越跑越有电!纯电动重卡让矿山运营成本变负数

越跑越有电!纯电动重卡让矿山运营成本变负数-有驾

在山西朔州的一处露天煤矿里,重卡车司机下了班之后做的第一件事情并不是去加汽油、排队给车辆充电,而是一直把高压放电枪连接到矿区微电网上。

该车刚刚完成了满载下坡的过程,在此期间它的电池并没有因为行驶而消耗掉更多的电量,并且在仪表盘上还可以看到大约有五十余度电被回收到了车上。司机用手机进行结算,多余的电量返回到矿井中去,一天之内车辆所消耗的电力竟然出现了负值的情况。

越跑越有电!纯电动重卡让矿山运营成本变负数-有驾

虽然不符合常理,但是这并不是“电动车自己发电”的原因,在重载运输过程中有一个被人们忽略很久的能量转换过程:汽车在上坡行驶的时候,本来要通过刹车来消耗掉的重力势能,在下坡的时候却被电动机转化为电能。

那么问题来了,在矿区里为什么会存在这样的情况呢?

越跑越有电!纯电动重卡让矿山运营成本变负数-有驾

主要是因为矿区运输有固定的线路。汽车一般为空载上坡,装载煤炭、矿石或者石灰石之后再下坡。空车的时候重量只有30来吨,但是装满了货物之后可以达到一百二十吨左右。上山的时候,汽车主要是用电来克服坡度;而下山的时候,则是几百吨到上千吨的货物在推着汽车往下走。

没有能量回收的话,这部分能量最后就会变成刹车片上的热能了。纯电动车的驱动电机可以反转来实现制动功能,在下坡的时候可以把动能转化为电能储存起来。

普通的乘用车再生制动一般只起到节约一部分电量的作用。矿区重卡的回收量就比较大了。当坡度、路程以及负载都到了一定的程度之后,回收的能量就可以使汽车继续爬坡,并且还会出现电池暂时无法容纳的情况。

这就是为什么纯电动卡车在一些封闭或者半封闭的工业环境中会更有竞争力的原因。它不需像城市物流车一样经常遇到复杂的路况,路线、坡度、载重量以及工作时间都是比较固定的,所以车辆可以按照计划进行充电、更换电池并回收能量。

越跑越有电!纯电动重卡让矿山运营成本变负数-有驾

更加实际的变化就是安全以及维修保养方面的费用。

传统的柴油重型卡车在长下坡的时候主要是靠机械制动来控制车速。汽车越重、坡度越大,刹车片所受的温度就越高。连续制动会引发热衰退,并且严重的还会使制动性能变差。以前山区运输车辆要装上水箱,用水枪向制动系统喷水来降低温度。

越跑越有电!纯电动重卡让矿山运营成本变负数-有驾

纯电重卡用电机反向制动来完成大部分减速工作,而机械刹车则主要在低速停车以及突发状况下使用。这样做的结果并不是说刹车系统就可以不用了,但是刹车片、轮胎等等零件的损耗会降低一些,车辆的保养次数也会少一些。

但是能量回收并不是使电量无中生有地增多。电机、变流器和电池都会有损耗,在上坡的时候所消耗掉的电力不可能全部在下坡的时候被恢复回来。只有当“空车上坡、重载下坡、坡度大、线路平稳”等条件同时存在时,才会出现较多的能量回收现象。换成平路运输或者是空载下坡的话,结果就会不一样了。

越跑越有电!纯电动重卡让矿山运营成本变负数-有驾

真正的技术考验就是如何接到短时间内的大电流。

上百辆汽车在长下坡的时候所散发出来的能量是非常集中的,回收功率可以达到300到600千瓦之间,电流也达到了几千安培左右。电池要能接受高倍率充放电,双向变流器要能及时调整电压、电流,控制系统的任务就是不断地检测电池的温度、电量以及路况。

越跑越有电!纯电动重卡让矿山运营成本变负数-有驾

当电池电量快要充满的时候,回收功率就无法再全部被吸收了。早期的设备是用电阻来转化多余的电能为热能进行消散,而现在的矿井中已经开始采用双向充电技术,把多余的电力输送到破碎机、采矿设备或者充电站里去。

这就意味着重卡不只是一种运输工具,在矿区能源系统的调控中也起着重要的作用。几十辆汽车一起下坡的时候可以回收电能来临时给其他的电器供电;当汽车要爬坡的时候可以从电网或者换电站得到电力。因此车辆运行以及矿井用电都归入了同一张账单之中进行核算。

但是“运营成本变为负数”并不能简单的理解为所有的纯电动重卡都可以通过下坡来盈利。实际收益与电价、回收费用设备、运输距离、电池折旧、车辆使用率以及矿井电网规定有关。缺少了双向充电装置之后,回收的能量就只能储存在电池中了;而如果没有稳定的上坡路或者固定的货物运输线路的话,那么回收的效果就会大打折扣。

因此该技术适用范围并不是所有的重卡,而主要是矿山、水泥厂、港口以及固定的干线等高频率重复使用的场合。它们有明确的起点和终点,并且具有比较稳定的工作载荷及坡度,可以把汽车、电池、充电站以及工厂电网连接起来。

这也是近几年来中国纯电动卡车迅速普及的原因之一。相比于长距离公路运输而言,在工业场景下可以先解决好续航、补能以及运营管理的问题。车辆每天要跑多少趟次,何时进行更换电池操作,哪些路段用来储存电量等都可由系统事先做好规划。

从结果来看,纯电动重卡的价值并不仅限于取代柴油机。它可以减少燃油消耗、降低制动系统负担,并且可以把以前要白白浪费掉的下坡动能纳入到运行当中来。

该条线路并不适合所有的运输业,在矿井这样的特殊环境里,汽车已经担负起了运输、刹车、蓄能以及反向供电等多种任务。下坡发电并不是什么奇迹,而是一整套工程系统的能量被回收再利用了。使矿山账本发生改变的就是这一步。

0
全部评论 (0)
暂无评论