节能减排技术在港口集装箱牵引车上的应用
   来源:中国科技博览     2019年09月04日 10:09

供应20英尺集装箱半挂车

陈冲

[摘 要]交通运输部制定的《“十二五”水运节能减排总体推进实施方案》中明确规定,“十二五”期间,将根据节能减排技术发展和研发情况,逐步增加新节能减排技术的应用试点,持续不断地开展技术试点工作,推动水运节能减排技术的应用。“十二五”初期,试点应用LNG驱动和电力驱动的水平运输车辆技术。随着国家对节能环保要求的提高,以及港口装卸设备节能减排相关技术的进步,可以预见会有越来越多的新型节能减排的牵引车投入到港口使用,在一定程度上会促进节能减排型牵引车的发展和应用。我国牵引车的制造水平不断提高,不仅占有了一定的国内市场,而且开始向一些发展中国家出口。国内牵引车厂家也在牵引车的节能减排技术方面做了大量的研究和试制工作,对于占领牵引车的各级市场具有重要意义。我国牵引车制造厂家要想在激烈的市场竞争中全面替代国外产品,制造出适应港口频繁作业的高性价比的牵引车,不仅要突出价格优势,而且要在提高可靠性、降低故障率、提高服务水平、增加产品种类、注重技术创新等方面有所突破。

[关键词]港口;牵引车;节能减排;

中图分类号:U653.92 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)01-0389-01

中国是一个发展中国家,当前正处在国民经济积极、快速增长的过程中,同时伴随着自然资源的大量消耗,燃油等不可再生资源作为主要能耗种类日益匮乏,资源瓶颈逐渐呈现出来。随着燃油价格的不断上涨,港口作为国民经济发展的重要环节,营运成本也逐渐提高。为了解决港口发展与能源消耗的矛盾,各港口都积极开展节能减排的技术创新工作.从而降低港口营运成本。

一、在用车节能减排车辆用户需求分析

1.中国牵引车车典型费用分析———油费约占使用费用支出的一半

一汽2013年营销大调研结论2013年公路牵引车平均支出31万元,油耗支出42.1万元,占比51.9%,排第一位。

2.牵引车用户购车看重因素(%)———油耗成为其第一考虑要素一汽2013年营销大调研结论,2013年公路牵引车购车因素分析,油耗55.0%,排第一位。

3.车辆合法改制可以降低油耗———用户主动性被激发通过多年产品策划工作,一旦改制和新增配置成本控制在1.3万元以内且能够在1年内回本,74.1%的用户会接受。

二、节能减排效果分析

由于RTG采用柴油发电机组提供动力,采用间歇式工作模式,据有关港口的统计,RTG发动机启动后,真正用于装卸工作的时间只有41.5%,其他58.5%的时间为空耗,一台RTG每小时空耗的柴油就达15.0~15.5L,故存在能耗高、运行成本高、污染重、空耗大等缺点,而E-RTG的营运成本仅为柴油驱动RTG的1/3,且工作时产生的废气、噪声以及油、水的泄露少,大大节省了能源,降低了对环境的污染。采用高架滑触线接电方式的E-RTG作业模式后,堆场集装箱装卸设备消耗的能源由原来的纯柴油提供变为市电供应为主。根据上海港外高桥港区的生产工艺流程,堆场设备改造完成后,E-RTG每操作1TEU综合能耗比RTG减少约0.6kg标准煤,基本实现废气零排放,噪音明显降低。

三、节能减排技术的应用

牵引车主要以柴油为动力能源,随着集装箱设备技术的进步,一些节能减排技术逐步应用到牵引车上,主要有天然气发动机、混合动力、电动等技术,分别比较分析如下。

1.天然气燃料驱动。天然气作为新型的车辆燃料具有显著的环保性、安全性、经济性。天然气车辆的排放性能好、运行成本低、技术成熟、安全可靠,所以被世界各国公认为最理想的替代燃料车辆。天然气包括液化天然气(LNG)和压缩天然气(CNG)。目前,天然气作为一种新型的清洁型能源得到了广泛的应用。2009年7月,陕汽新试制2辆LNG偏置码头天然气牵引车顺利下线并交付深圳盐田国际集装箱码头使用,这是国内首次将LNG天然气技术应用到牵引车上。目前试运行27台,计划于2011年底前增加至120台。2009年12月14日,中国(香港)石油有限公司的非全资附属公司浙江新捷,与宁波港就LNG牵引车项目的合作订立框架协议,他们将建立长期合作关系:浙江新捷将为宁波港公共码头提供LNG加气站及加气服务,宁波港采用LNG为燃料的牵引车。目前,一些港口机械制造厂家在制造牵引车时,已经根据不同用户的要求采用不同类型的天然气发动机,如瑞典Kalmar公司和美国Capacity公司就有配备Cummins液化天然气和压缩天然气发动机的牵引车,其技术性能和参数达到柴油发动机水平。

2.混合动力驱动。应用于工程车辆的混合动力系统主要有燃油与电动混合动力(一般简称“电动混合动力”)和燃油与液压混合动力系统(一般简称“液压混合动力”),这两种混合动力系统在牵引车上都有应用。电动混合动力的能量储存在蓄电池中,能量密度低。功率密度低。蓄电池虽然可以吸收大量的能量,但充电时间相对较长,因此不能完全获取制动能量。液压混合动力的功率密度高,能量密度低,系统可储存的总能量有限。然而,它能在瞬时收集并储存能量,一旦需要就能立即投入使用,存储能力强并能在短时间内完成能量释放。所有的制动能量在液压蓄能器内储存。液压混合动力能够有效利用制动动能,并马上在车辆起动阶段得到重新利用,对于起动及停车周期频繁而短暂的车辆而言,液压混合动力是理想之选。尤其是牵引车的自重和牵引载荷都很大,最大牵引力为147kN,整机重量在6t以上,制动时可在短时间内蓄积大量的制动能量。

3.纯电动驱动。纯电动车辆的驱动包括电机和储能装置等,常用的储能装置包括化学蓄电池、燃料电池和超级电容等。纯电动汽车中适用的能源是高比能量的化学蓄电池和燃料电池。蓄电池是电动车辆储能装置的主角,其中镍氢蓄电池和锂离子电池的比能量最高,但相应的价格也高。燃料电池是利用外部供给的反应物发电,通过依次排出生成物连续产生电能的电池。燃料电池是直接把化学能转换为电能,所以效率很高,而且反应排出气体的主要成分是水蒸气,具有优越的环保性。超级电容是通过电极上正负电荷的物理性吸附和脱落而进行充放电操作,具有优越的快速充放电特性,而且寿命也很长。通常情况下,超级电容不是单独使用的,而是在混合动力或纯电动车辆中,作为蓄电池或燃料电池的辅助装置使用。2010年4月,美国洛杉矶港引进由VisionIndustries公司与Capacity公司合作开发的零排放電动/氢燃料电池混合动力牵引(ZETT)。该牵引车可连续工作16h,充电仅需15min,以明显的优势超过电池动力牵引车,每台设备的成本不超过28万美元。2009年9月,我国陕汽开发的电动牵引车选用50组超级电容作为动力源,大功率电机驱动的纯电动设计,具有启动力矩大、调速精度高、系统效率高、维护简便等优点,达到零排放、无污染、低噪声,预计使用费用比传统柴油机减少1/3左右,平均车速保持在20~30km/h,最高时速可达40km/h。在短距离、固定区域内,运行机动灵活,性价比高。以上海港为例,每百公里可节省近200元。有诸多不利条件限制着电动车辆的发展,例如电池所具有的比功率较小,效率低。而且电池的制造成本较高,电池充放电次数有限,而且充放电之后性能会下降。

参考文献

[1] 张舒曼,王勋.集装箱堆场现有“油改电”方案比较分析.商品储运与养护,2013.

[2] 王志平,李剑,吴瑞刚,等.国际港务(集团)股份有限公司外高桥港区码头作业系统节能减排改造专项设计.2012.

[3] 凌冰,汪黎明.节能减排在集装箱港区的应用.2014.endprint

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