港口机械动力电源解决方案.pdf

1 Hangzhou China 汇报提纲 港口机械对电源的需求港口机械对电源的需求 铅炭电池原理与机理铅炭电池原理与机理 南都电源铅炭电池技术南都电源铅炭电池技术 港口应用案例港口应用案例 3 港机对电源的需求 上图为上图为RTG rubber tyred gantry 轮胎式龙门吊 示意图 是目前港口最 轮胎式龙门吊 示意图 是目前港口最 常用的集装箱超吊设备 通常采用一台常用的集装箱超吊设备 通常采用一台200KW柴油发电机作为动力来源 目柴油发电机作为动力来源 目 前国内许多港口完成油改电前国内许多港口完成油改电 在起升电机作业在起升电机作业时动力由市电提升 无需时动力由市电提升 无需使用使用 主柴电机组 达到了一定的节能减排效果主柴电机组 达到了一定的节能减排效果 但仍存在以几个问题 1 转场时市电无法接入 仍需柴电机作动力 无法实现零排放 2 吊具下降时的能量以制动内阻发热消耗掉 无能量回收系统 3 吊具起升时峰值功率大 电网冗余要求高 市电输入 柴油机输入 整流装置 起升机构 集装箱起吊集装箱起吊 小车机构 控制台动力控制台动力 大车机构 设备移动设备移动 辅助设备 交流部分 电机电机180KW180KW x 1x 1 电机电机30KW30KW x 1x 1 电机电机50KW50KW x 2x 2 电机电机30KW30KW x 4x 4 4 港机储能解决方案 市电输入 柴油机输入 整流装置 起升机构 小车机构 大车机构 辅助设备 交流部分 直流部分 电机电机180KW180KW x 1x 1 电机电机30KW30KW x 1x 1 电机电机50KW50KW x 2x 2 电机电机30KW30KW x 4x 4 储能装置储能装置 转场不用柴油机 回收下降势能 减小起升峰值功率 回收下降势能可通过反馈电网实现 但目前实际能量回收效率较低 天津港五洲 码头一台采用此技术的设备 实际节能效率小于20 并且会对电网造成冲击 不受电网公司欢迎 铅酸电池铅酸电池 超级电容超级电容 锂电池锂电池 镍氢电池镍氢电池 铅炭电池铅炭电池 重量比能量 Wh kg 30 40 10 80 120 50 40 60 重量比功率 W kg 130 160 600 2500 180 500 240 300 可靠性 很好 差 较差 较好 很好 循环寿命 80 DOD 800 5 30万次 3000 2000 2000 对BMS要求 低 高 高 中 低 价格 元 wh 0 8 很高 4 8 5 1 2 现有储能方式比较 港机对储能装置的要求 大容量 作为转场电源 峰值功率100KW 均值功率50KW 极限运行时间大于60分钟 高功率 能吸收 释放160 180KW的瞬时功率 作为吊具制动能量回 收 峰值功率提供之用 达到30万只标箱寿命 铅炭电池原理与机理铅炭电池原理与机理 铅炭电池铅炭电池 将铅酸电池和超级电容器有效地结合在一起 既保 将铅酸电池和超级电容器有效地结合在一起 既保 持了电池的高能量密度 又具有超级电容器高功率 快速充放 持了电池的高能量密度 又具有超级电容器高功率 快速充放 长循环寿命的特点长循环寿命的特点 Pb C PbO2 PbO2 Pb C PbO2 Pb 传统铅酸电池传统铅酸电池 内并 式铅炭电池 内并 式铅炭电池 铅炭电池铅炭电池 电池特点 有电池的能量 有电容器的功率 Energy like a battery Power like a capacitor 铅炭铅炭电池电池 电池技术突破电池技术突破 Lead Carbon A Game Changer for Alternative Energy Storage 申请人申请人 资助资助 M 项目内容项目内容 ExideTechnologies with Axion PowerInternational 34 3 应用应用铅铅 炭电极炭电极技术生技术生 产先进的铅酸电池 满产先进的铅酸电池 满 足微混和中混用电需求足微混和中混用电需求 East Penn Manu facturing Co 32 5 生产生产超电池超电池 铅酸电池 铅酸电池 同超级电容器结合 满同超级电容器结合 满 足微混和中混用电需求足微混和中混用电需求 奥巴马奥巴马政府重点资助政府重点资助项目项目 8 公司于公司于20102010年开始进行高能超级电池技术研究 与中国人民解放军防年开始进行高能超级电池技术研究 与中国人民解放军防 化研究院 军用化学电源研究与发展中心 哈尔滨工业大学进行产学化研究院 军用化学电源研究与发展中心 哈尔滨工业大学进行产学 研合作 研合作 目前 该项目已完成高超级电容特性活性炭材料 复合铅炭负极配方目前 该项目已完成高超级电容特性活性炭材料 复合铅炭负极配方 等核心技术研究 等核心技术研究 已申请已申请1212项专利 其中项专利 其中8 8项为发明专利项为发明专利 现已完成现已完成多个系列及型号多个系列及型号产品的开发 并已在港机 风能储能等系统产品的开发 并已在港机 风能储能等系统 中试用 节能效果显著 中试用 节能效果显著 该项目被列为该项目被列为20112011年浙江省重大科技创新专项项目 年浙江省重大科技创新专项项目 该项目是中国在超级电池领域的率先突破 经国家能源局鉴定 达到该项目是中国在超级电池领域的率先突破 经国家能源局鉴定 达到 国际先进水平 国际先进水平 南都铅炭电池项目介绍南都铅炭电池项目介绍 9 南都铅炭南都铅炭电池研发团队电池研发团队 杨裕生杨裕生 中国工程院院士中国工程院院士 核试验技术 分析化学专家核试验技术 分析化学专家 中国人民解放军防化研究院研究员中国人民解放军防化研究院研究员 军用化学电源研究与发展中心名誉主任军用化学电源研究与发展中心名誉主任 南都首席科学家南都首席科学家 德国籍德国籍 国际电工协会铅酸蓄电池分会主席国际电工协会铅酸蓄电池分会主席 曾获国际电池行业杰出贡献奖曾获国际电池行业杰出贡献奖 在铅酸电池领域工作逾在铅酸电池领域工作逾3030年年 Giess Herbert 南都公司顾问南都公司顾问 原哈尔滨工业大学教授 博导原哈尔滨工业大学教授 博导 长期从事电化学领域的教学和科研长期从事电化学领域的教学和科研 曾获国家发明三等奖曾获国家发明三等奖 享受国务院特殊津贴享受国务院特殊津贴 王金玉王金玉 南都研究院院长南都研究院院长 哈尔滨工业大学应用化学系硕士哈尔滨工业大学应用化学系硕士 曾获浙江省科技进步二曾获浙江省科技进步二等奖等奖 在铅酸电池领域工作在铅酸电池领域工作15年年 吴贤章吴贤章 南都铅炭电池研发力量 院士1名 外籍科学家1名 教授2名 高级工程 师5名 拥有博士学历5人 硕士学历4人 南都铅炭电池通过国家级能源科技成果鉴定南都铅炭电池通过国家级能源科技成果鉴定 20132013年年5 5月月1717日 南都铅炭电池通过国家级能源科技成果鉴定 日 南都铅炭电池通过国家级能源科技成果鉴定 来自国家能源局能源节约和科技装备司 浙江省能源局的领导 中国南方电来自国家能源局能源节约和科技装备司 浙江省能源局的领导 中国南方电 网有限公司专家委员会主任李立浧院士 解放军装甲兵工程学院臧克茂院士 网有限公司专家委员会主任李立浧院士 解放军装甲兵工程学院臧克茂院士 中科院大连化学物理研究所衣宝廉院士 中国人民解放军防化研究院杨裕生院中科院大连化学物理研究所衣宝廉院士 中国人民解放军防化研究院杨裕生院 士等专家参加了本次会议 士等专家参加了本次会议 鉴定结论 该成果大幅提高鉴定结论 该成果大幅提高 了铅酸电池循环寿命及高倍率了铅酸电池循环寿命及高倍率 充放电等特性 拥有多项自主充放电等特性 拥有多项自主 知识产权 知识产权 实现了铅酸电池技实现了铅酸电池技 术的重大突破 填补了国内空术的重大突破 填补了国内空 白 达到国际先进水平 白 达到国际先进水平 中国南方电网公司专家委员会主任李立中国南方电网公司专家委员会主任李立浧院士主持项目鉴定浧院士主持项目鉴定 11 南都铅炭储能南都铅炭储能电池通过浙江省电池通过浙江省新产品鉴定新产品鉴定 南都南都REXREX CC铅炭储能电池铅炭储能电池 通过浙江省鉴定通过浙江省鉴定 鉴定结论鉴定结论 达到达到 国际先进水平国际先进水平 南都铅炭电池已被列入浙江省节能产品目录南都铅炭电池已被列入浙江省节能产品目录 12 南都铅南都铅炭炭电池通过电池通过CE认证 认证 UL认证认证 南都港机用铅炭电池被列为ALABC研发项目 ALABC是国际先进电池组织 代表着国际电池行业的最高技术水平 Development and Test of an Advanced VRLA Battery with Carbon Modified Negative Active Mass for Energy Recovery Applications in Port Cranes and Elevators The Advanced lead Acid Battery Consortium 该技术是中国在超级电池领域的率先突破该技术是中国在超级电池领域的率先突破 现已列入现已列入ALABCALABC 国际铅酸电池 国际铅酸电池 先进联合会 资助先进联合会 资助项目 项目 Project 1315Project 1315 STD1STD1 南都为唯一获批的中国企业 南都为唯一获批的中国企业 14 南都ALABC研发项目 制作了14种方案的电池 每种方案挑选12只电池模拟 集装箱起重机工况进行测试 目前已完成2个大循环测试 同时用专业热分析软件对在 工况下的电池热管理进行研 究 15 型号 型号 6 DFM 75 尺寸 尺寸 L261 W173 H206 重量 重量 25 0kg C20容量 容量 75Ah 6 DFM 125 3 DFM 200 电池型号 额定电压 V 参考重量 Kg 额定容量 C10 Ah 外型尺寸 mm 外壳 材料 长 宽 高 总高 6 DFM 125 12 47 125 355 180 260 265 PP 3 DFM 200 6 36 200 250 125 363 370 ABS 南都现有港机专用铅炭电池产品 16 模拟回收集装箱下降时的能量模拟回收集装箱下降时的能量 测试测试按实际应用工况按实际应用工况2 2倍强度进行 倍强度进行 2C2C充充1515秒 秒 1 7C1 7C放放1515秒秒 循环循环1818万次测试 大于港口三年 万次测试 大于港口三年 1515万万次 使用需求 次 使用需求 南都铅炭南都铅炭电池性能电池性能 能量回收循环能量回收循环 可达可达1818万次以上万次以上 17 模拟起重机转场工况模拟起重机转场工况 80A80A放电放电5min5min 30A30A充电充电15min15min为一个循环 每为一个循环 每20002000个循环进行一次容量判定个循环进行一次容量判定 目前已进行目前已进行2000020000次循环 预计循环寿命在次循环 预计循环寿命在4000040000次 次 按每天转场按每天转场2020次计 电池可使用次计 电池可使用5 5年 年 南都铅炭南都铅炭电池性能电池性能 转场工况循环转场工况循环 港口港口 设备类型设备类型 台数台数 始用时间始用时间 主要功能主要功能 天津港集装箱码头有限公司 轮胎吊 3 2012 3 转场 天津港五洲国际集装箱码头有限公司 轨道吊 1 2012 7 节能 天津港联盟国际集装箱码头有限公司 轮胎吊 1 2012 7 转场 节能 天津港联盟国际集装箱码头有限公司 轮胎吊 2 2013 1 转场 天津太平洋国际集装箱码头有限公司 轮胎吊 1 2013 9 转场 天津港东方海陆集装箱码头有限公司 轮胎吊 1 2013 9 转场 港口应用案例港口应用案例 在天津港和大连港 另有约30台设备准备安装改造 天津港天津港集装箱码头轮胎集装箱码头轮胎吊 转场吊 转场 19 48只只6 DFM 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