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高效节能电梯

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图7:电池系统电路原理图

如何满足与控制系统相结合的电梯用储能电池日益增长的需求

作者:K. Takasaki、R. Ootsubo、J. Takeda 和 S. Nojima

各个工业领域的设计师一直在解决节能环保的生产问题,这是实现可持续社会的迫切需要。 电梯也是如此,我们一直在努力提出最佳解决方案。 在众多可能的解决方案中,本文特别关注一个——即,将自然电源产生的电力储存在可充电电池中,以备后续正常运行时使用。 事实证明,本文介绍的新型节能系统非常有效。

对开发节能、环保的电梯的需求日益增长。 目前用于以低功耗实现节能的典型技术包括提高系统效率、有效利用再生能源和使用“绿色能源”。 此外,对用户友好型产品的需求也很高,这些产品具有增强的功能以确保安心和安全,例如即使在停电的情况下也能继续运行的电梯,无论是否有计划。

为了应对发生灾害时的这些节能挑战和供电困难,需要临时存储电梯消耗电力的电池。 在此背景下,预计未来市场对蓄电池与电梯控制系统相结合产品的需求将增加,从而提高对蓄电池的期望和要求。

高能量密度的锂离子电池有望用作安装在电梯中的蓄电池。 这种电池需要具有足够高的输入/输出特性,以根据电梯的运行模式立即充/放高水平的能量。 此外,由于没有机房的系统必须在井道中安装电源单元,因此锂离子电池需要在狭小的空间内表现出高性能、长期耐用性和卓越的操作安全性,以及低功耗。 -温度环境。

该电池

电梯中使用的蓄电池需要足够高的输入/输出特性,以在电梯运行期间立即对产生的再生电力进行充电并在电梯处于动力运行中时立即释放所需的能量。 此外,由于电梯安装所处的环境,电池需要具有高可靠性、耐用性和运行安全性,以及在低温下的优越性能。 东芝电梯和建筑系统公司开发的高性能、高功能锂离子超级充电离子电池(SCiBTM)可以满足这些条件。 SCiB的主要特点是:

  • 高安全性:由于采用了新型氧化物基材料,SCiB 可抵抗内部短路。 防止热失控,即使内部短路应由例如外力引起。
  • 使用寿命长:即使在重复 10,000 次完全充电/放电操作后,SCiB 仍能保持 80% 或更高的容量保持率。
  • 低温性能:即使在–30 °C 的温度下,SCiB 也能充分放电。
  • 范围广泛的可用荷电状态
  • 高输入/输出:SCiB可快速充电,擅长大电流的瞬时输入/输出。
  • 节省空间:与其他二次电池(如镍氢电池)相比,SCiB 具有高能量密度,有助于实现小电池尺寸。

除了由于这些特点适用于电梯控制系统之外,SCiB 还被用于电动车辆,包括电动摩托车,并有望在其他各种领域找到应用。

电梯系统概要

使用SCiB的标准无机房电梯“SPACEL-GR”详见表1。为抑制功耗,所有SPACEL-GR机型均采用LED照明、待机功耗抑制功能和提高系统效率。 通常,电梯系统再生运行期间产生的电力通过电阻(图 1 中的“PBR”)的热转换消耗。 然而,通过采用附加具有再生电力功能的电梯控制系统,这样的电梯系统可以有效地利用电梯运行期间产生的再生电力,通过脉宽调制(PWM)转换器将其转换为正弦波,然后馈送这些正弦波回到大楼。

配备再生功率功能的 SPACEL-GR 相对于传统型号的功耗降低百分比如图 3 所示,该图显示了对降低做出贡献的各种因素的比例。 如图 3 所示,通过再生电源功能,与传统型号相比,最多可减少 50% 的功耗。

采用蓄电池

本节详细介绍了 SPACEL-GR 与 SCiB 组合形式的产品。

TOSMOVE NEO

可以将东芝的“TOSMOVE NEO”技术添加到 SPACEL-GR 中,通过从蓄电池向电梯控制系统供电,即使停电,电梯也能继续运行。 TOSMOVE NEO 控制系统和蓄电池均安装在井道中。 系统从正常运行到停电的运行流程如下:

  1. 正常运行时开启功耗抑制功能:SCiB辅助功率输出抑制功耗。
  2. 在再生电力充电功能期间,再生电力被充入 SCiB。
  3. 当发生停电时,电梯不会突然或突然停止,而是逐渐降低速度,以低速移动到最近或所需的楼层。
  4. 在持续停电期间,电梯继续运行最多 30 分钟。 以 60 mpm 的速度或 120 分钟。 以 20 英里/分钟的速度。
  5. 当电梯在停电期间移动时,在正常运行期间将再生电力充入 SCiB。

蓄电池系统

可以添加到 SPACEL-GR 的蓄电池系统也可以与建筑系统协调。 通过在正常运行期间将电力储存在电池中,电梯可以在额定速度下长时间运行,即使在停电的情况下。 结合光伏发电装置,该系统可以让电梯运行更长时间(只要有光伏发电)。 此外,它不仅可以为电梯供电,还可以为照明、供水泵、机械停车站等供电。

在正常运行期间,电池系统可以将光伏电池板产生并存储在电池中的电力释放到建筑系统的电网中,从而为整个建筑系统的节能做出贡献。 电池系统通过与楼宇系统电网的协同运行,通过对楼宇系统能量进行削峰填谷,抑制楼宇系统正常运行时消耗的最大电能。

峰移功能(预定操作)

蓄电池系统可以在正常运行时对蓄电池进行充电和放电调度,以便在夜间电力需求较低时对蓄电池进行充电,而在白天将蓄电池中的能量释放到电网中,当电力需求相对较高时。 以这种方式,可以在楼宇系统中的功耗可能达到峰值的时隙中降低楼宇系统中的功耗。

峰值降低功能

当楼宇系统的电能在正常运行时因负载波动而接近预定最大值时,电池系统可以通过以下方式对楼宇系统的接收功率进行峰值降低(避免购买力)为楼宇系统供电,使楼宇内的电力消耗不超过目标值。

停电时,电池系统向特定负载(单相100V/三相200V)提供正常运行时储存在电池中的电力。 (特定负载是指在停电时接收电源的负载系统,包括建筑物系统中的负载。典型的特定负载是电梯、建筑物公共区域的照明设备、供水泵、机械停车站等。 ,并且这些负载需要预设为特定负载。)如果已指定电梯负载,则允许电梯最多运行 10 小时的电池容量。 断电时选择额定转速。

结合具有再生电力功能的电梯,电池系统可以利用再生运行时产生的再生电力为其蓄电池充电。 以这种方式,电池系统可以在较长时间段内持续供电。

 配合光伏发电

在正常运行期间,可以通过使用光伏发电设备产生的电力和存储在蓄电池中的电力来抑制峰值电力消耗。 在充电优先模式下,蓄电池系统具有调度功能,优先使用来自光伏设备的电力为电池充电。 当蓄电池充满电时,供电目的地切换到楼宇系统和特定负载。 在最小购电模式下,电池系统优先为建筑系统和特定负载从光伏设备供电。 在特定负载已经完全供应之后剩余的任何电力剩余被发送到电池。 这最大限度地减少了为建筑系统购买的电量。

停电时,光伏装置运行时,可向特定负载提供光伏电力,并用剩余电量给蓄电池充电。 应用这种蓄电池系统,不仅可以实现电梯系统的节能,还可以实现整个楼宇系统的节能。 此外,即使在停电期间,也可以在不中断整个建筑系统的情况下供电,因此可以开发具有高度用户便利性的控制系统。

总结

结合高性能、高性能蓄电池,该电梯控制系统实现了显着降低的功耗。 此外,即使在电源中断的情况下,电池中储存的能量也可以提供给电梯控制系统和楼宇系统,从而不仅让电梯继续运行很长一段时间,而且保持设施在可用的建筑系统中。 这使得实现兼具节能功能和用户友好功能的产品成为可能。

參考資料
[1] 小杉真一郎、稻垣博树、高见纪夫。 “新开发的 SCiB 高安全可充电电池”,东芝评论,卷。 63, No. 2 (2008), p. 54-57。
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K. Takasaki、R. Ootsubo、J. Takeda 和 S. Nojima

K. Takasaki、R. Ootsubo、J. Takeda 和 S. Nojima

K. Takasaki、R. Ootsubo 和 J. Takeda 在东芝电梯和建筑系统公司从事电梯系统的开发。

S. Nojima 于 2002 年毕业于日本工业大学电气和电子工程系。他还曾在东芝电梯和建筑系统公司从事电梯系统的开发。

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