摘要：隨著全球集裝箱運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，集裝箱機(jī)械也得到了前所未有的跨越式發(fā)展。對(duì)于，輪胎式集裝箱起重機(jī)因通常使用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。其能耗高、噪音大、廢氣污染大，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)丨h(huán)境。本文介紹了新型鋰電池在我集團(tuán)輪胎式集裝箱起重機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)狀。
　　
　　關(guān)鍵詞：鋰電池論文；輪胎式集裝箱起重機(jī)論文；節(jié)能；環(huán)保
　　
　　隨著集裝箱運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，集裝箱堆場(chǎng)用的輪胎式龍門集裝箱起重機(jī)（RTG）使用量劇增。由于經(jīng)常轉(zhuǎn)場(chǎng)的需要，無一例外的使用柴油發(fā)電機(jī)組為動(dòng)力源。這種RTG存在燃油高消耗，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染問題。
　　如何在保持RTG原有的機(jī)動(dòng)性和使用特點(diǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能RTG，綠色RTG，正是我們鋰電池供電輪胎吊能解決的問題。
　　該鋰電池供電RTG不僅保留了常規(guī)輪RTG的機(jī)動(dòng)性和原有使用特點(diǎn)，而且其節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前市場(chǎng)上其他的一些采用儲(chǔ)能設(shè)備的節(jié)能RTG。
　　
　　1. 節(jié)能原理
　　常規(guī)RTG一般采用400KW以上的柴油發(fā)電機(jī)組供電，隨著RTG的運(yùn)行參數(shù)的進(jìn)一步提高，柴油機(jī)的容量還要進(jìn)一步加大。這樣的話常規(guī)RTG油耗大，能耗越來越高，對(duì)環(huán)境污染越來越大。隨之運(yùn)營(yíng)成本高也將逐步提高。 
　　而鋰電池供電的RTG在不降低現(xiàn)有RTG的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)（起重量、各機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度等）的情況下，可以大幅度地將柴油發(fā)電機(jī)組的功率配備。
　　當(dāng)RTG機(jī)構(gòu)電動(dòng)作功時(shí)，能量從鋰電池中涌出，滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)行的峰值功率需求和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的功率需求。在重物下降和機(jī)構(gòu)制動(dòng)產(chǎn)生再生能量時(shí)，鋰電池能夠大部分吸收，循環(huán)使用。
　　2. 技術(shù)方案論文
　　主要技術(shù)內(nèi)容和實(shí)施方案
　　采用大容量鋰電池作為RTG的主要供電源，取消原400KW以上的大柴油發(fā)電機(jī)組，采用50KW或更小的柴油發(fā)電機(jī)組作為鋰電池的充電電源，或取消小柴油發(fā)電機(jī)組。
　　系統(tǒng)構(gòu)成主要包括：高功率大容量鋰電池模塊組，小功率柴油機(jī)組（或外部電源裝置），智能電池管理系統(tǒng)，輔助逆變供電裝置等。
　　常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下，小功率柴油發(fā)電機(jī)組不工作，直接由鋰電池組驅(qū)動(dòng)輪胎吊。通過智能電池管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控每一組電池的狀態(tài)(電壓，溫度)，由PLC采集數(shù)據(jù)后控制小柴油機(jī)啟停，給電池適當(dāng)電量補(bǔ)償。在起升下降和制動(dòng)等動(dòng)作時(shí)，所產(chǎn)生的電能都將回饋鋰電池組，更好的起到了節(jié)能降耗的效果。
　　3. 應(yīng)用現(xiàn)狀
　　該鋰電池供電節(jié)能RTG對(duì)硬件設(shè)備要求不高，不僅能裝備新購RTG，而且能實(shí)現(xiàn)舊機(jī)改造。
　　與目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的一些采用類似儲(chǔ)能設(shè)備（超級(jí)電容，其他類型的電池）的節(jié)能RTG相比，這些RTG都只將儲(chǔ)能設(shè)備作為柴油發(fā)電機(jī)組的功率補(bǔ)償，其配置的柴油發(fā)電機(jī)組的容量一般都在200KW以上，且必須長(zhǎng)期運(yùn)行。而該大功率鋰電池供電RTG完全將鋰電池作為主要電源，小柴油發(fā)電機(jī)組僅作為充電用，在需要的時(shí)候運(yùn)行給鋰電池充電，其節(jié)能效果大大好于現(xiàn)有的一些節(jié)能RTG。
　　4. 效益分析
　　4.1. 節(jié)能效益
　　對(duì)大功率鋰電池供電節(jié)能型RTG進(jìn)行能耗測(cè)試，測(cè)試方法及條件嚴(yán)格按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT_14783_2009《輪胎式集裝箱門式起重機(jī)》中第四項(xiàng)執(zhí)行。
　　4.1.1. 為了精確測(cè)量油耗，測(cè)試采用電能平衡的方法：
　�。�1）先采用小柴油發(fā)電機(jī)組將鋰電池組充滿電，再停止柴油發(fā)電機(jī)，僅用鋰電池儲(chǔ)存的電能完成RTG運(yùn)行測(cè)試。
　�。�2）用直流電度表進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量用電量，再將實(shí)際用電量折算成柴油發(fā)電機(jī)組的等價(jià)油耗（實(shí)測(cè)45kW柴油發(fā)電機(jī)組的油電折算系數(shù)約為3.47kwh/L）。
　�。�3）測(cè)試過程中，RTG的每個(gè)工作循環(huán)運(yùn)行
　　4.1.2. 測(cè)試機(jī)型參數(shù)：
　　（1）大功率鋰電池供電節(jié)能型輪胎吊參數(shù)：
　　起升電機(jī)功率：170kW 小車電機(jī)功率：15kW2
　　起升速度：23/46米/分 小車速度：70米/分
　　（2）傳統(tǒng)輪胎吊參數(shù)：
　　起升電機(jī)功率：170kW 小車電機(jī)功率：15kW2
　　起升速度：23/46米/分 小車速度：70米/分
　　柴油機(jī)功率：410kW（1500rpm）
　　4.1.3. 各典型工況節(jié)油測(cè)試結(jié)果：
　　（1）待機(jī)工況：
　　節(jié)能輪胎吊油耗：取用電能3.3kwh，折合柴油0.95L
　　傳統(tǒng)輪胎吊油耗：5.35L
　　節(jié)油率：(5.35-0.95)/5.35=82.24%
　�。�2）空載工況：
　　節(jié)能輪胎吊油耗：取用電能17.14kwh，折合柴油4.94L
　　傳統(tǒng)輪胎吊油耗：13.25L
　　節(jié)油率：(13.25-4.94)/13.25=62.7%
　　（3）15T負(fù)載工況：
　　節(jié)能輪胎吊油耗：取用電能16.38kwh，折合柴油4.72L
　　傳統(tǒng)輪胎吊油耗：13.9L
　　節(jié)油率：(13.9-4.72)/13.9=66.04%
　�。�4）30T負(fù)載工況：
　　節(jié)能輪胎吊油耗：取用18.04kwh，折合柴油5.2L
　　傳統(tǒng)輪胎吊油耗：15.44L
　　節(jié)油率：(15.44-5.2)/15.44=66.32%
　�。�5）各工況加權(quán)平均節(jié)油率：
　　傳統(tǒng)輪胎吊實(shí)驗(yàn)總油耗：47.94L
　　節(jié)能輪胎吊實(shí)驗(yàn)總油耗：15.81L
　　節(jié)油率：(47.94-15.81)100/47.94=67.02%
　　根據(jù)測(cè)試結(jié)果，大功率鋰電池節(jié)能RTG與常規(guī)RTG相比，其節(jié)油效果可達(dá)65%以上。如按照每臺(tái)常規(guī)RTG每年操作10萬集裝箱，每箱平均油耗按1.2L計(jì)，一年每臺(tái)節(jié)能輪胎吊能節(jié)省燃油7.8萬升。
　　4.2. 經(jīng)濟(jì)效益
　　根據(jù)估算，就目前鋰電池的市場(chǎng)價(jià)格，采用大功率鋰電池節(jié)能輪胎吊，與常規(guī)輪胎吊相比，新機(jī)采購增加費(fèi)用約70萬元，舊機(jī)改造費(fèi)用約120萬元。
　　按照每臺(tái)RTG每年節(jié)省燃油7.8萬升計(jì)，采用大功率鋰電池所增加的投資新機(jī)約能在14月內(nèi)收回投資，舊機(jī)改造約能在24個(gè)月內(nèi)收回投資。
　　按照鋰電池目前保證的壽命為5年計(jì)，每臺(tái)新機(jī)可節(jié)省燃油費(fèi)用共209萬，每臺(tái)舊機(jī)改造可以節(jié)省燃油費(fèi)用160萬。
　　且隨著鋰電池壽命的進(jìn)一步延長(zhǎng)和成本的進(jìn)一步下降，以及國(guó)際原油價(jià)格的進(jìn)一步上升，采用鋰電池供電的節(jié)能輪胎吊所取得的經(jīng)濟(jì)效益將大大提高。
　　5. 總結(jié)
　　目前來看，鋰電池的高價(jià)格一直是鋰電池供電RTG的一個(gè)瓶頸。但是，上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司這次研發(fā)成功的大功率鋰電池節(jié)能輪胎吊，已經(jīng)通過內(nèi)部測(cè)試和相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)的測(cè)試和認(rèn)可，并在逐步降低鋰電池供電RTG的生產(chǎn)成本。其突出的節(jié)能減排效果將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。