飞轮技术

(资料图)

为什么深受港口偏爱

微控飞轮技术

在港口冲击性负荷平抑及RTG节能领域的应用

微控飞轮储能技术，已成功应用于美国长滩港RTG节能改造，助力港口实现节能减排、降低运营成本、环境保护。

关于美国长滩港

长滩港(Long Beach)，位于美国加利福尼亚州南部，是美国跨太平洋贸易的首要门户、美国第二大最繁忙的集装箱海港。港口包括10个码头、62个泊位和68台超巴拿马型龙门起重机。

微控飞轮储能技术，已成功应用于美国长滩港口RTG节能改造，助力港口实现节能减排、降低运营成本、环境保护。

飞轮能在车载等运动环境中应用吗？

当然可以啊，加入微控独有的云台减摇装置，即可实现。

什么是RTG？

RTG（Rubber Tyre Gantry），即轮胎式集装箱门式起重机，广泛应用于港口集装箱堆场的装卸作业。传统RTG 以柴油发电机组作为动力，具有机动性强、转场灵活、设备投资小等优点。

RTG的工作特性是？

如下图所示，

1、RTG满载提升时，起升电机工作在电动机模式，峰值功率235kW，稳态功率180kW，提升时间18秒；

2、RTG空载提升时，起升电机峰值功率145kW，稳态功率90kW，提升时间26秒；

3、RTG空载下放时，起升电机切换至发电机模式，峰值功率120kW，稳态功率80kW，提升时间24秒；

4、RTG满载下放时，起升电机峰值功率180kW，稳态功率145kW，提升时间24秒。

传统的RTG由柴油发电机组驱动，起升时，是典型的短时高频次冲击性负荷；下放时，产生再生制动能量，并消耗在制动电阻上，效率低、能耗大、成本高、噪音大、环境污染严重。

飞轮储能系统在RTG上能发挥什么作用？

飞轮储能系统与柴油发电机组组成混合动力系统，为RTG供电。飞轮储能系统，接入提升电机变频器直流母线。当下降作业时，起升电机在发电机模式下工作，并吸收再生制动能量；当提升作业时，起升电机在电动机模式下工作，并释放存储的能量。

如下图所示，接入飞轮储能系统后，

1、RTG满载起升作业时，峰值功率降低至115kW，稳态功率降低至60kW；

2、RTG空载起升作业时，峰值功率降低至25kW，稳态功率降低至0kW；

3、RTG空载下放作业时，峰值功率降低至0kW，稳态功率降低至0kW；

4、RTG满载下放作业时，峰值功率降低至180kW，稳态功率降低至25kW。

基于历史采集的RTG运行数据分析，接入飞轮储能系统之前，每个循环的燃料使用量约为0.73升；接入飞轮储能系统之后，每个循环的燃料使用量约为0.53升，节省0.20升，节能27.4%。

另外，RTG作业每标箱能耗与RTG类型、电机功率、负荷等因素相关哦！

有没有详细的实测节能数据呢？

微控在盐田国际集装箱码头的ZPMC（振华重工）RTG起重机上，进行了节能数据的实测（有图有真相）。

如下图所示，测试分为三个阶段。测试过程中，计算油耗时，综合考虑了怠速、升降、起升电机、小车电机以及龙门电机等多种运行方式。

第一阶段测试，未接入飞轮储能系统，RTG的每次移动平均燃料消耗约2.4升，每小时平均移动标箱11次。配置Detroit Diesel 6063HK35系列柴油发电机组，备用功率率410kW/主动功率380KW；

第二阶段测试，接入飞轮储能系统，未更换柴油发电机组，RTG的每次移动平均燃料消耗降低至2.04升，每小时平均移动标箱提高至12次，燃料消耗节省15%以上；

第三阶段测试，接入飞轮储能系统，将原柴油发电机组更换为MAN D2866LE201系列柴油发电机组，备用功率率322kW/主动功率288KW，RTG的每次移动平均燃料消耗降低至1.5升，每小时平均移动标箱提高至14次，燃料消耗节省32%以上。

综上，实测数据显示，接入由飞轮储能系统与柴油发电机组构成的混合动力系统后，可以显著降低燃料消耗。通过飞轮储能系统，补偿柴油发电机组功率，降低了柴油发电机组的峰值功率需求，并对供电系统性能及标箱处理速率无任何影响，节约成本、低碳环保、保护环境。

RTG技术现状不是“油改电”了吗？

是的，市电取代了原先以内燃机为主的大功率柴油发电机组，为RTG提供动力源，简称“油改电”。

目前，我国具备改造条件的集装箱码头基本都进行了RTG“油改电”技术改造。这样，既显著降低了能耗，又降低了噪声，减少了尾气排放，改善了港口环境。

RTG 通过“油改电”后，虽然节能效果显著，但“油改电”使RTG 跨箱区转场作业的灵活机动性优点不复存在。飞轮储能单元RTG 能量回馈技术，虽在节能方面不及“油改电”后的RTG，但其灵活机动性得以保留，深受各港口的偏爱。

飞轮技术在港口冲击性负荷平抑领域能发挥作用吗？

必须发挥作用。在一些电力资源匮乏的国家，港口的负荷用电无法通过市电电网供应，需要建设自备电站，以通过配置柴油发电机组或燃气发电机组，满足用电需求。

岸桥等港口起重设备的负荷特性，为短时周期性重复工作制。启动作业的瞬间，会产生高功率冲击性负荷，要求供电电源具备短时间内突加负荷能力。自备电站的瞬态响应特性，应能满足岸桥的需求。因此，自备电站的设计容量，需考虑负荷峰值功率。

冲击性负荷对供电系统影响不容忽视，它不仅威胁到电网安全稳定运行，也会破坏电力设备。长期的持续影响，会损失设备寿命。

采用柴油发电机组加飞轮储能系统的配置方案，柴油发电机组根据自备电站基础负荷配置容量。另外，根据突加负荷的响应特性，配置飞轮储能系统容量。长时间基础容量负荷，由柴油发电机组承担；短时间突加负荷容量，由飞轮储能系统承担。这样，可延长柴油发电机组使用寿命，提高发电效率，极大降低维护成本，节省燃料消耗量，提升经济性，减少环境污染。

科普小课堂

自备电站配置燃气发电机组或柴油发电机组有什么区别？

燃气发电机组单位发电成本低，运维费用及运行费用较低，对环境污染小。启动及加载能力弱，由于燃气发电机组一般为增压前混合，加载过程需要调节混合气浓度，需要一定的时间，且一般不能一步加载到100%功率，需要分步实施，每步需要电压及频率稳定时间，较难满足突加冲击负荷需求；

柴油发电机组的燃料容易获取，但燃料成本是燃气的1.5倍。机组环境适应性强，供电稳定性及可靠性强，启动及加载能力强。可频繁启动，且可随时根据外界负荷变化进行调整。但是，突加或突减负荷，容易导致机组排气冒黑烟、排气管发热，影响机组使用寿命，维护费用高，且燃料消耗率高，发电效率低。

划重点：柴油发电机组，需配置飞轮储能系统；燃气发电机组更需要配置飞轮储能系统，以满足突加、突减负荷的需求。

关于VYCON及微控公司

VYCON公司2003年成立于美国洛杉矶，是全球最领先的磁悬浮飞轮生产制造商。2018年，沈阳微控新能源技术有限公司将VYCON公司的飞轮储能技术引入中国，在中国首先实现了高速磁悬浮飞轮的批量化生产。VYCON公司现为沈阳微控新能源技术有限公司的全资子公司。

微控高速磁悬浮飞轮储能设备的核心技术，包括高速永磁同步电机、用于悬浮和维持飞轮转子高速运行的五自由度主动磁悬浮轴承等。产品20年使用寿命期间，轴承免维护。同时，具备可靠性高、功耗低等优势。产品全球部署量接近3000台。