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飛輪技術(shù)
為什么深受港口偏愛
微控飛輪技術(shù)
在港口沖擊性負(fù)荷平抑及RTG節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用
微控飛輪儲(chǔ)能技術(shù)，已成功應(yīng)用于美國長灘港RTG節(jié)能改造，助力港口實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降低運(yùn)營成本、環(huán)境保護(hù)。
關(guān)于美國長灘港
長灘港(Long Beach)，位于美國加利福尼亞州南部，是美國跨太平洋貿(mào)易的首要門戶、美國第二大最繁忙的集裝箱海港。港口包括10個(gè)碼頭、62個(gè)泊位和68臺(tái)超巴拿馬型龍門起重機(jī)。
微控飛輪儲(chǔ)能技術(shù)，已成功應(yīng)用于美國長灘港口RTG節(jié)能改造，助力港口實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降低運(yùn)營成本、環(huán)境保護(hù)。
飛輪能在車載等運(yùn)動(dòng)環(huán)境中應(yīng)用嗎？
當(dāng)然可以啊，加入微控獨(dú)有的云臺(tái)減搖裝置，即可實(shí)現(xiàn)。
什么是RTG？
RTG（Rubber Tyre Gantry），即輪胎式集裝箱門式起重機(jī)，廣泛應(yīng)用于港口集裝箱堆場(chǎng)的裝卸作業(yè)。傳統(tǒng)RTG 以柴油發(fā)電機(jī)組作為動(dòng)力，具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、轉(zhuǎn)場(chǎng)靈活、設(shè)備投資小等優(yōu)點(diǎn)。
RTG的工作特性是？
如下圖所示，
1、RTG滿載提升時(shí)，起升電機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)模式，峰值功率235kW，穩(wěn)態(tài)功率180kW，提升時(shí)間18秒；
2、RTG空載提升時(shí)，起升電機(jī)峰值功率145kW，穩(wěn)態(tài)功率90kW，提升時(shí)間26秒；
3、RTG空載下放時(shí)，起升電機(jī)切換至發(fā)電機(jī)模式，峰值功率120kW，穩(wěn)態(tài)功率80kW，提升時(shí)間24秒；
4、RTG滿載下放時(shí)，起升電機(jī)峰值功率180kW，穩(wěn)態(tài)功率145kW，提升時(shí)間24秒。
傳統(tǒng)的RTG由柴油發(fā)電機(jī)組驅(qū)動(dòng)，起升時(shí)，是典型的短時(shí)高頻次沖擊性負(fù)荷；下放時(shí)，產(chǎn)生再生制動(dòng)能量，并消耗在制動(dòng)電阻上，效率低、能耗大、成本高、噪音大、環(huán)境污染嚴(yán)重。
飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在RTG上能發(fā)揮什么作用？
飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)與柴油發(fā)電機(jī)組組成混合動(dòng)力系統(tǒng)，為RTG供電。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，接入提升電機(jī)變頻器直流母線。當(dāng)下降作業(yè)時(shí)，起升電機(jī)在發(fā)電機(jī)模式下工作，并吸收再生制動(dòng)能量；當(dāng)提升作業(yè)時(shí)，起升電機(jī)在電動(dòng)機(jī)模式下工作，并釋放存儲(chǔ)的能量。
如下圖所示，接入飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)后，
1、RTG滿載起升作業(yè)時(shí)，峰值功率降低至115kW，穩(wěn)態(tài)功率降低至60kW；
2、RTG空載起升作業(yè)時(shí)，峰值功率降低至25kW，穩(wěn)態(tài)功率降低至0kW；
3、RTG空載下放作業(yè)時(shí)，峰值功率降低至0kW，穩(wěn)態(tài)功率降低至0kW；
4、RTG滿載下放作業(yè)時(shí)，峰值功率降低至180kW，穩(wěn)態(tài)功率降低至25kW。
基于歷史采集的RTG運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，接入飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)之前，每個(gè)循環(huán)的燃料使用量約為0.73升；接入飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)之后，每個(gè)循環(huán)的燃料使用量約為0.53升，節(jié)省0.20升，節(jié)能27.4%。
另外，RTG作業(yè)每標(biāo)箱能耗與RTG類型、電機(jī)功率、負(fù)荷等因素相關(guān)哦！
有沒有詳細(xì)的實(shí)測(cè)節(jié)能數(shù)據(jù)呢？
微控在鹽田國際集裝箱碼頭的ZPMC（振華重工）RTG起重機(jī)上，進(jìn)行了節(jié)能數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè)（有圖有真相）。
如下圖所示，測(cè)試分為三個(gè)階段。測(cè)試過程中，計(jì)算油耗時(shí)，綜合考慮了怠速、升降、起升電機(jī)、小車電機(jī)以及龍門電機(jī)等多種運(yùn)行方式。
第一階段測(cè)試，未接入飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，RTG的每次移動(dòng)平均燃料消耗約2.4升，每小時(shí)平均移動(dòng)標(biāo)箱11次。配置Detroit Diesel 6063HK35系列柴油發(fā)電機(jī)組，備用功率率410kW/主動(dòng)功率380KW；
第二階段測(cè)試，接入飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，未更換柴油發(fā)電機(jī)組，RTG的每次移動(dòng)平均燃料消耗降低至2.04升，每小時(shí)平均移動(dòng)標(biāo)箱提高至12次，燃料消耗節(jié)省15%以上；
第三階段測(cè)試，接入飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，將原柴油發(fā)電機(jī)組更換為MAN D2866LE201系列柴油發(fā)電機(jī)組，備用功率率322kW/主動(dòng)功率288KW，RTG的每次移動(dòng)平均燃料消耗降低至1.5升，每小時(shí)平均移動(dòng)標(biāo)箱提高至14次，燃料消耗節(jié)省32%以上。
綜上，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，接入由飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)與柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成的混合動(dòng)力系統(tǒng)后，可以顯著降低燃料消耗。通過飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，補(bǔ)償柴油發(fā)電機(jī)組功率，降低了柴油發(fā)電機(jī)組的峰值功率需求，并對(duì)供電系統(tǒng)性能及標(biāo)箱處理速率無任何影響，節(jié)約成本、低碳環(huán)保、保護(hù)環(huán)境。
RTG技術(shù)現(xiàn)狀不是“油改電”了嗎？
是的，市電取代了原先以內(nèi)燃機(jī)為主的大功率柴油發(fā)電機(jī)組，為RTG提供動(dòng)力源，簡稱“油改電”。
目前，我國具備改造條件的集裝箱碼頭基本都進(jìn)行了RTG“油改電”技術(shù)改造。這樣，既顯著降低了能耗，又降低了噪聲，減少了尾氣排放，改善了港口環(huán)境。
RTG 通過“油改電”后，雖然節(jié)能效果顯著，但“油改電”使RTG 跨箱區(qū)轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)的靈活機(jī)動(dòng)性優(yōu)點(diǎn)不復(fù)存在。飛輪儲(chǔ)能單元RTG 能量回饋技術(shù)，雖在節(jié)能方面不及“油改電”后的RTG，但其靈活機(jī)動(dòng)性得以保留，深受各港口的偏愛。
飛輪技術(shù)在港口沖擊性負(fù)荷平抑領(lǐng)域能發(fā)揮作用嗎？
必須發(fā)揮作用。在一些電力資源匱乏的國家，港口的負(fù)荷用電無法通過市電電網(wǎng)供應(yīng)，需要建設(shè)自備電站，以通過配置柴油發(fā)電機(jī)組或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，滿足用電需求。
岸橋等港口起重設(shè)備的負(fù)荷特性，為短時(shí)周期性重復(fù)工作制。啟動(dòng)作業(yè)的瞬間，會(huì)產(chǎn)生高功率沖擊性負(fù)荷，要求供電電源具備短時(shí)間內(nèi)突加負(fù)荷能力。自備電站的瞬態(tài)響應(yīng)特性，應(yīng)能滿足岸橋的需求。因此，自備電站的設(shè)計(jì)容量，需考慮負(fù)荷峰值功率。
沖擊性負(fù)荷對(duì)供電系統(tǒng)影響不容忽視，它不僅威脅到電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，也會(huì)破壞電力設(shè)備。長期的持續(xù)影響，會(huì)損失設(shè)備壽命。
采用柴油發(fā)電機(jī)組加飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置方案，柴油發(fā)電機(jī)組根據(jù)自備電站基礎(chǔ)負(fù)荷配置容量。另外，根據(jù)突加負(fù)荷的響應(yīng)特性，配置飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)容量。長時(shí)間基礎(chǔ)容量負(fù)荷，由柴油發(fā)電機(jī)組承擔(dān)；短時(shí)間突加負(fù)荷容量，由飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)承擔(dān)。這樣，可延長柴油發(fā)電機(jī)組使用壽命，提高發(fā)電效率，極大降低維護(hù)成本，節(jié)省燃料消耗量，提升經(jīng)濟(jì)性，減少環(huán)境污染。
科普小課堂
自備電站配置燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組或柴油發(fā)電機(jī)組有什么區(qū)別？
燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組單位發(fā)電成本低，運(yùn)維費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用較低，對(duì)環(huán)境污染小。啟動(dòng)及加載能力弱，由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組一般為增壓前混合，加載過程需要調(diào)節(jié)混合氣濃度，需要一定的時(shí)間，且一般不能一步加載到100%功率，需要分步實(shí)施，每步需要電壓及頻率穩(wěn)定時(shí)間，較難滿足突加沖擊負(fù)荷需求；
柴油發(fā)電機(jī)組的燃料容易獲取，但燃料成本是燃?xì)獾?.5倍。機(jī)組環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，供電穩(wěn)定性及可靠性強(qiáng)，啟動(dòng)及加載能力強(qiáng)。可頻繁啟動(dòng)，且可隨時(shí)根據(jù)外界負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)整。但是，突加或突減負(fù)荷，容易導(dǎo)致機(jī)組排氣冒黑煙、排氣管發(fā)熱，影響機(jī)組使用壽命，維護(hù)費(fèi)用高，且燃料消耗率高，發(fā)電效率低。
劃重點(diǎn)：柴油發(fā)電機(jī)組，需配置飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)；燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組更需要配置飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，以滿足突加、突減負(fù)荷的需求。
關(guān)于VYCON及微控公司
VYCON公司2003年成立于美國洛杉磯，是全球最領(lǐng)先的磁懸浮飛輪生產(chǎn)制造商。2018年，沈陽微控新能源技術(shù)有限公司將VYCON公司的飛輪儲(chǔ)能技術(shù)引入中國，在中國首先實(shí)現(xiàn)了高速磁懸浮飛輪的批量化生產(chǎn)。VYCON公司現(xiàn)為沈陽微控新能源技術(shù)有限公司的全資子公司。
微控高速磁懸浮飛輪儲(chǔ)能設(shè)備的核心技術(shù)，包括高速永磁同步電機(jī)、用于懸浮和維持飛輪轉(zhuǎn)子高速運(yùn)行的五自由度主動(dòng)磁懸浮軸承等。產(chǎn)品20年使用壽命期間，軸承免維護(hù)。同時(shí)，具備可靠性高、功耗低等優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)品全球部署量接近3000臺(tái)。
