1.1 研究背景与意义​

在城市化进程迅猛发展的当下，高层建筑如雨后春笋般不断涌现，电梯作为高层建筑中至关重要的垂直运输工具，其使用的频率和数量都在持续攀升。然而，随之而来的是电梯能耗问题愈发突出。据相关统计数据表明，电梯能耗在建筑总用电量中所占的比例相当高，达到了 17% – 25%，这一数据远超照明、供水等系统，使电梯成为了建筑领域中典型的 “电老虎”。在我国，随着建筑行业的蓬勃发展，电梯保有量持续高速增长，庞大的电梯数量使得能耗总量相当可观。而我国目前的能源利用率仅为 33%，与世界先进水平相比，存在着 10 个百分点的差距，这一现状凸显了我国在能源利用方面存在的不足以及节能空间的巨大。​

在全球积极应对气候变化、我国坚定推进 “双碳” 目标的大背景下，降低建筑能耗成为了实现节能减排、绿色发展的关键环节。电梯作为建筑能耗的重要组成部分，通过动能回收技术提升其能效，具有多方面的重要意义。从能源利用的角度来看，电梯在运行过程中，尤其是在轿厢载重下行或空载上行时，电动机处于发电状态，会产生大量的再生电能。在传统的电梯系统中，这部分再生电能通常会通过电阻以发热的形式被白白浪费掉，这不仅造成了能源的极大浪费，还会增加机房的散热负担，导致机房空调能耗上升。而电梯动能回收技术能够有效地将这部分动能转化为电能并储存起来，实现能源的循环利用，提高能源利用效率，降低对外部能源的依赖。​

从经济成本的角度分析，对于商业建筑和大型住宅小区而言，电梯数量众多，运行时间长，能耗费用是一笔不小的开支。采用电梯动能回收技术后，能够显著降低电梯的能耗，从而减少电费支出。以一栋拥有多部电梯的高层写字楼为例，假设每部电梯日均耗电量为 100 度，一年的电费支出相当可观。若安装了动能回收装置，平均节电率达到 30%，则每年可节省大量的电费，这对于建筑的运营管理方来说，能够有效降低运营成本，提高经济效益。​

从环境保护的角度而言，降低电梯能耗有助于减少碳排放。在当前全球气候变化的严峻形势下，减少碳排放是应对气候变化的重要举措。电梯能耗的降低意味着发电过程中产生的温室气体排放相应减少，这对于缓解全球气候变暖、推动可持续发展具有积极的贡献。​

从推动行业发展的角度出发，电梯动能回收技术的研发与应用，能够促使电梯行业朝着绿色、智能的方向转型升级。随着技术的不断进步和成熟，将带动相关产业的发展，如储能设备制造、电力电子技术等，形成新的经济增长点，为我国的经济发展注入新的活力。​

综上所述，在 “双碳” 目标的驱动下，开展电梯动能回收技术的研究与应用，对降低建筑能耗、促进能源循环利用、降低运营成本、减少碳排放以及推动电梯行业和相关产业的发展都具有关键意义，是破解我国高耗能困境、推动绿色建筑发展的重要路径。​

二、电梯动能回收技术原理与核心架构​

2.1 能量转换基础理论​

电梯作为一种在垂直方向上运行的运输设备，其运行过程中涉及到多种能量的相互转换，背后蕴含着丰富的能量转换基础理论。从物理学的基本原理出发，电梯的运行主要涉及到重力势能、动能和电能之间的转换。​

当电梯轿厢进行重载下降或空载上升的运动时，由于轿厢和对重之间存在重量差，曳引机驱动电机在重力的作用下处于发电状态。在这个过程中，轿厢的重力势能逐渐转化为机械能，具体表现为电机的旋转运动。这一过程遵循能量守恒定律，即能量不会凭空产生或消失，只会从一种形式转化为另一种形式。重力势能的计算公式为​

Ep​=mgh（其中​

m为物体质量，​

g为重力加速度，​

h为物体相对于参考平面的高度），随着轿厢高度的变化，重力势能相应改变，并转化为电机的机械能。​

而在轻载上升或重载下降制动阶段，电梯的动能会发生变化。当电梯需要减速停止时，其具有的动能需要被消耗或转化。在传统电梯系统中，动能通常通过电机和变频器转化为电能，储存在变频器直流回路中的电容中。然而，由于电容的储能能力有限，如果不能及时处理这些电能，就会导致电容电压升高，影响电梯的正常运行。此时，电梯动能回收技术的关键就在于如何有效地处理这部分再生电能。​

传统的电梯系统往往采用制动电阻来消耗这部分再生电能，将其以热能的形式散发掉。这种方式虽然能够解决电容过压的问题，但却造成了能量的极大浪费，同时还会增加机房的散热负担，导致机房空调能耗上升。而电梯动能回收技术则致力于改变这种现状，通过引入能量回馈装置，将再生电能进行有效的转化和利用。能量回馈装置可以将再生电能转化为可利用的电能或势能，实现 “发电 – 储能 – 再利用” 的闭环。例如，将再生电能回送至电网供其他设备使用，或者存储在储能装置中，待电梯下次需要能量时再释放出来，从而提高能源利用效率，实现节能的目的。​

2.2 关键技术路径​

2.2.1 电力回馈技术​

电力回馈技术是电梯动能回收的关键技术之一，其核心原理是通过逆变器将电梯制动产生的直流电能转换为同频同相的交流电，然后回送至电网，以供其他设备使用，从而实现能量的回收和再利用。​

在电梯运行过程中，当电梯处于制动状态时，曳引机产生的再生电能首先会经变频器直流电容收集起来。此时，直流电容就像是一个临时的 “电能储存库”，将再生电能暂时储存起来。接着，通过 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块，这些直流电能被逆变为交流电。IGBT 模块作为电力电子领域的关键器件，具有开关速度快、导通压降低、承受电流大等优点，能够高效地实现直流到交流的转换。​

逆变为交流电后的电能，还需要经过一系列的处理才能安全、稳定地并入电网。通常会进行滤波和隔离处理，以去除电能中的谐波成分，防止对电网造成污染，并确保能量回馈过程的安全性。经过滤波和隔离处理后的交流电，其频率、相位和电压都与电网保持一致，这样就可以顺利地并入电网，为其他设备提供电力支持。​

大量的实际应用案例和实验数据表明，这种电力回馈技术具有很高的转换效率，可达 97% 以上。以某商业写字楼为例，该写字楼安装了采用电力回馈技术的电梯动能回收系统，在运行一段时间后，通过对电梯能耗数据的监测和分析发现，电梯的能耗明显降低。同时，由于减少了制动电阻的发热，机房的散热需求大幅降低，机房空调的能耗也随之减少，进一步体现了电力回馈技术在节能方面的显著优势。​

2.2.2 储能装置应用​

1. 超级电容器​

超级电容器作为一种新型的储能装置，在电梯动能回收领域展现出独特的优势。它利用双电层电容原理，能够快速存储与释放电能，这一特性使其非常适用于高频次、短时间的能量回收场景，与电梯的运行特点高度契合。​

超级电容器的工作原理基于其特殊的结构。它由两个电极和电解质组成，当在电极两端施加电压时，电极表面会形成双电层，电荷被存储在双电层中，从而实现电能的储存。与传统的电池相比，超级电容器具有充电速度快、循环寿命长、功率密度高等优点。例如，在电梯频繁启停的过程中，超级电容器能够迅速捕获电梯制动产生的能量并储存起来，当电梯再次启动需要能量时，又能快速释放储存的电能，为电梯提供动力支持。​

鸿信德宝的专利系统在超级电容器的应用方面具有创新性。该系统通过深度强化学习算法，对超级电容器的充放电策略进行优化。具体来说，它会采集电梯运行数据和超级电容器状态数据，构建状态空间和动作空间，并以峰谷电价经济收益、超级电容器寿命损失和能量利用效率构建奖励函数，训练基于双 Q 网络的深度强化学习模型，得到能量回收优化策略。通过这种方式，能够根据电梯的实时运行状态和电网的电价情况，智能地调整超级电容器的充放电策略，最大限度地提高能量利用效率，降低运行成本。 实验数据表明，采用该优化策略后，电梯的能量回收效率得到了显著提升，超级电容器的使用寿命也得到了延长。​

2. 飞轮储能系统​

飞轮储能系统是另一种应用于电梯动能回收的重要储能技术。浙江元畅安能的多级飞轮装置在这方面具有代表性。其工作原理是通过机械传动机构，在电梯升降过程中捕获动能。当电梯下行时，轿厢的重力势能带动电机旋转，电机通过变速机构将动能传递给飞轮，使飞轮加速旋转，将动能转化为旋转机械能存储起来；当电梯上行时，负载变化需要能量，飞轮则减速旋转，释放储存的能量，通过变速机构辅助电机运行，实现动态能量平衡。​

该多级飞轮装置由多个不同规格的飞轮组成，通过合理的设计和控制，可以根据电梯的不同运行工况，选择合适的飞轮参与能量存储和释放。例如，在电梯轻载运行时，可以启动较小规格的飞轮，以提高能量转换效率；在电梯重载运行时，则启动较大规格的飞轮，以满足能量需求。这种灵活的配置方式使得飞轮储能系统能够更好地适应电梯复杂的运行环境，提高能量回收和利用的效果。 实际应用案例显示，安装了该多级飞轮装置的电梯，在能耗方面有了明显的降低，同时电梯的运行稳定性也得到了提升。​

2.2.3 液压系统能量回收​

对于液压电梯而言，液压系统能量回收技术是实现节能的关键。其基本原理是通过能量回收装置，将电梯下降过程中的重力势能转化为液压能，并储存于蓄能器中。当电梯上升时，蓄能器释放储存的液压能，辅助驱动泵组，从而减少电机的能耗。​

在电梯下降过程中，轿厢的重力作用使液压缸中的液压油产生压力，能量回收装置利用这一压力，将液压油输送至蓄能器中储存起来。蓄能器就像是一个 “液压能储存罐”，能够在需要时释放液压能。当电梯上升时，蓄能器中的液压油被释放出来，与电机驱动的泵组一起为液压缸提供压力，推动轿厢上升。这样，电机在驱动电梯上升时所需的能量就会减少，从而达到节能的目的。​

相关实验研究表明，采用这种液压系统能量回收技术的液压电梯，能耗可降低 30% 左右。例如，在某住宅小区的液压电梯改造项目中，安装了能量回收装置后，经过一段时间的运行监测，发现电梯的用电量明显减少。同时，由于蓄能器的缓冲作用，液压系统的压力波动得到了有效抑制，系统的稳定性得到了提升，减少了设备的磨损和故障发生率，延长了设备的使用寿命。​

三、技术现状与核心挑战​

3.1 国内外研究进展​

国外在电梯动能回收技术领域起步较早，布局也更为前沿。早在 20 世纪 90 年代，一些发达国家就开始对电梯能量回馈技术展开深入研究，并取得了一系列的成果。例如，德国的蒂森克虏伯公司在电梯动能回收技术方面处于世界领先水平，其研发的能量回馈系统能够高效地将电梯制动产生的能量回收到电网中，实现了能源的有效再利用。该公司的产品在全球范围内得到了广泛应用，不仅提高了电梯的能源利用效率，还为用户节省了大量的电费支出。美国的奥的斯电梯公司也在积极探索电梯动能回收技术，通过不断优化系统设计和控制算法，提高了能量回收的效率和稳定性。​

我国虽然在电梯动能回收技术研究方面起步相对较晚，但近年来发展迅速，取得了显著的成果。随着国家对节能减排政策的大力支持以及企业对绿色技术研发投入的不断增加，我国在电梯动能回收技术领域的专利申请量呈现出激增的态势。众多企业和科研机构纷纷加大研发力度，推出了一系列具有创新性的技术和产品。​

宁波申菱机电科技股份有限公司取得的 “一种用于电梯的轿厢清风装置” 专利具有独特的创新性。该装置通过在轿厢顶部设置发电单元，利用滚轮与导轨接触转动产生能量，实现电梯的动能回收。在电梯正常运行时，滚轮与导轨接触并通过滚轮的转动产生能量，无需额外电源，节能环保，减少碳排放。该能量通过储能装置被储存起来，当电梯停电人员受困时，储能装置为通风系统供能，实现轿厢内外部的空气流通，兼顾了节能与安全两大重要目标。 这种创新设计不仅提高了电梯的能源利用效率，还为电梯的应急安全保障提供了新的解决方案，具有很高的实用价值。​

泽汇亿嘉绿色能源科技（江苏）有限公司的 “储能式能量回收系统” 更是在节能效果上取得了重大突破。该系统通过融合 “能量再生、多能互补、动态优化、全域协同、安全保护” 的 “五位一体” 技术体系，以直流微网为骨架，构建起覆盖 “源 – 网 – 荷 – 储 – 智 – 碳” 的全链路解决方案。其高效回收能力令人瞩目，通过超级电容（毫秒级响应）与高功率电池的混合系统，电梯下降时产生的势能能被 95% 以上回收储存，单机年回收电能超 8000 度，节能率突破 40% 。这一技术的应用，使得电梯从 “耗电大户” 转变为 “低碳引擎”，成为零碳园区建设的关键技术。该系统已在多个场景成功落地，如南京高淳区政务中心，电梯能源回收利用率超 97.7%，综合节能率突破 40%；连云港海发集团的项目创下 98% 的回收效率，年节能率超 42%，充分证明了其在实际应用中的高效性和可靠性。​

3.2 现存技术瓶颈​

3.2.1 回收效率待提升​

尽管电梯动能回收技术取得了一定的进展，但目前传统回馈装置在回收效率方面仍存在较大的提升空间。在实际运行中，传统回馈装置的回收效率受多种因素的制约，其中电机转速和负载变化是最为关键的因素。当电梯处于低负载运行状态时，电机产生的再生电能相对较少，且由于电机转速较低，能量捕获难度较大，导致部分能量无法被有效回收，造成能源浪费。而在复杂工况下，如电梯频繁启停、运行速度不稳定等，传统回馈装置难以快速准确地响应，也会影响能量的回收效率。​

据相关研究数据表明，在一些低负载或复杂工况的场景下，传统回馈装置的回收效率甚至不足 30%，这与预期的节能目标相差甚远。为了提高回收效率，需要通过智能算法对控制策略进行优化。例如，采用自适应控制算法，根据电梯的实时运行状态，如负载大小、运行速度、加速度等参数，实时调整能量回收系统的工作模式和参数，以实现对能量的高效捕获和回收。同时，结合人工智能和机器学习技术，对电梯的运行数据进行分析和预测，提前调整控制策略，进一步提高回收效率。​

3.2.2 系统兼容性问题​

不同品牌电梯的变频器、控制系统接口差异显著，这给电梯动能回收装置的标准化设计与模块化适配带来了极大的难度。在实际应用中，由于市场上电梯品牌众多，每个品牌的电梯在设计理念、技术标准和接口规范等方面都存在差异，导致回收装置难以实现通用化。例如，某些品牌的电梯采用的是特定的通信协议和接口标准，与回收装置的兼容性较差，需要进行大量的定制化开发和调试工作，才能实现两者的有效连接和协同工作。​

这种兼容性问题不仅增加了回收装置的改造成本，还延长了改造周期，降低了市场推广的效率。对于一些老旧电梯的改造项目来说，兼容性问题尤为突出。由于老旧电梯的技术标准和接口规范已经过时，回收装置的适配难度更大，甚至可能需要对电梯的控制系统进行大规模的升级改造，才能实现动能回收功能，这无疑增加了改造的复杂性和成本。为了解决系统兼容性问题，需要建立统一的行业标准和接口规范，推动回收装置的标准化设计和模块化生产，提高其通用性和适配性。同时，加强与电梯制造商的合作，共同研发兼容不同品牌电梯的回收装置，降低改造成本，促进技术的推广应用。​

3.2.3 成本与维护挑战​

高性能储能元件及智能控制模块的初期投入较高，这是制约电梯动能回收技术推广应用的重要因素之一。以超级电容和飞轮储能系统为例，超级电容具有高功率密度、快速充放电等优点，但成本相对较高；飞轮储能系统虽然储能密度大、寿命长，但设备投资和安装成本也不菲。智能控制模块作为实现能量高效回收和系统稳定运行的关键部件，需要具备高精度的传感器、复杂的算法和可靠的通信功能，其研发和生产成本也不容忽视。​

除了初期投入成本高，电梯动能回收系统还需要专业技术人员定期校准和维护，这进一步增加了运营成本。由于回收系统涉及电力电子、自动控制、储能等多个领域的技术，对维护人员的专业知识和技能要求较高。一旦系统出现故障，需要专业人员及时进行诊断和修复，否则可能影响电梯的正常运行。而目前市场上专业的维护人员相对匮乏，培训成本较高，这也在一定程度上限制了技术的推广应用。为了降低成本，需要加强技术研发，提高储能元件和智能控制模块的性能和可靠性，降低生产成本。同时，建立完善的售后服务体系，加强对维护人员的培训，提高维护效率，降低维护成本。​

3.2.4 安全与稳定性风险​

在电梯动能回收过程中，若电网电压波动或装置故障，可能导致电梯运行异常，这对电梯的安全与稳定性构成了潜在威胁。当电网电压出现波动时，回收装置回送至电网的电能质量可能受到影响，导致电网电压不稳定，进而影响电梯的正常运行。若回收装置本身出现故障，如功率模块损坏、控制电路故障等，可能导致能量回收失控，电梯出现异常加速、减速或停车等情况，严重危及乘客的生命安全。​

为了确保电梯的安全与稳定性，需要强化过压、过流保护机制及故障诊断系统。在回收装置中设置过压、过流保护电路，当检测到电压或电流超过设定阈值时，及时采取措施，如切断电路、调整控制策略等，以保护设备和人员安全。同时，建立完善的故障诊断系统，实时监测回收装置的运行状态，对故障进行及时诊断和预警。通过数据分析和智能算法，预测故障的发生趋势，提前进行维护和修复，避免故障的发生，确保电梯的安全稳定运行。​

四、典型应用案例分析​

4.1 基于超级电容的智能回收系统（鸿信德宝）​

鸿信德宝研发的基于超级电容的智能回收系统，在电梯动能回收领域展现出了卓越的性能和创新的技术理念。该系统的核心在于其先进的控制策略和高效的储能装置 —— 超级电容。通过采集电梯运行数据与超级电容状态，构建双 Q 网络深度强化学习模型，是该系统实现智能化能量管理的关键。​

在实际运行过程中，系统会实时采集电梯的运行数据，包括电梯的速度、加速度、负载重量、楼层位置等，以及超级电容的状态数据，如电容的电压、电流、温度、荷电状态等。这些数据被实时传输到控制系统中，作为构建双 Q 网络深度强化学习模型的基础。该模型以峰谷电价经济收益、超级电容寿命损失和能量利用效率构建奖励函数，通过不断的训练和优化，得到最优的能量回收优化策略。​

当电梯处于制动状态时，电机产生的再生制动能量会被快速存储至超级电容中。超级电容凭借其快速充放电的特性，能够在短时间内捕获大量的能量，避免能量的浪费。而当电梯处于驱动状态时，超级电容会释放储存的能量，用于辅助电梯牵引电机，减少电网的供电需求，从而实现节能的目的。​

更为创新的是，该系统通过虚拟储能单元计算多台电梯间的最优存储分配方案。在一个建筑中往往有多部电梯同时运行，每部电梯的运行状态和能量需求都不尽相同。通过虚拟储能单元，系统可以综合考虑各电梯的实时情况，计算出最优的能量存储和分配方案，实现多电梯集群的协同控制。例如，当一部电梯处于制动状态产生大量再生能量时，而另一部电梯即将启动需要能量，系统可以将制动电梯产生的能量优先分配给即将启动的电梯，实现能量的高效利用。这种协同控制策略能够提升整个建筑电梯系统的能效，根据实际应用数据统计，能效可提升 15%-25%，为建筑节能做出了显著贡献。​

4.2 轿厢集成式动能回收装置（宁波申菱）​

宁波申菱的轿厢集成式动能回收装置为电梯动能回收技术开辟了新的应用思路，该装置将动能回收与轿厢的功能相结合，实现了节能与安全保障的双重目标，在住宅、医院等高频使用场景中具有极高的应用价值。​

该装置的关键在于其轿厢顶部的发电单元。在电梯正常运行时，轿厢顶部的滚轮与导轨接触并通过滚轮的转动产生能量。这种能量捕获方式巧妙地利用了电梯运行过程中的机械运动，无需额外的电源驱动，具有良好的节能环保特性。产生的能量通过储能装置被储存起来，储能装置可以是电池、超级电容等，用于后续的能量使用。​

当电梯遇到停电等突发情况导致人员受困时，该装置的优势便得以充分体现。此时，储能装置会为通风系统供能，实现轿厢内外部的空气流通。在人员被困的紧急情况下，保持轿厢内的空气流通至关重要，它可以防止轿厢内受困人员由于空气流通不畅而导致的呼吸困难、晕倒、昏厥或者其他突发身体状况发生，为被困人员提供了重要的安全保障。​

从节能角度来看，该装置通过回收电梯运行过程中的动能，将其转化为电能并储存起来，减少了对外部电源的依赖，降低了电梯的能耗。以住宅电梯为例，每天的使用频率较高，通过该动能回收装置，能够在长期运行中积累可观的节能效果。在医院等场所，电梯的使用频率更高，且对安全性要求更为严格，该装置既能满足节能需求，又能在紧急情况下保障乘客的生命安全，具有不可替代的优势。​

4.3 液压 – 电能复合回收系统（泽汇亿嘉）​

泽汇亿嘉的液压 – 电能复合回收系统是一种高度集成和智能化的电梯动能回收解决方案，它融合了超级电容与高功率电池等多种储能技术，构建了 “能量再生 – 多能互补 – 动态优化” 体系，在机场、写字楼等大型建筑中得到了广泛应用，并取得了显著的节能效果。​

该系统的能量回收效率极高，在电梯下降时，超过 95% 的势能能够被回收储存。这得益于其先进的能量转换和存储技术，通过超级电容和高功率电池的混合系统，实现了对能量的快速捕获和高效存储。超级电容具有毫秒级响应的特性，能够在电梯制动的瞬间迅速捕获能量，而高功率电池则能够提供稳定的能量存储和释放，两者相辅相成，确保了能量回收的高效性。​

为了进一步提高能源利用效率，该系统结合了光伏系统与 AI 负载预测技术。在白天，光伏系统可以将太阳能转化为电能，为电梯提供部分电力支持。通过 AI 负载预测技术，系统能够根据历史数据和实时监测信息，准确预测电梯的负载变化和能量需求，从而动态调整能量分配策略，实现能源的最优利用。这种多能互补和动态优化的策略使得系统的绿电渗透率达到 60% 以上，年节能率超过 40%。​

在实际应用中，以机场为例，机场的电梯数量众多，且运行时间长、负载变化大。泽汇亿嘉的液压 – 电能复合回收系统能够很好地适应这种复杂的运行环境，通过高效的能量回收和智能的能量管理，为机场节省了大量的电能，降低了运营成本。在写字楼中，该系统同样表现出色，不仅提高了能源利用效率，还提升了建筑的智能化水平，为用户提供了更加舒适和便捷的服务。​

五、发展趋势与优化路径​

5.1 技术创新方向​

5.1.1 智能化控制升级​

随着科技的飞速发展，智能化控制技术在电梯动能回收领域展现出巨大的潜力。引入数字孪生技术成为提升电梯动能回收系统智能化水平的重要方向。数字孪生技术通过在虚拟空间中构建与电梯物理实体相对应的数字化模型，能够实时模拟电梯的运行状态。利用物联网技术，将电梯运行过程中的各种数据，如速度、加速度、负载重量、位置等，实时传输到数字孪生模型中，使其能够准确反映电梯的实际运行情况。​

结合 AI 算法，数字孪生模型可以根据实时数据动态调整回收策略。在电梯运行过程中，不同的工况对能量回收的要求各不相同。通过对大量电梯运行数据的学习和分析，AI 算法能够建立起电梯运行工况与能量回收策略之间的映射关系。当数字孪生模型监测到电梯处于不同的运行工况时，AI 算法可以快速计算出最优的回收策略，如调整能量回收装置的工作参数、优化储能设备的充放电策略等，从而提升复杂工况下的能量捕获精度。​

为了实现智能化控制的广泛应用，开发自适应控制模块至关重要。该模块需要具备强大的兼容性，能够适应不同型号电梯的硬件接口。不同品牌和型号的电梯，其硬件结构和通信协议存在差异。自适应控制模块通过采用标准化的接口设计和灵活的通信协议转换技术，能够与各种电梯的控制系统进行无缝对接。它可以自动识别电梯的型号和硬件参数，根据电梯的实际情况调整控制策略，实现动能回收系统的自适应运行。这样，无论是新安装的电梯还是老旧电梯的改造，都能够方便地应用智能化控制技术，提高电梯动能回收系统的通用性和适应性。​

5.1.2 多元化储能融合​

单一储能元件在电梯动能回收应用中往往存在局限性，因此推动超级电容与飞轮、锂电池等的混合储能系统研发成为必然趋势。超级电容具有功率密度高、充放电速度快的特点，能够在电梯制动的瞬间迅速捕获大量的能量，并在电梯启动时快速释放能量，为电梯提供瞬间的高功率支持。然而，超级电容的储能密度相对较低，不适合长时间的能量存储。​

飞轮储能系统则具有储能密度大、寿命长的优势，能够长时间存储能量，并且在能量释放过程中具有较高的稳定性。锂电池的能量密度高，能够提供较长时间的稳定供电。将超级电容、飞轮和锂电池进行有机结合，构建混合储能系统，可以充分发挥各自的优势，兼顾快速响应与长期储能的需求。​

在电梯运行过程中，当电梯制动产生能量时，超级电容首先快速捕获能量并进行初步存储，然后将部分能量转移到飞轮储能系统中进行长时间存储，同时锂电池也可以参与能量的存储和调节，确保储能系统的稳定运行。当电梯需要能量时，超级电容先快速释放能量，满足电梯启动时的高功率需求，随后飞轮储能系统和锂电池协同工作，持续为电梯提供稳定的能量供应。通过这种多元化储能融合的方式，能够降低对单一储能元件的性能依赖，提高储能系统的可靠性和稳定性，为电梯动能回收提供更高效、更可靠的能量存储和管理解决方案。​

5.1.3 系统集成与协同​

构建 “电梯 – 电网 – 可再生能源” 微网系统是电梯动能回收技术未来发展的重要方向之一。在这一系统中，电梯不再是一个孤立的用电设备，而是与电网和可再生能源紧密相连，形成一个有机的整体。通过将电梯动能回收系统与光伏、充电桩等设备进行联动，可以实现建筑内部能量的自给自足和优化配置。​

在白天阳光充足的时候，建筑物屋顶的光伏板将太阳能转化为电能，这些电能可以直接为电梯提供动力支持，减少对电网的依赖。同时，电梯在运行过程中产生的再生电能也可以存储起来，供其他设备使用。当夜间光伏板无法发电时，储能装置中存储的电能可以释放出来，为电梯和其他设备供电。​

充电桩与电梯动能回收系统的协同也具有重要意义。在电动汽车充电需求较低时，电梯回收的电能可以存储在充电桩的储能设备中；当电动汽车充电需求高峰时，充电桩可以利用存储的电能为电动汽车充电，缓解电网的供电压力。这种 “电梯 – 电网 – 可再生能源” 微网系统的构建，能够实现建筑内部能量的高效循环利用，提升综合能效，为实现绿色建筑和可持续发展目标提供有力支持。​

5.2 政策与产业协同​

5.2.1 标准体系建设​

标准体系建设是推动电梯动能回收技术健康、有序发展的重要保障。目前，电梯动能回收技术在市场上的应用还存在一定的混乱局面，不同企业生产的回收装置在技术指标、性能参数、安全标准等方面存在差异，这不仅影响了产品的质量和可靠性，也给用户的选择和使用带来了困难。​

为了解决这些问题，需要加快制定电梯动能回收装置的技术标准与测试规范。在技术标准方面，应明确规定回收装置的能量转换效率、功率因数、谐波含量等关键技术指标，确保回收装置具有较高的性能和能效。对于能量转换效率，应制定具体的数值要求，促使企业不断优化技术，提高回收效率。在功率因数方面，应规定合理的范围，以减少对电网的谐波污染。​

安全标准也是标准体系建设的重要内容。应明确规定回收装置在过压、过流、短路等异常情况下的保护措施，以及与电梯原有安全系统的兼容性要求，确保电梯在运行过程中的安全性。例如，在过压保护方面，应规定回收装置能够在电压超过一定阈值时迅速采取措施，如切断电路、调整控制策略等，以保护设备和人员安全。​

兼容性标准则要求回收装置能够与不同品牌、型号的电梯进行无缝对接，实现良好的协同工作。通过制定统一的接口标准和通信协议，促进回收装置的标准化设计和生产，降低系统集成的难度和成本。​

5.2.2 规模化应用推广​

规模化应用推广是电梯动能回收技术实现产业化发展的关键环节。为了鼓励建筑业主积极改造电梯，采用动能回收技术，政府可以出台一系列的支持政策，如提供政府补贴、完善碳交易机制等。​

政府补贴可以直接降低建筑业主的改造成本，提高他们的积极性。对于安装电梯动能回收装置的建筑业主，政府可以根据回收装置的类型、功率、节能效果等因素，给予一定金额的补贴。对于节能效果显著的项目，还可以给予额外的奖励，以激励业主选择高性能的回收装置。​

碳交易机制的完善也能够为电梯动能回收技术的推广提供有力支持。在碳交易市场中，建筑业主通过采用电梯动能回收技术减少了碳排放，就可以获得相应的碳减排指标。这些指标可以在碳交易市场上进行交易，为业主带来经济收益。这不仅能够激励建筑业主积极采用节能技术，还能够促进碳减排目标的实现。​

在推广过程中，应优先选择医院、商场等高能耗场景进行示范落地。医院的电梯使用频率高，能耗大，且对安全性和稳定性要求极高。在医院安装电梯动能回收装置，不仅能够显著降低能耗，还能够为医院节省大量的电费支出，同时提高电梯的运行安全性和稳定性。商场作为人员密集的场所，电梯的运行时间长，能耗也相当可观。在商场应用电梯动能回收技术，能够有效降低运营成本，提升商场的经济效益和环保形象。​

通过在这些高能耗场景的示范应用，能够积累丰富的实践经验，形成可复制、可推广的模式，带动更多的建筑业主采用电梯动能回收技术。随着技术的不断推广应用，生产规模的扩大将促使回收装置的成本不断下降，进而形成技术迭代与成本下降的良性循环，推动电梯动能回收技术的广泛应用和产业的快速发展。​

六、结论​

在全球积极践行 “双碳” 目标的时代背景下，电梯动能回收技术作为建筑领域节能减排的关键突破点，正逐渐成为行业关注的焦点。通过深入剖析电梯运行过程中的能量转换机理，从电力回馈、储能装置应用以及液压系统能量回收等多维度构建技术体系，揭示了电梯从传统的高耗能设备向能量循环利用载体转变的可行性与必然性。​

从理论研究到实际应用，电梯动能回收技术展现出显著的节能潜力与经济效益。鸿信德宝基于超级电容的智能回收系统，借助深度强化学习算法实现多电梯集群的协同控制，能效提升高达 15%-25%；宁波申菱的轿厢集成式动能回收装置，巧妙地将动能回收与轿厢通风系统相结合，在节能的同时为紧急情况下的乘客安全提供了有力保障；泽汇亿嘉的液压 – 电能复合回收系统，融合多种储能技术与 AI 负载预测，使绿电渗透率达到 60% 以上，年节能率超过 40% 。这些成功案例不仅验证了技术的有效性，更为行业的发展提供了可借鉴的模式。​

然而，不可忽视的是，当前电梯动能回收技术仍面临诸多挑战。回收效率在复杂工况下有待进一步提升，系统兼容性问题制约着技术的广泛应用，高昂的成本与维护需求以及潜在的安全风险，都成为技术推广的阻碍。针对这些问题，未来的研究应聚焦于智能化控制升级，通过数字孪生与 AI 算法的深度融合，实现回收策略的动态优化；推动多元化储能融合，发挥不同储能元件的优势，提升储能系统的可靠性；加强系统集成与协同，构建 “电梯 – 电网 – 可再生能源” 微网系统，实现能量的高效循环利用。​

在政策与产业协同方面，加快制定完善的标准体系，明确技术指标与安全规范，为技术的健康发展提供保障；通过政府补贴、碳交易机制等政策手段，鼓励建筑业主积极采用电梯动能回收技术，推动规模化应用推广，形成技术迭代与成本下降的良性循环。​

展望未来，随着技术的不断创新与突破，电梯动能回收技术有望成为绿色建筑的核心标配，为实现全球 “双碳” 目标贡献重要力量。它不仅将改变电梯行业的发展格局，还将带动相关产业的协同发展，推动建筑领域向低碳化、智能化、可持续化方向迈进。

（一）电梯能耗现状与节能刚需​

在现代建筑的能耗结构中，电梯能耗占比相当突出，达到了 17%-25%，是仅次于空调系统的第二大能耗设备。就拿商住写字楼来说，单台电梯每年的耗电量轻松突破 10000 度。在一些人员流动频繁、使用频率高的场景中，电梯的能源浪费现象更为严重，同时还伴随着大量的碳排放。传统电梯在轻载上行或者重载下行的时候，电机运转产生的再生电能，由于缺乏有效的回收利用机制，只能通过电阻转化为热能白白消耗掉。这不仅造成了能源的极大浪费，还会导致电梯机房的温度不断升高，进而增加了机房降温设备的负荷，形成了一个恶性循环。​

（二）政策与市场双重驱动下的技术革新​

随着 “双碳” 目标的提出以及绿色建筑标准的不断升级，电梯行业面临着巨大的挑战，同时也迎来了前所未有的机遇，优化电梯能效已经成为行业发展的必然趋势。住建部等相关部门针对老旧电梯改造出台了一系列政策，明确将动能回收技术列为重点推广项目。这一举措推动着电梯市场从单纯的 “耗能设备” 向 “节能单元” 转变，越来越多的建筑开发商、物业管理方开始关注并采用具有动能回收功能的电梯产品，以满足政策要求，同时降低运营成本，提升建筑的绿色环保形象。​

二、技术解码：动能回收系统的核心运作逻辑​

（一）能量捕获：从机械动能到电能的转化路径​

1. 再生制动技术：传统电梯在运行过程中，能量浪费现象较为严重，而再生制动技术的出现，彻底改变了这一局面。当电梯轻载上行或重载下行时，电机巧妙地切换为发电机模式。此时，电机通过与电梯轿厢相连的曳引系统，将轿厢的机械能传递过来。在电机内部，电磁感应原理开始发挥作用，转子在磁场中高速旋转，产生感应电动势，从而将机械能转化为电能。随后，产生的电能会传输至变频器。变频器就像是一个智能的电力管家，它运用先进的电力电子技术，将电机产生的交流电精准地转换为直流电能。这一转换过程的效率极高，可达 97% 以上 ，与传统电阻发热损耗模式相比，具有明显的优势。在传统模式下，多余的电能只能通过电阻转化为热能，白白消耗掉，不仅浪费能源，还会增加机房的散热负担。而再生制动技术实现了能量的有效回收，为后续的再利用奠定了基础。​

2. 储能载体创新：为了更好地储存回收的电能，行业内涌现出了多种创新的储能载体方案。​

• 超级电容器方案：以鸿信德宝的专利技术为例，该方案运用了先进的双 Q 网络深度强化学习模型。这一模型就像是一个智能大脑，能够根据电梯的实时运行数据，如速度、加减速状态、实时载重量、楼层位置以及再生制动能量数据等，还有超级电容器的状态数据，包括荷电状态、温度分布、内阻变化和端电压数据等，对超级电容器的充放电策略进行动态优化。在峰谷电价时段，它能够精准地判断并调整充放电时机。在电价低谷时，控制超级电容器快速充电，储存电能；在电价高峰时，控制超级电容器放电，为电梯运行提供能量，从而实现经济性调度，降低用电成本。这种智能的充放电控制策略，不仅能够提高能量利用效率，还能减少超级电容器的充放电次数，有效延长设备寿命。​

• 多级飞轮储能：浙江元畅安能的专利技术采用了独特的三飞轮联动机制。在电梯升降的不同工况下，这一机制能够精准地捕获动能。当电梯上升时，第一飞轮通过机械传动机构和变速机构与驱动轮连接，快速捕获来自电梯升降的动能，并将其转化为飞轮的旋转机械能储存起来；电梯下降时，第二飞轮与驱动轮连接，同样能将消耗的动能转化为储备机械能。在高速运行等特殊工况下，第三飞轮会介入工作，增强系统的稳定性，确保能量的高效回收和储存。通过这种多级飞轮储能系统，电梯的综合节电率可达 30% 以上 ，为电梯节能提供了有力的技术支持。​

（二）能量再利用：构建闭环节能生态​

回收的电能并不会被闲置，而是通过逆变装置进行再次转换。逆变装置将直流电能转换为符合电网标准的交流电，这些交流电可以直接供给建筑内的照明、空调等设备使用。这就像是在建筑内部构建了一个小型的电力循环系统，实现了 “发电 – 储电 – 用电” 一体化。以某商业综合体为例，该建筑安装了具有动能回收功能的电梯后，通过能量再利用系统，将电梯回收的电能用于照明系统，经过统计，照明系统的耗电量降低了 20% 左右 ，大大降低了建筑的整体能耗。​

宁波申菱机电的轿厢清风装置更是将动能回收技术的应用拓展到了应急场景。在电梯正常运行时，装置通过滚轮与导轨接触，将电梯运行产生的动能转化为电能，并通过储能装置储存起来。当遇到停电等突发情况时，储存的动能就会发挥作用，驱动通风系统运转，保障轿厢内的空气流通。这一应用不仅体现了动能回收技术的节能价值，更在关键时刻为乘客的安全提供了保障，实现了节能与安全的双重价值。​

三、标杆案例：创新技术如何重塑行业生态​

（一）工业级解决方案：从专利到落地的技术突围​

1. 宁波申菱机电：安全节能双驱动：宁波申菱机电科技股份有限公司在电梯动能回收技术领域取得了突破性进展，其研发的 “轿厢清风装置” 成功获得国家知识产权局授权，专利号为 CN 222647370 U。该装置的设计巧妙，通过导轨滚轮转动发电，实现了动能的高效回收。在电梯正常运行过程中，滚轮与导轨接触，随着电梯的升降，滚轮不断转动，将电梯运行产生的动能转化为电能。这一过程无需额外电源，完全依靠电梯自身的运行能量，真正做到了节能环保。回收的能量被储存起来，除了满足应急通风的需求外，还能为电梯照明等低功耗设备供电。经实际测试，该装置可降低电梯碳排放 15%-20% ，大大减少了电梯运行对环境的影响。同时，在困人场景下，该装置储存的能量能够及时为通风系统提供动力，确保轿厢内空气流通，有效提升了乘客的安全保障能力，为电梯的安全运行提供了可靠的支持。​

2. 鸿信德宝：智能算法赋能效率升级：北京鸿信德宝新能源科技有限公司凭借其创新的专利技术，为电梯动能回收带来了新的解决方案。其基于超级电容器的能量回收系统，引入了先进的模糊自适应权重算法，实现了多台电梯储能的动态分配。该系统通过采集电梯运行数据和超级电容器状态数据，构建状态空间和动作空间，并以峰谷电价经济收益、超级电容器寿命损失和能量利用效率构建奖励函数，训练基于双 Q 网络的深度强化学习模型，得到精准的能量回收优化策略。当电梯制动时，再生制动能量被高效地储存至超级电容器；电梯驱动时，储存的能量释放用于牵引，大大提高了能量利用效率。此外，通过虚拟储能单元，该系统能够计算多台电梯间的最优存储分配方案，实现建筑群内的能量共享。在高密度写字楼场景中，单栋建筑年节电量可达 5 万度以上 ，等效减少碳排放 40 吨，为商业建筑的节能减碳提供了有效的技术手段。​

（二）民用场景适配：从小高层到超高层的技术迭代​

针对住宅电梯高频低负载的特点，市场上出现了轻量化能量回馈单元。这种单元体积小巧、重量轻，大大降低了安装成本，非常适合在住宅电梯中安装。它配合智能控制模块，能够自动识别电梯的运行状态。在电梯轻载上行或重载下行时，智能控制模块迅速启动能量回收程序，将多余的动能转化为电能并储存起来。在保障乘梯舒适性的同时，实现年均节电 2000 – 3000 度，这相当于普通家庭半年的用电量，为居民用户节省了不少电费开支。​

对于超高层建筑来说，电梯运行速度快、负载变化大，对动能回收技术的要求更高。元畅安能的三飞轮系统应运而生，该系统采用独特的多级飞轮储能技术，有效应对了高速运行时的能量波动。在电梯上升时，第一飞轮迅速捕获动能，将其转化为旋转机械能储存起来；电梯下降时，第二飞轮发挥作用，同样将动能转化为储备机械能。在高速运行等特殊工况下，第三飞轮及时介入，增强系统的稳定性，确保能量的高效回收和稳定输出。通过这种多级储能协同技术，超百米电梯的回收效率得到了有效保障，为超高层建筑的电梯节能提供了可靠的技术支持。​

四、多维优势：重新定义电梯价值坐标系​

（一）经济效益：短期降本与长期收益的双重红利​

1. 电费支出锐减：在典型的商业场景中，动能回收系统展现出了显著的节能效果，可降低 30%-40% 的电梯能耗。以一栋拥有日均运行 200 次电梯的写字楼为例，按照当地的商业电价计算，每年可节省电费数万元。经专业测算，仅需三年时间，即可收回设备投资成本，实现从成本投入到收益产出的快速转变。​

2. 维护成本下降：动能回收系统的应用，有效减少了制动电阻发热导致的机房高温问题。传统电梯中，制动电阻发热会使机房温度升高，加速变频器、电机等核心部件的老化和损坏。而采用动能回收技术后，机房温度得到有效控制，核心部件的运行环境得到改善，寿命延长。经统计，年均维护费用可降低 15%-20% ，减少了设备维修和更换的频率，为用户节省了大量的维护资金。​

（二）环境效益：建筑减排的重要支点​

单台安装了动能回收系统的电梯，每年回收的电能可减少 3 – 5 吨 CO₂排放。这一数据看似不起眼，但如果将范围扩大到全国，效果将十分惊人。据不完全统计，我国在用电梯数量超过 700 万台。若全国 10% 的在用电梯，即约 70 万台完成动能回收改造，年减排量将达到 210 – 350 万吨，这相当于种植 1.8 – 3 亿棵冷杉一年的碳汇量。电梯动能回收技术的推广，将为我国的 “双碳” 目标贡献重要力量，助力建筑行业实现绿色可持续发展。​

（三）安全效益：被动节能到主动防护的升级​

应急储能技术的出现，让电梯从传统的被动节能设备，转变为主动防护的安全保障单元。以申菱机电的清风装置为例，该装置在电梯正常运行时，通过回收动能储存能量；当遇到断电等紧急情况时，能够持续为通风系统供电 4 小时以上，确保轿厢内空气流通，为救援争取宝贵的时间。这一技术突破了传统节能技术的边界，将节能与安全紧密结合，提升了电梯运行的安全性和可靠性，为乘客的生命安全提供了更加坚实的保障。​

五、行业展望：动能回收引领电梯产业变革方向​

（一）技术融合趋势：从单一回收走向系统智能化​

未来，电梯动能回收技术将朝着 “硬件 + 软件” 深度融合的方向发展。在硬件端，研发高能量密度储能材料将成为重点，例如固态电池适配方案的开发，有望进一步提升能量存储和利用效率。固态电池具有能量密度高、充电速度快、安全性好等优势，若能成功应用于电梯动能回收系统，将为电梯节能带来质的飞跃。在软件端，物联网（IoT）技术的集成将实现电梯全周期能效监控。通过在电梯各个关键部位安装传感器，实时采集电梯运行数据，包括速度、加速度、载重、位置等信息，以及电网状态数据，如电压、频率、相位等。这些数据将被传输至云端或本地服务器进行分析处理，利用大数据分析和人工智能算法，动态调整能量分配策略，实现 “设备即储能节点” 的建筑能源网络。​

鸿信德宝的深度强化学习模型已经为这一发展趋势奠定了基础。该模型通过实时采集电梯运行数据与电网状态，构建状态空间和动作空间，并以峰谷电价经济收益、超级电容器寿命损失和能量利用效率构建奖励函数，训练基于双 Q 网络的深度强化学习模型，得到精准的能量回收优化策略。未来，随着技术的不断进步，这种算法驱动的精准控制将更加智能化、精细化，实现电梯能量回收系统与建筑内其他能源系统的协同优化，进一步提高能源利用效率。​

（二）市场渗透路径：从高端场景到规模化应用​

当前，电梯动能回收技术在商业地产、超高层建筑等高端场景中已经得到了较高的渗透率。这些场景对电梯的性能和节能要求较高，同时业主也有较强的经济实力来投入新技术的应用。随着技术的不断成熟和设备成本的下降，预计未来三年设备成本将降低 20%-30%，电梯动能回收技术将加速向住宅、老旧小区改造市场普及。​

在住宅市场，随着人们环保意识的提高和对生活品质的追求，越来越多的居民开始关注电梯的节能问题。动能回收技术不仅能够降低电梯能耗，减少电费支出，还能提升电梯的运行稳定性和安全性，为居民提供更加舒适的乘梯体验。对于老旧小区改造来说，电梯动能回收技术的应用将成为提升小区品质、实现节能减排的重要手段。政府部门也出台了一系列政策，如 “节能改造补贴”“绿色信贷” 等，鼓励和支持老旧小区进行电梯节能改造，这将进一步推动电梯动能回收技术在住宅和老旧小区改造市场的规模化启动。​

（三）标准体系构建：行业规范与检测认证的完善​

随着《电梯能量回收装置技术规程》等标准的制定，电梯动能回收市场将从 “专利竞争” 转向 “体系竞争”。这些标准将对电梯动能回收装置的技术要求、安全性能、检测方法等方面进行规范，确保市场上的产品质量和性能符合要求。具备核心技术、成熟解决方案及权威认证的企业，将在绿色建筑评级（如 LEED、中国三星绿色建筑）中占据优势，形成技术壁垒与品牌溢价。​

在绿色建筑评级中，电梯动能回收技术的应用是一个重要的评估指标。获得权威认证的企业，其产品和解决方案将更容易得到市场的认可和信任，从而在激烈的市场竞争中脱颖而出。对于企业来说，加强技术研发，提高产品质量，积极参与标准制定和认证工作，将是未来在电梯动能回收市场取得成功的关键。​

结语：开启电梯产业的 “能量再生” 时代​

电梯动能回收技术不仅是一次节能技术的突破，更是建筑能源管理理念的革新。当每台电梯都成为 “微型发电厂”，当节能与安全实现共生共赢，我们正见证电梯从 “能源消耗者” 到 “价值创造者” 的华丽转身。随着技术迭代与生态完善，这一绿色革命将持续赋能智慧城市建设，为碳中和目标贡献电梯行业的专业力量。无论是建筑管理者、设备制造商还是普通用户，拥抱动能回收技术，即是拥抱可持续发展的未来。