一、技術名稱:混合動力交流傳動調車機車技術
二、技術所屬領域及適用范圍:交通行業 各鐵路站、場(段)及地鐵、城軌、冶金、石化、煤礦、電廠、港口等內部鐵路的調車作業
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
在我國鐵路站、場承擔調車任務的內燃機車(調車內燃機車),以及在鋼鐵、石化、煤炭、電廠、港口、碼頭等工礦企業內部承擔鐵路運輸任務的內燃機車(工礦內燃機車),由于其工作的特殊性,柴油機滿負荷工作時間只占10%左右,約30%的工作時間處于空載,且柴油機頻繁地處于交變工作狀態,在整個工作期間的平均使用功率只有額定功率的1/3-1/2,其動力潛能得不到充分發揮,柴油浪費比較嚴重,且排放的廢氣污染環境。承擔調車任務的內燃機車和工礦內燃機車一般運行在城市、工廠、碼頭等人員稠密區,降低排放對城市尾氣減排具有重要意義。目前應用該技術可實現節能量2萬tce/a,CO2減排約5萬t/a。
四、技術內容
1.技術原理
混合動力交流傳動調車機車的動力是由較小的柴油發電機組和大功率蓄電池共同組成,牽引和輔助裝置全部采用交流電機驅動,調車作業時既可以用柴油機發電機組供電,也可以用蓄電池組供電或兩者同時供電,節能效果顯著。
2.關鍵技術
(1)多能源動力總成控制及再生制動能量回收技術;
(2)整車集成和整車控制策略優化匹配技術;
(3)蓄電池組及能量管理系統技術;
(4)牽引變流控制系統技術。
3.工藝流程
混合動力交流傳動調車機車原理見圖1。
圖1 混合動力交流傳動調車機車原理簡圖
五、主要技術指標
1.裝車功率為柴油發電機組600kW,牽引蓄電池組550kW;
2.機車整備重量92t;
3.通過最小曲線半徑70m,機車最大運用速度80km/h;
4.起動牽引力大于50kN,持續牽引力大于210kN;
5.整車牽引性能提高20%-30%;
6.節約柴油可達30%-40%。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
該技術于2012年10月通過四川省科技廳組織的科技成果鑒定;旌蟿恿夹g
在世界范圍內都屬于比較前沿技術,在國外,只有加拿大開始生產系列混合動力機
車;在我國,混合動力汽車和純電動汽車已日益得到推廣應用,而在鐵路機車領域,具有良好節油減排效果的混合動力機車將是鐵路機車發展的趨勢。目前,該技術已 在資陽晨風天勤有限公司、武鋼股份有限公司得到應用,節能效果顯著。
七、典型應用案例
典型案例 典型用戶:南車資陽機車有限公司、武鋼股份有限公司
技術提供單位:南車株洲電力機車有限公司
建設規模:年產100臺功率為1150kW的混合動力系列機車。主要技改內容:建設混合動力機車生產線,建立混合動力系列機車的配套體系,主要設備包括鋼板 預處理生產線、輪對電機試驗臺、數控折彎機、變流系統試驗臺、車載微機控制系
統試驗臺、數控外圓磨床(車軸)、數控車輪車床、自動輪對壓裝機、三坐標劃線儀、構架組焊工裝、三坐標測量機、1000t油壓機等。節能技改投資額10000萬元,建設期4年。100臺機車投入運營,每年可節能8100tce,單臺機車年節能經濟效益為50萬元,單臺機車增量投資的回收期年約2年。
八、推廣前景及節能減排潛力
目前,中國僅鐵路站場和工礦企業的內燃調車機車就達數千臺,如果全部更新為混合動力機車,將產生較大的節能經濟效益。預計未來5年,混合動力機車可推廣2000臺,約占全國調車市場的10%,形成的節能能力約為16萬tce,年減排能力42萬tCO2。
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