新能源牽引車(chē)在綠色港口建設(shè)中的應(yīng)用研究

付秀林

摘 要：漢班托塔港是國(guó)家一帶一路的重要戰(zhàn)略項(xiàng)目。為港區(qū)綠色發(fā)展，建設(shè)清潔港口，針對(duì)港口中的能耗大戶港口牽引車(chē)，研究多種新能源港口牽引車(chē)的優(yōu)劣并對(duì)其綜合性價(jià)比以及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，結(jié)合港口公司實(shí)際，從綜合投產(chǎn)比和環(huán)保性能方面考慮，目前純電動(dòng)增程式牽引車(chē)是比較理想的選擇。

關(guān)鍵詞：綠色港口;新能源港口牽引車(chē);節(jié)能減排

中圖分類(lèi)號(hào)：U653.923.+4? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）12-0101-02

1引言

建設(shè)綠色港口、清潔港口是交通運(yùn)輸業(yè)在生態(tài)文明建設(shè)新思想、新戰(zhàn)略的指導(dǎo)下的重要組成環(huán)節(jié)。交通運(yùn)輸部及各級(jí)政府紛紛制訂了節(jié)能減排目標(biāo)。面對(duì)新形勢(shì)、新任務(wù)，尤其在國(guó)家碳達(dá)峰碳中和的重大國(guó)策背景下，港口最后的能耗大戶拖車(chē)存在很大的節(jié)能減排空間。傳統(tǒng)牽引車(chē)功率約200KW，每小時(shí)工作3～6個(gè)作業(yè)循環(huán)，在作業(yè)等候、運(yùn)送空箱、返程回空等低負(fù)荷情況下，有效功率極低，富余的能量因無(wú)法儲(chǔ)存而做無(wú)工消耗，浪費(fèi)很大而且排放污染物。 在場(chǎng)橋“油改電”后，傳統(tǒng)牽引車(chē)的柴油消耗占公司總油耗超過(guò)80%。本文結(jié)合港口中牽引車(chē)的實(shí)際使用情況，探討新能源牽引車(chē)在綠色港口建設(shè)中的應(yīng)用[1]。

2選型方案

以傳統(tǒng)燃油牽引車(chē)為參照，就新能源車(chē)型的種類(lèi)，從綜合性能、安全、價(jià)格、后期維護(hù)成本、環(huán)保等方面進(jìn)行比較如下：

2.1 LNG車(chē)型

天然氣作為新型的車(chē)輛燃料具有顯著的環(huán)保性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。天然氣車(chē)輛的排放性能好、運(yùn)行成本低、技術(shù)成熟、安全可靠，所以被世界各國(guó)公認(rèn)為最理想的替代燃料車(chē)輛[2]。

LNG車(chē)型也存在一定的問(wèn)題，在動(dòng)力方面，LNG港口牽引車(chē)相較于傳統(tǒng)柴油港口牽引車(chē)較弱，且其價(jià)格昂貴， LNG港口牽引車(chē)綜合減排率30%，低于純電動(dòng)牽引車(chē)，且需建設(shè)配套氣站，基礎(chǔ)配套工程建立與相關(guān)申請(qǐng)手續(xù)繁瑣，安全管理難度大，投資費(fèi)用高昂。

2.2 插電式與換電式電動(dòng)車(chē)型

目前，國(guó)內(nèi)幾大港口碼頭平面運(yùn)輸均已小批量投入電動(dòng)牽引車(chē)進(jìn)行使用，并陸續(xù)全面鋪開(kāi)，新能源汽車(chē)已成為未來(lái)港口的主要發(fā)展趨勢(shì)[3]。

根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，電動(dòng)牽引車(chē)的能源成本是柴油牽引車(chē)的26%，按每部牽引車(chē)一年作業(yè)2.5萬(wàn)標(biāo)箱測(cè)算，能夠比柴油牽引車(chē)節(jié)省能源成本約7.2萬(wàn)元。同時(shí)，“零排放”的純電動(dòng)牽引車(chē)，每車(chē)可年減排二氧化碳47.4t，二氧化硫0.3t，氮氧化合物1t，粉塵12.33t，采用電動(dòng)牽引車(chē)代替?zhèn)鹘y(tǒng)柴油牽引車(chē)能夠有效降低能耗并大幅減少港口污染物的排放，隨著牽引車(chē)可靠性不斷提高，節(jié)能減排的社會(huì)效益愈發(fā)明顯[4]。

插電式與換電式牽引車(chē)車(chē)輛本身減排率達(dá)到了100%，但需要投資建設(shè)充電樁和輪換進(jìn)站充電，影響作業(yè)效率，車(chē)價(jià)和充電樁建設(shè)的投資費(fèi)用也較高。就目前技術(shù)，如大規(guī)模使用插電式或換電式電動(dòng)牽引車(chē)將無(wú)法滿足港作車(chē)輛24小時(shí)不間斷作業(yè)的基本需求，因充電間斷作業(yè)頻率、時(shí)間亦將隨著電池的衰減而大大增加。港口牽引車(chē)為24小時(shí)作業(yè)制，如大規(guī)模使用插電式或換電式牽引車(chē)，整體效率降低25%，隨著時(shí)間的推移電池容量衰減，整體效率降低超過(guò)30%;為滿足港口24小時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需多配置25%以上的車(chē)輛作為備用，由此增加了公司固定資產(chǎn)的投入。

2.3增程式電動(dòng)車(chē)型

全電驅(qū)動(dòng)增程式低速牽引車(chē)，獲得了中國(guó)港口協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。全電驅(qū)動(dòng)符合集裝箱碼頭作業(yè)工況，且減排率達(dá)到70%以上，車(chē)輛油耗降低50%，大規(guī)模使用可完全滿足港作車(chē)輛24小時(shí)不間斷作業(yè)的基本需求，同時(shí)提高作業(yè)效率。

圖1是全電動(dòng)增程式牽引車(chē)和傳統(tǒng)燃油低速牽引車(chē)動(dòng)態(tài)運(yùn)行排氣煙度分析。由下圖可以看出，在相同工作循環(huán)時(shí)間（15分鐘）內(nèi)傳統(tǒng)燃油低速牽引車(chē)在等候裝卸和滿/空載運(yùn)行時(shí)均有排放，煙度分別為3.6FSN（污染度36%），2.0FSN（污染度20%）。純電動(dòng)增程式牽引車(chē)僅在等候裝卸時(shí)有輕度排放，煙度為0.3FSN（污染度為3%），較傳統(tǒng)燃油低速牽引車(chē)減排率80%以上，全電動(dòng)運(yùn)行時(shí)減排率為100%，使用增程式電動(dòng)牽引車(chē)能夠有效降低能耗并減少污染物排放。

表1為增程式牽引車(chē)與傳統(tǒng)牽引車(chē)油耗統(tǒng)計(jì)分析，依據(jù)港務(wù)公司現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算可得，全電動(dòng)增程式牽引車(chē)相較于傳統(tǒng)牽引車(chē)油耗工作循環(huán)降低50%以上，每小時(shí)節(jié)油率可達(dá)49.7%，每TEU節(jié)油率可達(dá)51.44%;工作循環(huán)內(nèi)，全電動(dòng)增程式牽引車(chē)較傳統(tǒng)牽引車(chē)油耗在相同工作循環(huán)時(shí)間（15分鐘）內(nèi)，全電動(dòng)增程式牽引車(chē)在等候裝卸和滿/空載時(shí)油耗略高于傳統(tǒng)牽引車(chē)，此時(shí)全電動(dòng)增程式牽引車(chē)為充電狀態(tài)，傳統(tǒng)牽引車(chē)為怠速狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)增程式牽引車(chē)電力驅(qū)動(dòng)，無(wú)油耗產(chǎn)生，傳統(tǒng)牽引車(chē)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，整體油耗測(cè)算全電動(dòng)增程式牽引車(chē)約為傳統(tǒng)牽引車(chē)50%左右。

3 各類(lèi)型碼頭牽引車(chē)綜合性價(jià)對(duì)比

對(duì)傳統(tǒng)燃油牽引車(chē)、LNG牽引車(chē)、純電動(dòng)插電式牽引車(chē)、純電動(dòng)換電式牽引車(chē)以及純電動(dòng)增程式牽引車(chē)各項(xiàng)參數(shù)以及安全性進(jìn)行對(duì)比分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2與表3。

結(jié)合碼頭公司實(shí)際，從綜合投產(chǎn)比和環(huán)保性能方面考慮，目前純電動(dòng)增程式牽引車(chē)是比較理想的選擇。

4經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)測(cè)算，碼頭傳統(tǒng)柴油低速牽引車(chē)平均單小時(shí)油耗為5.75L，增程式純電動(dòng)牽引車(chē)單小時(shí)油耗約為2.30 L，相比原傳統(tǒng)柴油低速牽引車(chē)節(jié)油率達(dá)50%左右，一臺(tái)純電動(dòng)增程式牽引車(chē)一年可節(jié)省柴油16394.4升，按柴油價(jià)格6.0元/升計(jì)算，可節(jié)省9.84萬(wàn)元，因增程式純電動(dòng)牽引車(chē)省去了變速箱，車(chē)輛維護(hù)成本大大降低，綜合運(yùn)行費(fèi)用約降低9.84萬(wàn)/臺(tái)·年，兩項(xiàng)合計(jì)每年可節(jié)省費(fèi)用約19.68萬(wàn)元。

傳統(tǒng)燃油牽引車(chē)排放目前是集裝箱港口大氣污染的主要來(lái)源，因此開(kāi)展?fàn)恳?chē)從燃油型向節(jié)能環(huán)保型升級(jí)換代對(duì)綠色港口建設(shè)有著非凡意義。從國(guó)內(nèi)港口公司在用的增程式純電動(dòng)牽引車(chē)數(shù)據(jù)來(lái)看，較傳統(tǒng)純?nèi)加蜖恳?chē)節(jié)能減排約70%以上，減排二氧化碳43.12噸。

參考文獻(xiàn)：

[1]李小霞.氫燃料叉車(chē)在綠色港口建設(shè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)港口，2020（09）：60-61.

[2]李海波.節(jié)能減排技術(shù)在港口集裝箱牽引車(chē)上的應(yīng)用[J].港口裝卸，2012（01）：6-8.

[3]紀(jì)玉華，薛強(qiáng)，趙全鋒. 純電動(dòng)牽引車(chē)集裝箱碼頭作業(yè)綜合性能試驗(yàn)分析[J].港口裝卸，2019（4）：29-33.

[4]許友貢.港口應(yīng)用純電動(dòng)牽引車(chē)的前景分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（16）：130-132.