一、概述：
    中國電梯網的統計數字，我國到2012年底全國電梯保有量已達到245萬臺，成為世界電梯產銷第一大國；而2013年預計電梯銷售將繼續在48萬臺到50萬臺的增長，安裝電梯也將達到四十萬臺以上，預計到2013年底，中國電梯運行數量達到300萬臺。中國電梯企業取得電梯制造許可證的大概有580家左右，全國安裝與維保人員大概20萬人，電梯相關從業總人數大概80萬人左右。2013年預計年電梯銷售產值超過1000億元，安裝市場預計超過200億元，維保市場預計250億元。
    中國電梯行業從無到有，從第一批14張許可證開始到現在接近600家制造企業，成為全球電梯第一產銷大國，發展迅猛，并且市場發展還將持續。
    在中國電梯行業的發展過程中，國外品牌電梯是有不可替代的作用，特別是上世紀八十年代末到九十年代，合資品牌給中國帶來了先進VVVF技術，使電梯行業發展插上翅膀，成為電梯發展的最重要技術支持。
    但是進入二十一世紀后，中國電梯行業自身發展飛速發展，而合資品牌除了通力引進的第三代無機房電梯及永磁同步盤式馬達外，沒有更新的技術引進到中國。而中國電梯行業自身發展卻在過去十年中飛速發展，無論是電梯的制造質量還是技術方面都有了很大突破，而超過世界先進水平的技術也在中國不斷發展。控制系統的一體機、節能電梯的永磁同步主機、第四代無機房電梯都超越了國外先進水平，并市場占有率已經超過國外技術。
    現在中國電梯已經從中國制造走向中國創造，中國電梯行業已經有四個制造企業上市，而且電梯的技術上，第三代節能電梯技術、高層建筑火災電梯運行技術等都突破了國外研究幾十年而沒解決的瓶頸，也使電梯中國制造走向中國電梯創造。
二、電梯節能技術
    對于節能電梯來說，第一代的節能技術就是國外引進的VVVF技術，該技術由于采用了變頻變壓變速的技術，使電梯運行比此前的電梯節能，所以該是第一代節能電梯技術；而電梯的第二代節能技術是永磁同步技術在電梯主機上的應用，因為該技術可以用比較小的功率來滿足電梯運行，從而使電梯比普通VVVF渦輪蝸桿主機更省電。
    電梯使用變頻器驅動電機的方式，電梯在運行過程中，有電動運行與發電運行(也叫制動運行)兩種狀態。當電梯啟動達到最高運行速度時產生的機械動能也是最大的,而當電梯到達目的層前要逐步減速,而這個減速的過程就是電梯釋放機械動能的一個過程。在系統設計時是通過電動機可以將這一運動過程的機械能轉換成電能存儲在變頻器內部的大電容中(發電運行狀態會產生一部分能量，我們稱之為再生能源)。實際上,輸送回這個大電容中的電能越多,電容電壓就會越高,如果不能及時把電容器儲存的這些電能釋放掉,電梯就可能產生過壓故障,會直接導致電梯無法正常工作運行。因此在使用中會通過外置制動電阻將這些能量以熱能的方式消耗掉，這個制動的過程使整個控制屏的溫度上升。
    在此之前，很多企業都采用能源反饋的方式，雖然方式理論上有一定可行性，但是實際上無法推廣，其原因有兩，一是能源反饋電梯發電電能波段不穩定，會對電網造成沖擊，如果小區使用，會對小區內住戶的家電造成損害；二是國家電網不允許使用該方式，所以最終無法實現能源反饋。無法做到的最重要原因是電梯運行發電都是瞬間，從而會影響電網的正弦波有強大差異，所以會造成對電網的沖擊。目前國內外都無法進行推廣的原因就在此。但是節能原理是肯定的，也是第三代節能電梯的過渡階段。
    第三代節能電梯技術就是要真正做到電梯發電電能的儲存和再利用，必須包含電梯電能的儲存、儲存電池、儲存電能的使用、控制程序的修改。這樣不但使電梯電能可以再利用，真正做到節能，更可以通過電能儲存技術增加電梯在停電后繼續使用的不間斷電源功能。這樣不但實現了節電的目的,還可以避免大功率電阻的工作,會極大地改善電梯系統的運行,并且避免了因使用能耗電阻而造成的系統效率低、電梯控制柜的發熱，環境溫度過高等缺點。同時電能再生利用，每年節約的電能相當可觀。
    本文所將闡述的是如何真正做到將電能再利用，且能完全做到電梯能量的充分利用。也就是真正的第三代節能電梯技術，該技術比美國奧的斯用在天津新建項目上的技術先進，也比國外其他品牌技術更先進，且更能附加電梯不間斷電源功能與電梯電源穩壓功能。
    一部普通的25層住宅電梯每天約用電120-250度。按照每臺電梯每天用電量150度/天計算。全國電梯按照保守數字245萬臺計算，每天消耗電能約為36750萬度，每年的消耗的電能為1340億度，全國每年電梯消耗的電能相當于三峽工程的發電量，可見電梯消耗電能的巨大。而實際上耗電還要比理論更高，因為其中十五年前的電梯都是渦輪蝸桿主機，甚至有的電梯控制系統還不是VVVF。
    下面分別對電梯電能采集與再利用以及該技術發展前景做一個探討。
三、電梯節能原理闡述
    我們可以把電梯簡單理解成一個兩端分別懸掛轎廂和配重的定滑輪組，起滑輪作用的曳引機實際上就是一部電動機。當電動機正向或者反向旋轉時，轎廂會相應的上行或者下行，實現了電梯運送乘客或者貨物的目的。位于電梯控制系統中的變頻器是驅動電動機運行的裝置。一般來講，電梯平衡系數為50％左右，即轎廂內放置50％左右載重時，轎廂與電梯配重的重量相當。
3.1電梯驅動控制系統的節能
    電梯驅動控制系統經歷了從交流單速雙速的交流異步電機變極調速到交流調壓調速ACVV(Alternation Current Variable Voltage)，再到目前的變壓變頻調速VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)。一般電梯中的最佳搭配是用變壓變頻調速控制永磁同步曳引機驅動。電梯的變壓變頻調速是通過改變電機輸入端的電壓和頻率來實現的，利用變頻器控制輸入電壓和頻率的比值保持固定不變(U／F=const)，來實現速度的平滑調節。VVVF調速克服了前兩種調速系統效率低，速度調節不平滑等缺點，且比ACVV調速節能達30％。具有高效、節能、乘坐舒適等特點，是當前電梯最理想、最受歡迎的調速裝置。實現VVVF電梯是第一代說得上的節能電梯，而永磁同步電機替代了渦輪蝸桿電機，使電梯電機功率大幅度下降，使電梯進入了第二代節能效果，今天我們這里闡述的是第三代節能電梯，適用范圍廣，可以使電梯運行發電的電能再利用。
我們可以將電梯的運行分為以下幾種情況：
    (1)轎箱或配重較輕的一邊上升，比如空車上行和滿載下行，這是系統釋放勢能的過程，此時曳引機工作在發電狀態。
    (2)轎箱或配重較輕的一邊下降，比如空車下行與滿載上行，此時系統勢能在不斷增加，曳引機工作在電動狀態。
    (3)當電梯到達所在樓層減速制動時，系統釋放動能，此時曳引機也工作在發電狀態。
    (4)電梯在半載或在接近半載狀態下運行，此時曳引機工作在平衡或接近平衡情況，這是電梯運行的最大概率情況。
    當電梯運行在(1)、(3)情況時，曳引機工作在發電狀態，所產生的能量通過電動機和變頻器轉化為變頻器直流母線上的直流電能。這些能量被臨時存儲在變頻器直流回路的大電容中，隨著電梯工作時間的持續，電容中的電能和電壓會逐漸升高，導致過壓故障，使電梯停止工作。目前，電梯為了避免過壓故障，通常在直流母線上加制動電阻，將這部分能量以發熱的方式消耗在制動電阻上。這種方法不僅將能量白白浪費掉，而且對周圍環境的影響很大。有些情況下，給機房散熱的空調和風機等設備的耗電量甚至超過了電梯本身。
3.2能量再利用系統的節能
    電梯要節電，核心是把電梯曳引機工作在發電狀態時產生的電能利用起來。目前，對于這部分能量的處理是利用“能耗制動方式”即通過內置或外加制動電阻的方法將電能消耗在大功率電阻中。這樣不僅將能量白白浪費掉，同時電阻產生的大量熱量還會污染電梯控制柜周邊的環境。
    能量再利用系統的作用就是將原來消耗在制動電阻上的能量，通過逆變轉化為交流電，并儲存在電池里以供電梯設備使用。據統計，消耗在制動電阻上的能量占電梯總用電量的25％-35％，一般能量逆變的效率約為85％，而本技術采用的方式將逆變損耗也避免，使電梯節能效果更大，幾乎可以是電梯發電電能的節能效果充分利用。
    因此，電梯能量再利用系統的節能效果在25％-35％之間，且樓層越高、電梯速度越快，節能效果愈明顯。能量再利用系統和電梯的完美結合打破了傳統電梯從節能到“造”能的飛躍。這是電梯能耗的歷史性突破，是電梯節能史上的一個分水嶺。是世界上最先進的節能技術，該技術已經超越了歐美日等國外的電梯節能技術。成為電梯中國創造！
3.3電梯能量利用技術的研究現狀與技術研究的意義
    隨著現代化工業的高速發展，能源緊缺已成為日益突出的世界性問題。我國近年來電能供需矛盾也日益突出，節能已成為中國經濟生活勢在必行的選擇。作為現代建筑最大“用電老虎”之一的電梯，已成為節能研發的首選。據中國電梯協會提供的信息顯示，截止到2012年年底，我國電梯的保有量已達到245萬臺，居世界之首。而且，隨著我國經濟生活進入高速發展時期，電梯的使用量還在以年均15％-20％的速度遞增，預計到2013年底全國電梯保有量達到300萬臺。電梯作為常用的唯一的垂直交通工具，已經成為人們日常生活不可缺少的一部分。
    電梯的運行離不開電能。假如按每臺電梯的平均功率是15KW，即電機連續工作1小時消耗15度電，那么消耗在制動電阻上的平均功率約為4．5KW(按電機功率的30％)。以2012年底全國在用電梯245萬臺計算，相當于我國每小時1100萬度的電在轉化為熱能，浪費驚人，且溫室效應增加。因此，電梯的節能降耗已引起相關行業的高度重視，社會對于電梯能耗的關注程度也在與日俱增，《公共機構節能條例》和《民用建筑節能條例》的實施，更為電梯節能提供了明確的政策和法律依據。電梯能量再利用技術的研究就是要解決電梯運行過程中的能量浪費問題，降低電梯的能耗，這對于國民經濟具有重要的社會意義和經濟效益。
    第三代節能技術針對能源緊缺，電梯節能的迫切需要，基于技術創新，節能環保的設計思想，在現有技術的基礎上，設計了以電梯能量儲存與再利用系統。該系統可以將電梯變頻器直流則的電能儲存到電池，減少了直流逆變成交流的15%電能損耗。從而在充分利用電梯發電電能的同時也減少了電能損耗。儲能再利用技術從而是并且針對電梯運行的實際情況，有效控制在電能再利用過程中的電壓和電流，電梯控制系統壽命更長，使電梯運行更安全，并且有效地避免了電梯熱能污染，也避免了能源反饋技術逆變輸出交流電對電網的諧波污染和無功污染。
四、儲能電池配置
    對電池的配置要符合最基本的兩個要求，一是符合電梯電機功率需要的安全的電流與電壓，二是要配置一定量的電池，這里闡述的是指電池滿足電梯直接使用半小時以上的需要。原則上配置半小時、一小時、兩小時三種容量的電池，并且能讓該電池作為電梯的不間斷電源，在電網斷電后繼續使用。
    該種方式最重要的作用是電梯電能儲存后可以完全利用，減少了電池直流逆變為交流的15%損耗。同時還可以起到電梯不間斷電源的作用，在電網停電后，電梯可以使用電池中的電能進行運行，確保乘客安全以及消防救援需要。
    上面我們介紹了電梯工作的基本原理，根據電梯運行過程中的幾種情況分析曳引機的工作狀態，給出傳統降低直流母線電壓的方法。分析電梯能量再利用系統的工作原理，給出能量再利用過程中系統應滿足的控制條件，最后根據控制要求給出電梯能量再利用系統的控制方案。
    該技術比能源反饋技術更能節省15%直流到交流的逆變損耗，同時也可以使電梯電機取電更安全，減少電網電壓電流對電梯電氣造成的不穩定的沖擊。