新能源工程機械特點研究

賈晨光

（布魯塞爾自由大學，布魯塞爾 1050）

新能源工程機械特點研究

賈晨光

（布魯塞爾自由大學，布魯塞爾 1050）

近年來，我國新能源工程機械研究的技術理念正在逐步形成，部分新能源工程機械設備已經實現了產業化發展。本文分析了新能源設備的應用現狀及制約新能源工程機械設備發展的因素，闡述了我國新能源工程機械的發展特點，勾勒了新能源工程機械的發展前景，旨在通過把握現代新能源工程機械的特點，推動新能源工程機械的應用，實現工業企業生產的節能減排目標，促進人類經濟社會與自然環境的協調發展。

新能源；工程機械；節能減排

1 新能源工程機械概述

1.1 新能源設備應用現狀

新能源工程機械設備種類繁多，天然氣機械、電驅動機械及混合動力機械等是我國新能源機械設備發展的代表。目前，我國新能源工程機械研究的技術理念逐步形成，部分新能源工程機械設備已經實現了產業化發展，三一、柳工、山河智能及中聯等國內大型的工程機械企業均已推出了自己的新能源工程機械設備。較國家發達國家而言，我國新能源工程機械發展起步較晚，新能源機械的發展受到多方面因素的影響，在發展過程中，新能源行業普遍缺乏統一的制度化標準。國家應積極組織人員制定新能源工程機械生產的質量控制及關鍵技術標準，通過制度規范的方式促進新能源工程機械的發展[1]。

當前，工業企業生產中，傳統能源的應用出現了一系列問題，能源消耗及環境污染問題日益嚴重。隨著節能減排及可持續發展理念逐漸深入人心，我國工業企業在新能源工程機械設備方面的研究不斷推進，新能源工程機械立足于社會對清潔能源的需求，進行機械設備結構及性能的優化，有效地踐行了綠色、節能的發展理念。

1.2 制約新能源工程機械發展的因素

電驅動工程機械設備具有零污染、不耗油、噪聲污染小的特點，但蓄電池容量較小，造成電動機整體功率存在局限性。蓄電池無法維持機械設備的長時間作業，電驅動機械設備在實際應用中給企業作業帶來不便，因此，電驅動設備的應用會受到工作場地的制約，其在電源場所中才能正常作業。

新能源工程機械設備的推廣是一個漫長的過程，傳統能源在長期的發展中形成了數量眾多的能源補給站，但新能源的補給站相對較少。因此，新能源工程機械設備在應用過程中存在能源補給困難造成的設備無法正常運轉問題，天然氣設備加氣方式局限于槽車與加氣站。我國天然氣配套設施不夠完善，造成天然氣保存方面的難題，天然氣對存儲環境的要求較高，由于氣瓶無法保證隔熱，遇到周圍環境的溫度升高時，瓶內的天然氣會逐漸氣化升壓[2]。當壓力值達到極限時就會出現天然氣泄漏的問題，造成資源浪費，給設備使用企業帶來安全隱患。

2 新能源工程機械的特點

2.1 新能源工程機械的多樣性

我國機械設備的種類繁多，不同建設區域的具體工況及地理環境等存在明顯的差異，工程建設人員為滿足建設項目的需求，必須采用合適的機械設備開展作業，技術人員依據工程需要設計出了不同的機械設備。現代新能源機械設備具有多樣性的特征，我國工程機械制造企業積極進行技術研發，生產出各種各樣的現代化機械設備，新能源機械設備的研發隊伍不斷發展壯大。

2.1.1 太陽能光伏發電的應用

世界能源危機的到來，推動了現代可再生能源產業的發展，氣候變化及環境污染問題帶來了世界能源格局的變化。可再生能源具有儲量大、污染小的優勢，水能、太陽能、地熱能、潮汐能、風能及生物質能都是可再生能源。可再生能源應用于工程機械中，是實現現代產業優化升級、促進經濟發展的關鍵環節。太陽能是一種很清潔能源，避免了傳統化石能源使用中造成的環境污染問題，利用太陽能發電，提高了資源利用率。

光伏裝機容量的推廣與應用，促進了我國政府光伏政策的完善，我國光伏電裝機容量呈現出不斷增長的態勢，光伏設備的使用是現代新能源工程機械設備應用的典型代表[3]。在政府政策支持及技術進步的推動下，我國光伏產業進入了新的發展階段，產業鏈不斷完善，光伏電池材料及相關組件的質量得到明顯提高。建設光伏及灘涂光伏是兩種主要的光伏電機裝置，灘涂光伏在集中開發模式下與風電項目結合實現了分光互補發電。在電力企業并網光伏發電系統中，依據系統的結構及功能，人們將其分為可調試與不可調試兩種。不可調試系統中未設置蓄電池組，系統集成度高，結構相對簡單，系統的安裝及調試環節簡便，其工作原理為通過對系統中逆變器的控制，將光伏電池產生的直流電轉換為交流電并將其輸入公共電網，應維修或者公共電網故障而需要停止供電時，系統會自動停止供電，光伏供電機械設備降低了企業的運維成本。

含大型光伏電站的電力系統中，調度中心依據有功需求調整光伏電站的出力狀態，并網逆變器及光伏電站系統的無功補償裝置間相互協調，保證了電網的安全運行，提高了電力企業的經濟效益。

2.1.2 LNG工程機械的應用

工業生產中普遍使用天然氣作為燃料，液化天然氣（LNG）及壓縮天然氣（CNG）是工業企業中普遍應用的兩種天然氣。LNG采用壓縮、冷凝的手段，在低溫狀態下液化后進入工業生產。CNG通過天然氣加壓的方式，將其以氣態的方式存儲在容器中，其與管道天然氣的成分相同。新能源工程機械的應用中，通常以1:3的比例配置CNG與LNG，保障發動機高效運轉，實現了節約能源的目標。新能源研究中，我國的自主品牌機械研究取得了重要的成就。例如，我國研發出了LNG裝載機，與傳統的柴油機相比，其使用過程中排放的污染物較少，造成的能源消耗也較小，是現代工業企業節能減排的典范。

2.1.3 雙動力工程機械的應用

與傳統單一動力的機械不同，新能源雙動力工程機械中配置有兩個動力機，其使用的能源也不同，一臺以柴油供能的方式運作，一臺利用交流電實現供能，很好地適應了工作環境的要求。國外創造了一種雙動力的移動篩分機，利用柴油發動將機械設備移至施工現場，有效地節約了能源，滿足了人們工作的需要。山重建機制造的GC58DP-8 雙動力挖掘機采用上述原理，利用220 V及380 V電網工作，有效地節省了電源，降低了作業噪音，設備運行中對人力、資金的要求較低，在遠離電源設備的作業中被廣泛應用。

2.1.4 風車田技術的進步

電力平衡發展中，風電具有重要的地位。在風電場中，通過安裝許多風力機組并網發電的方式建立起來的風車田，是現代工業供電的典型模式。風車田裝機采用技術先進的中型機組，配合發電機并網的風力發電機組進行發電，其單機容量較大，設備性能可靠，實現了風電資源的開發利用。我國風力發電機組的數量持續增加，總裝機容量也不斷增加。隨著技術的進步及政府政策的支持，風車田建設在工業化發電中發揮著重要的作用，避免了化石燃料造成的資源浪費及環境污染問題。風能作為一種可再生能源而被廣泛應用，我國風車田建設是現代經濟社會可持續發展的重要措施。

2.2 新能源工程機械的低碳環保性

工業企業為我國經濟的發展做出了重大的貢獻，但在工業化發展過程中，企業的生產、制造環節造成了嚴重的資源浪費及環境污染問題。機械設備制造環節產生的二氧化碳、二氧化硫及粉塵、微粒等造成嚴重的空氣污染，電力企業技術的落后造成機械生產環節嚴重的資源浪費，傳統變電站運行下，落后的電纜技術等造成了電能輸送環節的電力浪費。電力企業的風力發電系統，有效地節約了煤炭資源，減少了煤炭燃燒過程中產生的有毒氣體排放，降低了能源的消耗。汽車行業使用的天然氣發動機，較傳統的柴油機設備而言，減少了20%的二氧化碳排放量，而二氧化硫的排放減少了70%。現代電驅動機械采用電源設備或者蓄電池提供動力，實現了零排放，有效地減少了噪聲污染。與傳統的內燃機機械相比，混合動力機械節約了20%的燃油，使用過程中的污染物排放量也明顯減少。

3 新能源工程機械設備的應用前景

隨著技術的不斷進步，新能源工程機械的種類不斷增多，在長期的發展研究中，設計人員依據不同工作場景及環境的需要，設計出了滿足工業企業發展的多種工程機械設備，傳統發動機驅動下的工程機械設備逐漸被大功率馬達的電驅動工程機械設備所代替。例如，典型的JCM 921D（電動）挖掘機采用電網提供的電能作為動力源，代替傳統的柴油機，向外輸出功率，電動工程機械設備節能效果好，運作過程中產生的噪聲污染較小[4]，實現了零排放，該機械在隧道、港口及城市建設的電源場所被廣泛應用。電力企業常會出現外接電源供用不夠的情況，雙動力工程機械的應用有效解決了這個問題。隨著天然氣機械的普及應用，加氣站的設立密度發生了變化，在我國市區或郊區的拌合站，周圍存在較多的天然氣站。天然氣設備在節能減排方面具有獨特的優勢，天然氣作為主要的新型能源在機械工程中被廣泛應用。例如，人們已經開始采用天然氣機械進行作業，如天然氣裝載車、天然氣攪拌車及天然氣泵車等。但是，在偏遠地域，由于加氣設備、運輸條件及加氣站數量等多方面因素的影響，天然氣機械無法推廣應用。

我國在新能源工程機械研究中取得了一定的成果，隨著技術的不斷進步及社會的發展，政府在發展新能源工程機械方面制定了相關政策，未來企業在新能源機械的應用與開發方面將加大資金投入。我國應借鑒發達國家新能源工程機械的技術與經驗，建立完善的新能源機械產業鏈，實現關鍵零部件的自主生產。政府應制定更多的激勵政策，促使現代企業積極應用新能源工程機械，將節能減排作為企業發展的重要目標。

4 結語

隨著技術的進步及傳統能源設備應用下環境問題的不斷惡化，新能源工程機械設備的研究與應用進入新的發展階段。現代新能源工程機械設備具有多樣化的特征，其結構及性能不斷優化，有助于現代工業企業節能減排目標的實現，新能源工程機械的應用與推廣是促進人類社會可持續發展的重要途徑。

1 章崇任.新能源工程機械特點分析[J].建筑機械，2009，（15）：90-92.

2 蘇兆杰，唐向陽，王保森.淺談幾種新能源工程機械特點及發展[J].建設機械技術與管理，2014，（3）：65-67.

3 侯林帥.新能源工程機械特點研究[J].中國設備工程，2017，（3）：133-134.

4 邱 瑞.淺談幾種新能源工程機械特點及發展[J].山東工業技術，2017，（11）：52.

Research on Mechanical Characteristics of New Energy Engineering

Jia Chenguang
(Vrije Universitiet Brussel, Brussels 1050, Belgium)

In recent years, China's new energy engineering machinery research technology concept is gradually formed,some new energy engineering machinery and equipment has achieved industrial development.This paper analyzes the present situation of the application of new energy equipment and the factors restricting the development of new energy engineering machinery and equipment, this paper expounds the development of new energy engineering characteristic, put forward the prospects of the development of new energy engineering machinery, aims to grasp the characteristics of modern new energy engineering machinery, to promote the application of new energy engineering machinery, realize the goal of energy conservation and emissions reduction in the production of industrial enterprises, to promote coordinated development of human economic and social and natural environment.

new energy; engineering machinery; energy saving

F426.4

A

1008-9500(2017)09-0096-03

2017-07-14

賈晨光（1994-），男，陜西西安人，碩士研究生在讀，研究方向：機械電子工程、能源與動力、電廠機組設備相關技術。