新能源牽引車在綠色港口建設中的應用研究

付秀林

摘 要：漢班托塔港是國家一帶一路的重要戰(zhàn)略項目。為港區(qū)綠色發(fā)展，建設清潔港口，針對港口中的能耗大戶港口牽引車，研究多種新能源港口牽引車的優(yōu)劣并對其綜合性價比以及經(jīng)濟效益進行分析，結合港口公司實際，從綜合投產(chǎn)比和環(huán)保性能方面考慮，目前純電動增程式牽引車是比較理想的選擇。

關鍵詞：綠色港口;新能源港口牽引車;節(jié)能減排

中圖分類號：U653.923.+4? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）12-0101-02

1引言

建設綠色港口、清潔港口是交通運輸業(yè)在生態(tài)文明建設新思想、新戰(zhàn)略的指導下的重要組成環(huán)節(jié)。交通運輸部及各級政府紛紛制訂了節(jié)能減排目標。面對新形勢、新任務，尤其在國家碳達峰碳中和的重大國策背景下，港口最后的能耗大戶拖車存在很大的節(jié)能減排空間。傳統(tǒng)牽引車功率約200KW，每小時工作3～6個作業(yè)循環(huán)，在作業(yè)等候、運送空箱、返程回空等低負荷情況下，有效功率極低，富余的能量因無法儲存而做無工消耗，浪費很大而且排放污染物。 在場橋“油改電”后，傳統(tǒng)牽引車的柴油消耗占公司總油耗超過80%。本文結合港口中牽引車的實際使用情況，探討新能源牽引車在綠色港口建設中的應用[1]。

2選型方案

以傳統(tǒng)燃油牽引車為參照，就新能源車型的種類，從綜合性能、安全、價格、后期維護成本、環(huán)保等方面進行比較如下：

2.1 LNG車型

天然氣作為新型的車輛燃料具有顯著的環(huán)保性、安全性、經(jīng)濟性。天然氣車輛的排放性能好、運行成本低、技術成熟、安全可靠，所以被世界各國公認為最理想的替代燃料車輛[2]。

LNG車型也存在一定的問題，在動力方面，LNG港口牽引車相較于傳統(tǒng)柴油港口牽引車較弱，且其價格昂貴， LNG港口牽引車綜合減排率30%，低于純電動牽引車，且需建設配套氣站，基礎配套工程建立與相關申請手續(xù)繁瑣，安全管理難度大，投資費用高昂。

2.2 插電式與換電式電動車型

目前，國內(nèi)幾大港口碼頭平面運輸均已小批量投入電動牽引車進行使用，并陸續(xù)全面鋪開，新能源汽車已成為未來港口的主要發(fā)展趨勢[3]。

根據(jù)調研數(shù)據(jù)顯示，電動牽引車的能源成本是柴油牽引車的26%，按每部牽引車一年作業(yè)2.5萬標箱測算，能夠比柴油牽引車節(jié)省能源成本約7.2萬元。同時，“零排放”的純電動牽引車，每車可年減排二氧化碳47.4t，二氧化硫0.3t，氮氧化合物1t，粉塵12.33t，采用電動牽引車代替?zhèn)鹘y(tǒng)柴油牽引車能夠有效降低能耗并大幅減少港口污染物的排放，隨著牽引車可靠性不斷提高，節(jié)能減排的社會效益愈發(fā)明顯[4]。

插電式與換電式牽引車車輛本身減排率達到了100%，但需要投資建設充電樁和輪換進站充電，影響作業(yè)效率，車價和充電樁建設的投資費用也較高。就目前技術，如大規(guī)模使用插電式或換電式電動牽引車將無法滿足港作車輛24小時不間斷作業(yè)的基本需求，因充電間斷作業(yè)頻率、時間亦將隨著電池的衰減而大大增加。港口牽引車為24小時作業(yè)制，如大規(guī)模使用插電式或換電式牽引車，整體效率降低25%，隨著時間的推移電池容量衰減，整體效率降低超過30%;為滿足港口24小時正常運轉，需多配置25%以上的車輛作為備用，由此增加了公司固定資產(chǎn)的投入。

2.3增程式電動車型

全電驅動增程式低速牽引車，獲得了中國港口協(xié)會科學技術獎。全電驅動符合集裝箱碼頭作業(yè)工況，且減排率達到70%以上，車輛油耗降低50%，大規(guī)模使用可完全滿足港作車輛24小時不間斷作業(yè)的基本需求，同時提高作業(yè)效率。

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

表1為增程式牽引車與傳統(tǒng)牽引車油耗統(tǒng)計分析，依據(jù)港務公司現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)計算可得，全電動增程式牽引車相較于傳統(tǒng)牽引車油耗工作循環(huán)降低50%以上，每小時節(jié)油率可達49.7%，每TEU節(jié)油率可達51.44%;工作循環(huán)內(nèi)，全電動增程式牽引車較傳統(tǒng)牽引車油耗在相同工作循環(huán)時間（15分鐘）內(nèi)，全電動增程式牽引車在等候裝卸和滿/空載時油耗略高于傳統(tǒng)牽引車，此時全電動增程式牽引車為充電狀態(tài)，傳統(tǒng)牽引車為怠速狀態(tài)，運行時增程式牽引車電力驅動，無油耗產(chǎn)生，傳統(tǒng)牽引車由發(fā)動機驅動，整體油耗測算全電動增程式牽引車約為傳統(tǒng)牽引車50%左右。

3 各類型碼頭牽引車綜合性價對比

對傳統(tǒng)燃油牽引車、LNG牽引車、純電動插電式牽引車、純電動換電式牽引車以及純電動增程式牽引車各項參數(shù)以及安全性進行對比分析，分析結果見表2與表3。

結合碼頭公司實際，從綜合投產(chǎn)比和環(huán)保性能方面考慮，目前純電動增程式牽引車是比較理想的選擇。

4經(jīng)濟效益分析

經(jīng)測算，碼頭傳統(tǒng)柴油低速牽引車平均單小時油耗為5.75L，增程式純電動牽引車單小時油耗約為2.30 L，相比原傳統(tǒng)柴油低速牽引車節(jié)油率達50%左右，一臺純電動增程式牽引車一年可節(jié)省柴油16394.4升，按柴油價格6.0元/升計算，可節(jié)省9.84萬元，因增程式純電動牽引車省去了變速箱，車輛維護成本大大降低，綜合運行費用約降低9.84萬/臺·年，兩項合計每年可節(jié)省費用約19.68萬元。

傳統(tǒng)燃油牽引車排放目前是集裝箱港口大氣污染的主要來源，因此開展牽引車從燃油型向節(jié)能環(huán)保型升級換代對綠色港口建設有著非凡意義。從國內(nèi)港口公司在用的增程式純電動牽引車數(shù)據(jù)來看，較傳統(tǒng)純?nèi)加蜖恳嚬?jié)能減排約70%以上，減排二氧化碳43.12噸。

參考文獻：

[1]李小霞.氫燃料叉車在綠色港口建設中的應用[J].中國港口，2020（09）：60-61.

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

[3]紀玉華，薛強，趙全鋒. 純電動牽引車集裝箱碼頭作業(yè)綜合性能試驗分析[J].港口裝卸，2019（4）：29-33.

[4]許友貢.港口應用純電動牽引車的前景分析[J].中國新技術新產(chǎn)品，2020（16）：130-132.