适配新建小区、商业楼宇电梯批量改造项目,有线组网稳定可靠,适配标准化工程施工。

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图3 DTSD1352三相交流导轨电能表

2. 无线物联网方案(老旧改造、布线困难场景选择)

选用设备:ADW300系列无线物联网电表

设备优势:可选4G、WiFi通信模块,支持TCP双向透传,数据可直接上传云平台;无需复杂布线,支持不停电安装,适配老旧小区、独栋分散式电梯的节能改造场景。

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图4 ADW300三相交流物联网电能表

(二)直流回馈母线侧计量方案(再生直流电量统计)

安装位置:能量回馈装置内部DC540V/750V直流母线侧

核心用途:单独计量电梯再生直流发电量,测算能量回馈装置转换效率;适配电梯储能系统(电容/锂电池)配套场景,实时监测储能设备充放电直流电量数据。

选用设备:DJSF1352-RN直流双向导轨电表

设备优势:电压计量范围覆盖DC0~1000V,支持75mV分流器、0~20mA/0~10V霍尔传感器接入;可选双路直流输入,可同步统计再生发电量与储能充放电量,计量精度可选0.5级、1级,满足高精度检测需求。

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图5 DJSF1352-RN直流电能表及配套霍尔传感器

(三)数据采集传输方案

有线计量设备需搭配专用数据采集设备,实现现场仪表数据的集中采集、解析与云端上传,保障数据传输稳定。

选用设备:ANet-1E2SM-4G、AWT100-4G数据采集器

设备优势:下行兼容RS485接口与Modbus-RTU标准协议,可适配所有现场智能仪表;上行支持4G无线、以太网双传输方式;采用导轨式安装,适配各类机房场景,可根据上级平台需求灵活选配设备型号。

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图6 ANet-1E2SM-4G和AWT100-4G数据采集方案

四、电梯能量回馈管理系统解决方案


方案配套采用安科瑞Acrel-Eiot能源物联网SaaS云平台,为自主研发的轻量化智能管理平台,支持多协议设备接入、多终端同步访问,集成能耗实时监测、设备效率分析、电能质量诊断、故障报警推送、数据报表自动生成等全维度功能,实现电梯能量回馈系统的远程可视化、数字化、智能化管理。用户可通过手机APP扫码快速完成设备调试,电脑WEB端、手机端可随时调取能耗数据、运行参数及节能统计结果。

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系统软硬件设备选型汇总表:

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