蓄冷式智能冷鏈裝備及系統解決方案的應用探索

2021-09-27 16:25:42童山虎

物流技術與應用 2021年9期

文/童山虎

中國中車股份有限公司是全球規模領先、品種齊全、技術一流的軌道交通裝備供應商。始建于1905年的中車石家莊車輛有限公司是國家級高新技術企業，近年來大力發展高端裝備制造產業，形成集鐵路貨車、軌道裝備空調、城軌車輛、新能源汽車、環保新材料、冷鏈物流裝備等于一體的多元化發展新格局。近年來，致力于冷鏈物流多式聯運領域的技術研發、裝備制造和資本運營服務，研制出先進的蓄冷式智能冷鏈裝備，并開展公路、公鐵聯運、周轉冷庫等多方面的運營業務，打造全程冷鏈示范工程。本文主要對蓄冷式智能冷鏈裝備及系統解決方案的研發應用情況進行介紹。

一、項目背景

1.冷鏈市場規模及發展趨勢

來自中物聯冷鏈委的數據顯示，我國冷鏈物流市場規模連續多年呈現兩位數增長率，2021年預計突破5000億元；同時冷鏈物流行業將進入“3.0時代”，即全民冷鏈需求爆發、基礎設施體系日益完善、新技術對產業驅動強勁。

在新時期，中央部門和地方政府相繼出臺多項產業政策并配套財政資金予以冷鏈行業的發展，使產業環境不斷優化；隨著國家和人民消費意識提升，對冷鏈的重視程度也在增加；勞動成本越來越高，冷鏈企業不能一味靠人員來降低成本，自動化、智能化至關重要，冷鏈裝備亟待升級。

目前，冷鏈行業發展備受重視，僅2020年國家層面出臺的冷鏈相關政策、規劃就超過56項，從多維度指導部署推動冷鏈物流行業健康發展。其中，農產品冷鏈物流體系建設更是關注的焦點。近幾年的“中央一號”文件都包含冷鏈相關內容，2021年的“中央一號”文件尤其注重對農村物流體系的建設，要求加快推進田頭小型倉儲保鮮冷鏈設施等基礎設施建設，助力釋放鄉村消費潛力。

初芯A25蓄冷式智能保溫箱（CA25LNA）

MD1型移動式充冷站（MD9022A型）

2.冷鏈現狀及問題

我國是農產品大國，2019年全國的果蔬、肉制品、水產品、乳制品總產量突破13億噸，在采摘、運輸、儲存等物流環節上的損失率高達27%左右，每年由此產生的經濟損失超過千億元。而發達國家的果蔬損失率則控制在5%以下，美國蔬菜水果可實現全程冷鏈，損耗率僅有1%～2%。此外，我國綜合冷鏈運輸率僅為30%左右，發達國家在95%以上。

3.冷鏈裝備現狀

在冷鏈物流裝備和基礎設施方面，我國目前依然存在諸多不足之處：

中車芯冷云平臺

首次公路干線批量運用

（1）冷藏車/箱市場“山寨工廠”多，二手箱充斥市場，能耗高、污染重、無追溯；行業標準及監管不嚴，“假冷鏈、土保溫”等問題被公路時效所掩蓋。

（2）氨庫爆炸隱患多，安全事故頻發；庫內大多人工操作，無法實現自動運行；大量氨庫有待改造；能耗成本高，萬噸冷庫年運營成本高達1400萬元以上。

（3）2019年全國冷庫總量超6000萬噸；但分布不均，其中東部地區占比大，西部嚴重緊缺；華東地區更是占比達40%。全國庫溫也分布不均，其中低溫庫占比71.8%，中溫庫占比12.7%，高溫庫占比10.5%。

（4）原有規劃中的鐵路冷鏈基地尚未建成；鐵路冷鏈裝備B10、B22等車型數量少、狀態差，加上信息化程度差，造成人工成本極高；難以滿足冷鏈碎片化的運輸需求，較難實現冷鏈門到門。

基于以上問題，尤其是針對鐵路冷鏈存在的短板，中車石家莊車輛有限公司推出蓄冷式智能冷鏈裝備——初芯A25保溫箱+MD1充冷站。

因為鐵路上的貨運車無法使用油和電直接制冷，所以選擇蓄冷方式，并主要由充冷裝備和蓄冷箱兩部分組成。簡單說，就是利用制冷機組和載冷劑，在制冷后通過熱交換對蓄冷箱進行充冷；蓄冷箱頂部鋪設有蓄冷裝置，可實現自然釋冷，從而滿足鐵路干線運輸、公鐵聯運等過程中的低溫運行。也就是通過“前置充冷+無源釋冷”，實現恒溫恒濕、一箱到底。

二、示范運用

1.產品參數

中車蓄冷式智能冷鏈裝備主要包括保溫箱和充冷站，并配合中車芯冷云平臺使用。其中，初芯A25蓄冷式智能保溫箱（CA25LNA）采用45英尺標準公鐵聯運集裝箱；箱型尺寸為13.716×2550×2896米；采用0℃～5℃的設計使用溫區；可滿足環境溫度在-40℃～80℃下使用；標準工況下保溫時長為120小時。

MD1型移動式充冷站（MD9022A型）為可移動式充冷站，是直充式快速充冷裝備，額定功率為90kw，規格尺寸為20英尺。

中車芯冷云平臺采用北斗和GPS的雙定位系統，定位精準、可視管理，運營維護；可實時溫度狀態及貨品監測；具有蓄冷時長預測、充冷規劃服務。

2.蓄冷裝備運用情況（表1）

表1 蓄冷裝備運用匯總（截至2021年2月10日）

截至今年2月初，中車蓄冷式智能冷鏈裝備累計運用里程達到30萬公里，其中鐵路運輸在6萬公里以上，運輸的貨物種類包括水果、蔬菜、鮮切花等等。運用情況相關數據，見表1。

(1) 首次公鐵聯運

2018年11月，首次實現在公鐵聯運中應用，并通過品質檢測，從而證明中車蓄冷式智能冷鏈裝備適用于鐵路軌道運輸的需求。

(2) 首次公路干線批量運用

2019年6月15日至10月15日，開展基于8臺初芯A25蓄冷箱和1臺充冷裝備的小批量示范運用，系統運用里程累計約18萬公里，主要承擔來自永輝超市、順豐冷鏈、養樂多等客戶的葡萄、火龍果、荔枝、乳制品等生鮮品運輸任務，貨運量超過1500噸，貨物價值超過2000萬元。

其中，蓄冷裝備恒溫恒濕的優勢得到永輝超市的高度認可——葡萄運輸有效消除2%干耗失重，減少2000元貨品價值損失（單箱總重2 0噸，單價5元/k g），并且新鮮掛霜，品相上佳。因此，在當年7月20日開啟的全國大促活動中，指定中車蓄冷箱作為葡萄專用裝備。

(3) 首次實現無源的全程冷鏈

2020年疫情期間，承擔云南至湖北的生鮮品運送任務，主要通過鐵路運輸和公鐵聯運方式，在疫情期間發揮出民生保障和應急物流作用，并且首次實現“最后一公里”直達，充分發揮出無源、環保優勢，以箱代儲、落地成庫。

(4) 首次實現鮮花的鐵路長干線運輸

2020年2月18～21日，自昆明斗南花卉市場，經王家營西站（昆）至咸寧站（武），裝載鮮花8t，保溫運輸65小時。

由于鮮花對溫濕度要求極高，現有機械式冷藏裝備無法實現長時間或長運距的公路或者鐵路運輸。利用中車蓄冷箱首次實現鮮花品類的長干線鐵路運輸、公鐵聯運后，蓄冷技術優勢得到昆明斗南花卉市場貨主認可。

(5) 首次實現蓄冷箱批量落地成庫

在南京某批發市場真正實現落地成庫，通過將蓄冷箱進行排列，從而變成批發市場的周轉冷庫，可以隨著商戶檔口變動而遷移，不僅場地靈活，而且安全可靠，可避免批發市場內供冷時的電力鋪設及用電安全問題；此外，通過集中制冷，機組效率高，并利用峰谷電價差，可實現節能降本。

以此為延伸，利用中車蓄冷箱可做到“以箱代庫”，用作田間地頭共享流動冷庫、鐵路貨場內集外配的臨時冷庫。

三、系統優勢

1.基于儲能技術的節能環保特點

以沃柑的冷鏈運輸為例，將風冷式與蓄冷式的冷藏箱進行對比，如表2。

表2 風冷式與蓄冷式方式比較

2.基于相變蓄冷的恒溫保鮮優勢

從溫度波動度、箱內相對濕度、干耗、保存期等方面，將機械式與蓄冷式的冷藏箱進行對比，如表3。

表3 機械式與蓄冷式方式比較

農產品物流研究領域權威機構通過果品采樣和檢測，對油麥菜、芒果、紅樹莓、草莓等品類通過蓄冷箱運輸前后的各項指標進行對比，結果證明大多指標無顯著差異。

這里以鮮花儲運效果為例，在長途運輸方面，從昆明至上海采用蓄冷式移動冷庫通過鐵路運輸96小時，灰霉病斑未見明顯擴散；而采用機械式冷鏈車通過公路運輸36小時，灰霉病斑擴散嚴重，甚至會出現腐爛狀態。在長期存儲方面，采用蓄冷技術可將瓶插期延長至15天到30天，從而可促使鮮花物流和供應鏈模式發生巨大改變。

首次實現蓄冷箱批量落地成庫

3.基于蓄冷智能物聯網的網信安全

為了對在途運輸和儲存過程中的蓄冷箱狀態進行跟蹤監控，特別引入物聯網相關技術，如應用基于北斗+5G的物聯網技術，并自主研發智能算法、通信協議以及數據庫，全面掌握“源代碼”及核心數據，突破國外制冷設備品牌對信息源代碼的壟斷，保障冷鏈信息安全和國家安全。

借助物聯網技術，可為“最初一公里”和“最后一公里”的全程冷鏈提供安全透明可追溯的信息數據庫，徹底解決各環節參與者的后顧之憂；物聯網能量管理系統，可為裝備在冷鏈全環節、全流程中的運用，提供最佳經濟性、適用性的整體解決方案。

四、項目進展及發展愿景

1.將蓄冷箱應用在“最初一公里”，打造流動共享冷庫

在田間地頭推廣應用蓄冷箱，可補齊產地“最初一公里”冷鏈短板，促進全程冷鏈建設，助力“鄉村振興”。主要可達到以下效果：調節冷鏈設施需求隨果蔬等成熟期呈季節性、區域性，及庫溫、庫容變動的供需平衡；無需土建等基礎設施建設，“最初一公里”冷鏈設施“零成本”增加；延長保鮮時間和品質，解決農產品成熟期“低價”和“滯銷”等農民痛點；助力鄉村振興建設，保障農民利益。