摘要：隨著全球集裝箱運輸業(yè)的快速發(fā)展，集裝箱機械也得到了前所未有的跨越式發(fā)展。對于，輪胎式集裝箱起重機因通常使用柴油機驅動。其能耗高、噪音大、廢氣污染大，嚴重影響當?shù)丨h(huán)境。本文介紹了新型鋰電池在我集團輪胎式集裝箱起重機上的應用現(xiàn)狀。
　　
　　關鍵詞：鋰電池論文；輪胎式集裝箱起重機論文；節(jié)能；環(huán)保
　　
　　隨著集裝箱運輸業(yè)的快速發(fā)展，集裝箱堆場用的輪胎式龍門集裝箱起重機（RTG）使用量劇增。由于經(jīng)常轉場的需要，無一例外的使用柴油發(fā)電機組為動力源。這種RTG存在燃油高消耗，對環(huán)境造成嚴重污染問題。
　　如何在保持RTG原有的機動性和使用特點的前提下，實現(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的機動性和原有使用特點，而且其節(jié)能效果遠遠大于目前市場上其他的一些采用儲能設備的節(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。這樣的話常規(guī)RTG油耗大，能耗越來越高，對環(huán)境污染越來越大。隨之運營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的各項技術指標（起重量、各機構運行速度等）的情況下，可以大幅度地將柴油發(fā)電機組的功率配備。
　　當RTG機構電動作功時，能量從鋰電池中涌出，滿足機構運行的峰值功率需求和穩(wěn)態(tài)運行的功率需求。在重物下降和機構制動產(chǎn)生再生能量時，鋰電池能夠大部分吸收，循環(huán)使用。
　　2. 技術方案論文
　　主要技術內容和實施方案
　　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)電機組，采用50KW或更小的柴油發(fā)電機組作為鋰電池的充電電源，或取消小柴油發(fā)電機組。
　　系統(tǒng)構成主要包括：高功率大容量鋰電池模塊組，小功率柴油機組（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，直接由鋰電池組驅動輪胎吊。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)，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。
　　3. 應用現(xiàn)狀
　　該鋰電池供電節(jié)能RTG對硬件設備要求不高，不僅能裝備新購RTG，而且能實現(xiàn)舊機改造。
　　與目前市場上現(xiàn)有的一些采用類似儲能設備（超級電容，其他類型的電池）的節(jié)能RTG相比，這些RTG都只將儲能設備作為柴油發(fā)電機組的功率補償，其配置的柴油發(fā)電機組的容量一般都在200KW以上，且必須長期運行。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)電機組僅作為充電用，在需要的時候運行給鋰電池充電，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
　　對大功率鋰電池供電節(jié)能型RTG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GBT_14783_2009《輪胎式集裝箱門式起重機》中第四項執(zhí)行。
　　4.1.1. 為了精確測量油耗，測試采用電能平衡的方法：
　�。�1）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。
　　（2）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45kW柴油發(fā)電機組的油電折算系數(shù)約為3.47kwh/L）。
　�。�3）測試過程中，RTG的每個工作循環(huán)運行
　　4.1.2. 測試機型參數(shù)：
　�。�1）大功率鋰電池供電節(jié)能型輪胎吊參數(shù)：
　　起升電機功率：170kW 小車電機功率：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)：
　　起升電機功率：170kW 小車電機功率：15kW2
　　起升速度：23/46米/分 小車速度：70米/分
　　柴油機功率：410kW（1500rpm）
　　4.1.3. 各典型工況節(jié)油測試結果：
　　（1）待機工況：
　　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）各工況加權平均節(jié)油率：
　　傳統(tǒng)輪胎吊實驗總油耗：47.94L
　　節(jié)能輪胎吊實驗總油耗：15.81L
　　節(jié)油率：(47.94-15.81)100/47.94=67.02%
　　根據(jù)測試結果，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65%以上。如按照每臺常規(guī)RTG每年操作10萬集裝箱，每箱平均油耗按1.2L計，一年每臺節(jié)能輪胎吊能節(jié)省燃油7.8萬升。
　　4.2. 經(jīng)濟效益
　　根據(jù)估算，就目前鋰電池的市場價格，采用大功率鋰電池節(jié)能輪胎吊，與常規(guī)輪胎吊相比，新機采購增加費用約70萬元，舊機改造費用約120萬元。
　　按照每臺RTG每年節(jié)省燃油7.8萬升計，采用大功率鋰電池所增加的投資新機約能在14月內收回投資，舊機改造約能在24個月內收回投資。
　　按照鋰電池目前保證的壽命為5年計，每臺新機可節(jié)省燃油費用共209萬，每臺舊機改造可以節(jié)省燃油費用160萬。
　　且隨著鋰電池壽命的進一步延長和成本的進一步下降，以及國際原油價格的進一步上升，采用鋰電池供電的節(jié)能輪胎吊所取得的經(jīng)濟效益將大大提高。
　　5. 總結
　　目前來看，鋰電池的高價格一直是鋰電池供電RTG的一個瓶頸。但是，上海振華重工（集團）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)通過內部測試和相關專業(yè)機構的測試和認可，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)濟效益和社會效益。