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文檔簡介
科技成果一一集裝箱門式起重機混合動力改造技術(shù)成果簡介采用大容量鋰電池作為RTG主要動力源,在不降低現(xiàn)有RTG各項技術(shù)指標(起重量、各機構(gòu)運行速度等)的情況下,取消原有大柴油發(fā)電機組,采用較小的柴油發(fā)電機組作為鋰電池的充電電源,也可采用外部電源給鋰電池充電。同時勢能可回饋至鋰電池組進行回收。建立智能控制系統(tǒng),實現(xiàn)充電用柴油發(fā)電機組的自動啟停和調(diào)速,對蓄能單元實施智能充放電。適用范圍適用于各類集裝箱港口或碼頭關(guān)鍵技術(shù)常規(guī)RTG一般采用400KW左右的柴油發(fā)電機組供電,隨著RTG的運行參數(shù)的進一步提高,柴油機的容量還要進一步加大。造成常規(guī)RTG油耗大,運營成本高的原因主要如下:(1) 柴油機功率配置過大為了滿足RTG在起升和小車兩個機構(gòu)都以最大負荷、額定速度和額定加速度運行時所需要的峰值功率,RTG制造廠家一般都采用400KW以上的大功率柴油發(fā)電機組,而RTG通常作業(yè)時的持續(xù)功率僅有60-80KW左右。(2) 柴油機低負荷時間比例過高據(jù)統(tǒng)計:柴油機負荷低于20%的運轉(zhuǎn)時間達75-80%,在此工況下柴油機仍全速運行,造成大量的燃油浪費。(3) 空載等候時間過長由于碼頭作業(yè)性質(zhì)決定,RTG不作業(yè)時間占總運行時間的45%-55%,也造成大量燃油空耗。(4) 重物下降和機構(gòu)減速過程產(chǎn)生的電能沒有得到利用重物下降和機構(gòu)減速過程中產(chǎn)生的再生電能被制動電阻白白消耗,無法得到回收利用。開展集裝箱龍門吊“混合動力技術(shù)”改造,采用大容量鋰電池作為RTG的供電源,不降低現(xiàn)有RTG的各項技術(shù)指標(起重量、各機構(gòu)運行速度等)的情況下,可大幅度將柴油發(fā)電機組功率配備從傳統(tǒng)400kW降低至50kW或更低(僅做充電用),鋰電池也可通過外部電源充電。既可滿足機構(gòu)運行的峰值功率需求和穩(wěn)態(tài)運行的功率需求,且能充分吸收設(shè)備的勢能回饋,在RTG待機狀態(tài)下,鋰電池能夠提供較小的能量維持RTG輔助設(shè)備的長期運行(如照明、空調(diào)等)。鋰電池供電RTG的系統(tǒng)構(gòu)成如下:高功率大容量鋰電池模塊組、小功率柴油機組、智能電池管理系統(tǒng)、輔助逆變供電裝置等。圖1鋰電池供電RTG系統(tǒng)構(gòu)成采用高功率大容量鋰電池組和小功率柴油發(fā)電機組(充電用)取代了傳統(tǒng)RTG上的大功率柴油機組,由電池組直接給整機變頻器上的直流母排提供工作電源。輔助設(shè)備通過一組DC/AC逆變器供電,其工作電壓范圍可供選擇。常規(guī)運行狀態(tài)下,小功率柴油發(fā)電機組不工作,直接由鋰電池組驅(qū)動RTG。通過智能電池管理系統(tǒng),實時監(jiān)控每一組電池的狀態(tài)(電壓、溫度),并由PLC采集數(shù)據(jù)后控制小柴油機啟停,給電池適當電量補償,在起升下降和制動等動作時,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。典型案例(1) 應(yīng)用單位上海國際港務(wù)(集團)股份有限公司開展(2) 應(yīng)用情況為精確了解集裝箱門式起重機混合動力技術(shù)改造的節(jié)能低碳效果,上海港先期投入120萬元,進行1臺RTG改造,并進行能耗測試。測試方法及條件嚴格按照中華人民共和國國家標準GB/T14783-2009《輪胎式集裝箱門式起重機》中第四項執(zhí)行,此次測試由上海海事大學航運技術(shù)與控制工程交通部重點實驗室共同完成。(3) 效益分析為了精確測量油耗,測試采用電能平衡的方法:先采用小柴油發(fā)電機組將鋰電池組充滿電,再停止柴油發(fā)電機,僅用鋰電池儲存的電能完成RTG運行測試。用直流電度表進行準確測量用電量,再將實際用電量折算成柴油發(fā)電機組的等價油耗(實測50kW柴油發(fā)電機組的油電折算系數(shù)約為3.47kWh/L)。各典型工況節(jié)油測試結(jié)果:待機工況:關(guān)閉射燈、步道燈和吊具泵,電氣房及司機室空調(diào)開啟,控制不合,時間為半小時。節(jié)能集裝箱門式起重機油耗:取用電能3.3kWh,折合柴油0.95L傳統(tǒng)集裝箱門式起重機油耗:5.35L節(jié)油率:(5.35-0.95)/5.35=82.24%空載工況:節(jié)能集裝箱門式起重機油耗:取用電能17.14kWh,折合柴油4.94L傳統(tǒng)集裝箱門式起重機油耗:13.25L節(jié)油率:(13.25-4.94)/13.25=62.7%15T負載工況:節(jié)能集裝箱門式起重機油耗:取用電能16.38kWh,折合柴油4.72L傳統(tǒng)集裝箱門式起重機油耗:13.9L節(jié)油率:(13.9-4.72)/13.9=66.04%30T負載工況:節(jié)能集裝箱門式起重機油耗:取用18.04kWh,折合柴油5.2L傳統(tǒng)集裝箱門式起重機油耗:15.44L節(jié)油率:(15.44-5.2)/15.44=66.32%各工況加權(quán)平均節(jié)油率:傳統(tǒng)集裝箱門式起重機實驗總油耗:47.94L節(jié)能集裝箱門式起重機實驗總油耗:15.81L節(jié)油率:(47.94-15.81)/47.94=67.02%據(jù)測試,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65%以上。如按照每臺常規(guī)RTG每年操作12萬集裝箱,每箱平均油耗按0.87L計,一年每臺可節(jié)省燃油約6.8萬升,折合82tce,CO2減排204t。按柴油價格5.5元/升計算,每年可獲經(jīng)濟效益37萬元。根據(jù)估算,采用大功率鋰電池節(jié)能集裝箱門式起重機,與常規(guī)集裝箱門式起重機相比,新機采購增加費用約70萬元,舊機改造費用約120萬元。新機采購2年即可收回,舊機改造3年內(nèi)課收回投資。推廣前景與目前較多采用的市電RTG(采用電纜卷筒或滑觸線等供電)相比,大功率鋰電池供電RTG減少了對碼頭基建以及碼頭配電系統(tǒng)的改造和擴建工作,初
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