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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)
在港口沖擊性負荷平抑及RTG節(jié)能領(lǐng)域的應用
微控飛輪儲能技術(shù)，已成功應用于美國長灘港RTG節(jié)能改造，助力港口實現(xiàn)節(jié)能減排、降低運營成本、環(huán)境保護。
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個碼頭、62個泊位和68臺超巴拿馬型龍門起重機。
微控飛輪儲能技術(shù)，已成功應用于美國長灘港口RTG節(jié)能改造，助力港口實現(xiàn)節(jié)能減排、降低運營成本、環(huán)境保護。
飛輪能在車載等運動環(huán)境中應用嗎？
當然可以啊，加入微控獨有的云臺減搖裝置，即可實現(xiàn)。
什么是RTG？
RTG（Rubber Tyre Gantry），即輪胎式集裝箱門式起重機，廣泛應用于港口集裝箱堆場的裝卸作業(yè)。傳統(tǒng)RTG 以柴油發(fā)電機組作為動力，具有機動性強、轉(zhuǎn)場靈活、設(shè)備投資小等優(yōu)點。
RTG的工作特性是？
如下圖所示，
1、RTG滿載提升時，起升電機工作在電動機模式，峰值功率235kW，穩(wěn)態(tài)功率180kW，提升時間18秒；
2、RTG空載提升時，起升電機峰值功率145kW，穩(wěn)態(tài)功率90kW，提升時間26秒；
3、RTG空載下放時，起升電機切換至發(fā)電機模式，峰值功率120kW，穩(wěn)態(tài)功率80kW，提升時間24秒；
4、RTG滿載下放時，起升電機峰值功率180kW，穩(wěn)態(tài)功率145kW，提升時間24秒。
傳統(tǒng)的RTG由柴油發(fā)電機組驅(qū)動，起升時，是典型的短時高頻次沖擊性負荷；下放時，產(chǎn)生再生制動能量，并消耗在制動電阻上，效率低、能耗大、成本高、噪音大、環(huán)境污染嚴重。
飛輪儲能系統(tǒng)在RTG上能發(fā)揮什么作用？
飛輪儲能系統(tǒng)與柴油發(fā)電機組組成混合動力系統(tǒng)，為RTG供電。飛輪儲能系統(tǒng)，接入提升電機變頻器直流母線。當下降作業(yè)時，起升電機在發(fā)電機模式下工作，并吸收再生制動能量；當提升作業(yè)時，起升電機在電動機模式下工作，并釋放存儲的能量。
如下圖所示，接入飛輪儲能系統(tǒng)后，
1、RTG滿載起升作業(yè)時，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，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，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，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運行數(shù)據(jù)分析，接入飛輪儲能系統(tǒng)之前，每個循環(huán)的燃料使用量約為0.73升；接入飛輪儲能系統(tǒng)之后，每個循環(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)每標箱能耗與RTG類型、電機功率、負荷等因素相關(guān)哦！
有沒有詳細的實測節(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起重機上，進行了節(jié)能數(shù)據(jù)的實測（有圖有真相）。
如下圖所示，測試分為三個階段。測試過程中，計算油耗時，綜合考慮了怠速、升降、起升電機、小車電機以及龍門電機等多種運行方式。
第一階段測試，未接入飛輪儲能系統(tǒng)，RTG的每次移動平均燃料消耗約2.4升，每小時平均移動標箱11次。配置Detroit Diesel 6063HK35系列柴油發(fā)電機組，備用功率率410kW/主動功率380KW；
第二階段測試，接入飛輪儲能系統(tǒng)，未更換柴油發(fā)電機組，RTG的每次移動平均燃料消耗降低至2.04升，每小時平均移動標箱提高至12次，燃料消耗節(jié)省15%以上；
第三階段測試，接入飛輪儲能系統(tǒng)，將原柴油發(fā)電機組更換為MAN D2866LE201系列柴油發(fā)電機組，備用功率率322kW/主動功率288KW，RTG的每次移動平均燃料消耗降低至1.5升，每小時平均移動標箱提高至14次，燃料消耗節(jié)省32%以上。
綜上，實測數(shù)據(jù)顯示，接入由飛輪儲能系統(tǒng)與柴油發(fā)電機組構(gòu)成的混合動力系統(tǒng)后，可以顯著降低燃料消耗。通過飛輪儲能系統(tǒng)，補償柴油發(fā)電機組功率，降低了柴油發(fā)電機組的峰值功率需求，并對供電系統(tǒng)性能及標箱處理速率無任何影響，節(jié)約成本、低碳環(huán)保、保護環(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)燃機為主的大功率柴油發(fā)電機組，為RTG提供動力源，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)場作業(yè)的靈活機動性優(yōu)點不復存在。飛輪儲能單元RTG 能量回饋技術(shù)，雖在節(jié)能方面不及“油改電”后的RTG，但其靈活機動性得以保留，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，港口的負荷用電無法通過市電電網(wǎng)供應，需要建設(shè)自備電站，以通過配置柴油發(fā)電機組或燃氣發(fā)電機組，滿足用電需求。
岸橋等港口起重設(shè)備的負荷特性，為短時周期性重復工作制。啟動作業(yè)的瞬間，會產(chǎn)生高功率沖擊性負荷，要求供電電源具備短時間內(nèi)突加負荷能力。自備電站的瞬態(tài)響應特性，應能滿足岸橋的需求。因此，自備電站的設(shè)計容量，需考慮負荷峰值功率。
沖擊性負荷對供電系統(tǒng)影響不容忽視，它不僅威脅到電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，也會破壞電力設(shè)備。長期的持續(xù)影響，會損失設(shè)備壽命。
采用柴油發(fā)電機組加飛輪儲能系統(tǒng)的配置方案，柴油發(fā)電機組根據(jù)自備電站基礎(chǔ)負荷配置容量。另外，根據(jù)突加負荷的響應特性，配置飛輪儲能系統(tǒng)容量。長時間基礎(chǔ)容量負荷，由柴油發(fā)電機組承擔；短時間突加負荷容量，由飛輪儲能系統(tǒng)承擔。這樣，可延長柴油發(fā)電機組使用壽命，提高發(fā)電效率，極大降低維護成本，節(jié)省燃料消耗量，提升經(jīng)濟性，減少環(huán)境污染。
科普小課堂
自備電站配置燃氣發(fā)電機組或柴油發(fā)電機組有什么區(qū)別？
燃氣發(fā)電機組單位發(fā)電成本低，運維費用及運行費用較低，對環(huán)境污染小。啟動及加載能力弱，由于燃氣發(fā)電機組一般為增壓前混合，加載過程需要調(diào)節(jié)混合氣濃度，需要一定的時間，且一般不能一步加載到100%功率，需要分步實施，每步需要電壓及頻率穩(wěn)定時間，較難滿足突加沖擊負荷需求；
柴油發(fā)電機組的燃料容易獲取，但燃料成本是燃氣的1.5倍。機組環(huán)境適應性強，供電穩(wěn)定性及可靠性強，啟動及加載能力強?？深l繁啟動，且可隨時根據(jù)外界負荷變化進行調(diào)整。但是，突加或突減負荷，容易導致機組排氣冒黑煙、排氣管發(fā)熱，影響機組使用壽命，維護費用高，且燃料消耗率高，發(fā)電效率低。
劃重點：柴油發(fā)電機組，需配置飛輪儲能系統(tǒng)；燃氣發(fā)電機組更需要配置飛輪儲能系統(tǒng)，以滿足突加、突減負荷的需求。
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公司的飛輪儲能技術(shù)引入中國，在中國首先實現(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能設(shè)備的核心技術(shù)，包括高速永磁同步電機、用于懸浮和維持飛輪轉(zhuǎn)子高速運行的五自由度主動磁懸浮軸承等。產(chǎn)品20年使用壽命期間，軸承免維護。同時，具備可靠性高、功耗低等優(yōu)勢。產(chǎn)品全球部署量接近3000臺。
