賈晨光

（布魯塞爾自由大學(xué)，布魯塞爾 1050）

新能源工程機械特點研究

賈晨光

（布魯塞爾自由大學(xué)，布魯塞爾 1050）

近年來，我國新能源工程機械研究的技術(shù)理念正在逐步形成，部分新能源工程機械設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。本文分析了新能源設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀及制約新能源工程機械設(shè)備發(fā)展的因素，闡述了我國新能源工程機械的發(fā)展特點，勾勒了新能源工程機械的發(fā)展前景，旨在通過把握現(xiàn)代新能源工程機械的特點，推動新能源工程機械的應(yīng)用，實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能減排目標(biāo)，促進人類經(jīng)濟社會與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

新能源；工程機械；節(jié)能減排

1 新能源工程機械概述

1.1 新能源設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

新能源工程機械設(shè)備種類繁多，天然氣機械、電驅(qū)動機械及混合動力機械等是我國新能源機械設(shè)備發(fā)展的代表。目前，我國新能源工程機械研究的技術(shù)理念逐步形成，部分新能源工程機械設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，三一、柳工、山河智能及中聯(lián)等國內(nèi)大型的工程機械企業(yè)均已推出了自己的新能源工程機械設(shè)備。較國家發(fā)達(dá)國家而言，我國新能源工程機械發(fā)展起步較晚，新能源機械的發(fā)展受到多方面因素的影響，在發(fā)展過程中，新能源行業(yè)普遍缺乏統(tǒng)一的制度化標(biāo)準(zhǔn)。國家應(yīng)積極組織人員制定新能源工程機械生產(chǎn)的質(zhì)量控制及關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過制度規(guī)范的方式促進新能源工程機械的發(fā)展[1]。

當(dāng)前，工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中，傳統(tǒng)能源的應(yīng)用出現(xiàn)了一系列問題，能源消耗及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。隨著節(jié)能減排及可持續(xù)發(fā)展理念逐漸深入人心，我國工業(yè)企業(yè)在新能源工程機械設(shè)備方面的研究不斷推進，新能源工程機械立足于社會對清潔能源的需求，進行機械設(shè)備結(jié)構(gòu)及性能的優(yōu)化，有效地踐行了綠色、節(jié)能的發(fā)展理念。

1.2 制約新能源工程機械發(fā)展的因素

電驅(qū)動工程機械設(shè)備具有零污染、不耗油、噪聲污染小的特點，但蓄電池容量較小，造成電動機整體功率存在局限性。蓄電池?zé)o法維持機械設(shè)備的長時間作業(yè)，電驅(qū)動機械設(shè)備在實際應(yīng)用中給企業(yè)作業(yè)帶來不便，因此，電驅(qū)動設(shè)備的應(yīng)用會受到工作場地的制約，其在電源場所中才能正常作業(yè)。

新能源工程機械設(shè)備的推廣是一個漫長的過程，傳統(tǒng)能源在長期的發(fā)展中形成了數(shù)量眾多的能源補給站，但新能源的補給站相對較少。因此，新能源工程機械設(shè)備在應(yīng)用過程中存在能源補給困難造成的設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)問題，天然氣設(shè)備加氣方式局限于槽車與加氣站。我國天然氣配套設(shè)施不夠完善，造成天然氣保存方面的難題，天然氣對存儲環(huán)境的要求較高，由于氣瓶無法保證隔熱，遇到周圍環(huán)境的溫度升高時，瓶內(nèi)的天然氣會逐漸氣化升壓[2]。當(dāng)壓力值達(dá)到極限時就會出現(xiàn)天然氣泄漏的問題，造成資源浪費，給設(shè)備使用企業(yè)帶來安全隱患。

2 新能源工程機械的特點

2.1 新能源工程機械的多樣性

我國機械設(shè)備的種類繁多，不同建設(shè)區(qū)域的具體工況及地理環(huán)境等存在明顯的差異，工程建設(shè)人員為滿足建設(shè)項目的需求，必須采用合適的機械設(shè)備開展作業(yè)，技術(shù)人員依據(jù)工程需要設(shè)計出了不同的機械設(shè)備?，F(xiàn)代新能源機械設(shè)備具有多樣性的特征，我國工程機械制造企業(yè)積極進行技術(shù)研發(fā)，生產(chǎn)出各種各樣的現(xiàn)代化機械設(shè)備，新能源機械設(shè)備的研發(fā)隊伍不斷發(fā)展壯大。

2.1.1 太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用

世界能源危機的到來，推動了現(xiàn)代可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，氣候變化及環(huán)境污染問題帶來了世界能源格局的變化?？稍偕茉淳哂袃α看蟆⑽廴拘〉膬?yōu)勢，水能、太陽能、地?zé)崮?、潮汐能、風(fēng)能及生物質(zhì)能都是可再生能源。可再生能源應(yīng)用于工程機械中，是實現(xiàn)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、促進經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。太陽能是一種很清潔能源，避免了傳統(tǒng)化石能源使用中造成的環(huán)境污染問題，利用太陽能發(fā)電，提高了資源利用率。

光伏裝機容量的推廣與應(yīng)用，促進了我國政府光伏政策的完善，我國光伏電裝機容量呈現(xiàn)出不斷增長的態(tài)勢，光伏設(shè)備的使用是現(xiàn)代新能源工程機械設(shè)備應(yīng)用的典型代表[3]。在政府政策支持及技術(shù)進步的推動下，我國光伏產(chǎn)業(yè)進入了新的發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善，光伏電池材料及相關(guān)組件的質(zhì)量得到明顯提高。建設(shè)光伏及灘涂光伏是兩種主要的光伏電機裝置，灘涂光伏在集中開發(fā)模式下與風(fēng)電項目結(jié)合實現(xiàn)了分光互補發(fā)電。在電力企業(yè)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，依據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能，人們將其分為可調(diào)試與不可調(diào)試兩種。不可調(diào)試系統(tǒng)中未設(shè)置蓄電池組，系統(tǒng)集成度高，結(jié)構(gòu)相對簡單，系統(tǒng)的安裝及調(diào)試環(huán)節(jié)簡便，其工作原理為通過對系統(tǒng)中逆變器的控制，將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電并將其輸入公共電網(wǎng)，應(yīng)維修或者公共電網(wǎng)故障而需要停止供電時，系統(tǒng)會自動停止供電，光伏供電機械設(shè)備降低了企業(yè)的運維成本。

含大型光伏電站的電力系統(tǒng)中，調(diào)度中心依據(jù)有功需求調(diào)整光伏電站的出力狀態(tài)，并網(wǎng)逆變器及光伏電站系統(tǒng)的無功補償裝置間相互協(xié)調(diào)，保證了電網(wǎng)的安全運行，提高了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.1.2 LNG工程機械的應(yīng)用

工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用天然氣作為燃料，液化天然氣（LNG）及壓縮天然氣（CNG）是工業(yè)企業(yè)中普遍應(yīng)用的兩種天然氣。LNG采用壓縮、冷凝的手段，在低溫狀態(tài)下液化后進入工業(yè)生產(chǎn)。CNG通過天然氣加壓的方式，將其以氣態(tài)的方式存儲在容器中，其與管道天然氣的成分相同。新能源工程機械的應(yīng)用中，通常以1:3的比例配置CNG與LNG，保障發(fā)動機高效運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了節(jié)約能源的目標(biāo)。新能源研究中，我國的自主品牌機械研究取得了重要的成就。例如，我國研發(fā)出了LNG裝載機，與傳統(tǒng)的柴油機相比，其使用過程中排放的污染物較少，造成的能源消耗也較小，是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排的典范。

2.1.3 雙動力工程機械的應(yīng)用

與傳統(tǒng)單一動力的機械不同，新能源雙動力工程機械中配置有兩個動力機，其使用的能源也不同，一臺以柴油供能的方式運作，一臺利用交流電實現(xiàn)供能，很好地適應(yīng)了工作環(huán)境的要求。國外創(chuàng)造了一種雙動力的移動篩分機，利用柴油發(fā)動將機械設(shè)備移至施工現(xiàn)場，有效地節(jié)約了能源，滿足了人們工作的需要。山重建機制造的GC58DP-8 雙動力挖掘機采用上述原理，利用220 V及380 V電網(wǎng)工作，有效地節(jié)省了電源，降低了作業(yè)噪音，設(shè)備運行中對人力、資金的要求較低，在遠(yuǎn)離電源設(shè)備的作業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

2.1.4 風(fēng)車田技術(shù)的進步

電力平衡發(fā)展中，風(fēng)電具有重要的地位。在風(fēng)電場中，通過安裝許多風(fēng)力機組并網(wǎng)發(fā)電的方式建立起來的風(fēng)車田，是現(xiàn)代工業(yè)供電的典型模式。風(fēng)車田裝機采用技術(shù)先進的中型機組，配合發(fā)電機并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機組進行發(fā)電，其單機容量較大，設(shè)備性能可靠，實現(xiàn)了風(fēng)電資源的開發(fā)利用。我國風(fēng)力發(fā)電機組的數(shù)量持續(xù)增加，總裝機容量也不斷增加。隨著技術(shù)的進步及政府政策的支持，風(fēng)車田建設(shè)在工業(yè)化發(fā)電中發(fā)揮著重要的作用，避免了化石燃料造成的資源浪費及環(huán)境污染問題。風(fēng)能作為一種可再生能源而被廣泛應(yīng)用，我國風(fēng)車田建設(shè)是現(xiàn)代經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

2.2 新能源工程機械的低碳環(huán)保性

工業(yè)企業(yè)為我國經(jīng)濟的發(fā)展做出了重大的貢獻，但在工業(yè)化發(fā)展過程中，企業(yè)的生產(chǎn)、制造環(huán)節(jié)造成了嚴(yán)重的資源浪費及環(huán)境污染問題。機械設(shè)備制造環(huán)節(jié)產(chǎn)生的二氧化碳、二氧化硫及粉塵、微粒等造成嚴(yán)重的空氣污染，電力企業(yè)技術(shù)的落后造成機械生產(chǎn)環(huán)節(jié)嚴(yán)重的資源浪費，傳統(tǒng)變電站運行下，落后的電纜技術(shù)等造成了電能輸送環(huán)節(jié)的電力浪費。電力企業(yè)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，有效地節(jié)約了煤炭資源，減少了煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的有毒氣體排放，降低了能源的消耗。汽車行業(yè)使用的天然氣發(fā)動機，較傳統(tǒng)的柴油機設(shè)備而言，減少了20%的二氧化碳排放量，而二氧化硫的排放減少了70%?，F(xiàn)代電驅(qū)動機械采用電源設(shè)備或者蓄電池提供動力，實現(xiàn)了零排放，有效地減少了噪聲污染。與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機機械相比，混合動力機械節(jié)約了20%的燃油，使用過程中的污染物排放量也明顯減少。

3 新能源工程機械設(shè)備的應(yīng)用前景

隨著技術(shù)的不斷進步，新能源工程機械的種類不斷增多，在長期的發(fā)展研究中，設(shè)計人員依據(jù)不同工作場景及環(huán)境的需要，設(shè)計出了滿足工業(yè)企業(yè)發(fā)展的多種工程機械設(shè)備，傳統(tǒng)發(fā)動機驅(qū)動下的工程機械設(shè)備逐漸被大功率馬達(dá)的電驅(qū)動工程機械設(shè)備所代替。例如，典型的JCM 921D（電動）挖掘機采用電網(wǎng)提供的電能作為動力源，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柴油機，向外輸出功率，電動工程機械設(shè)備節(jié)能效果好，運作過程中產(chǎn)生的噪聲污染較小[4]，實現(xiàn)了零排放，該機械在隧道、港口及城市建設(shè)的電源場所被廣泛應(yīng)用。電力企業(yè)常會出現(xiàn)外接電源供用不夠的情況，雙動力工程機械的應(yīng)用有效解決了這個問題。隨著天然氣機械的普及應(yīng)用，加氣站的設(shè)立密度發(fā)生了變化，在我國市區(qū)或郊區(qū)的拌合站，周圍存在較多的天然氣站。天然氣設(shè)備在節(jié)能減排方面具有獨特的優(yōu)勢，天然氣作為主要的新型能源在機械工程中被廣泛應(yīng)用。例如，人們已經(jīng)開始采用天然氣機械進行作業(yè)，如天然氣裝載車、天然氣攪拌車及天然氣泵車等。但是，在偏遠(yuǎn)地域，由于加氣設(shè)備、運輸條件及加氣站數(shù)量等多方面因素的影響，天然氣機械無法推廣應(yīng)用。

我國在新能源工程機械研究中取得了一定的成果，隨著技術(shù)的不斷進步及社會的發(fā)展，政府在發(fā)展新能源工程機械方面制定了相關(guān)政策，未來企業(yè)在新能源機械的應(yīng)用與開發(fā)方面將加大資金投入。我國應(yīng)借鑒發(fā)達(dá)國家新能源工程機械的技術(shù)與經(jīng)驗，建立完善的新能源機械產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)關(guān)鍵零部件的自主生產(chǎn)。政府應(yīng)制定更多的激勵政策，促使現(xiàn)代企業(yè)積極應(yīng)用新能源工程機械，將節(jié)能減排作為企業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)。

4 結(jié)語

隨著技術(shù)的進步及傳統(tǒng)能源設(shè)備應(yīng)用下環(huán)境問題的不斷惡化，新能源工程機械設(shè)備的研究與應(yīng)用進入新的發(fā)展階段?，F(xiàn)代新能源工程機械設(shè)備具有多樣化的特征，其結(jié)構(gòu)及性能不斷優(yōu)化，有助于現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)，新能源工程機械的應(yīng)用與推廣是促進人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

1 章崇任.新能源工程機械特點分析[J].建筑機械，2009，（15）：90-92.

2 蘇兆杰，唐向陽，王保森.淺談幾種新能源工程機械特點及發(fā)展[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理，2014，（3）：65-67.

3 侯林帥.新能源工程機械特點研究[J].中國設(shè)備工程，2017，（3）：133-134.

4 邱 瑞.淺談幾種新能源工程機械特點及發(fā)展[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017，（11）：52.

Research on Mechanical Characteristics of New Energy Engineering

Jia Chenguang
(Vrije Universitiet Brussel, Brussels 1050, Belgium)

In recent years, China's new energy engineering machinery research technology concept is gradually formed,some new energy engineering machinery and equipment has achieved industrial development.This paper analyzes the present situation of the application of new energy equipment and the factors restricting the development of new energy engineering machinery and equipment, this paper expounds the development of new energy engineering characteristic, put forward the prospects of the development of new energy engineering machinery, aims to grasp the characteristics of modern new energy engineering machinery, to promote the application of new energy engineering machinery, realize the goal of energy conservation and emissions reduction in the production of industrial enterprises, to promote coordinated development of human economic and social and natural environment.

new energy; engineering machinery; energy saving

F426.4

A

1008-9500(2017)09-0096-03

2017-07-14

賈晨光（1994-），男，陜西西安人，碩士研究生在讀，研究方向：機械電子工程、能源與動力、電廠機組設(shè)備相關(guān)技術(shù)。