基于锂电池的混合动力RTG
中交第二航务工程勘察设计院有限公司
陈
光
1混合动力的兴起
随着全球燃油价格飞涨以及对环保减排要求的
不断提高，对柴油驱动的RTG 进行改造已势在必行。电力驱动的ERTG 技术的发展解决了设备在节
能和环保方面的问题，
但仍存在转场费时、滑触线等电网设备受环境影响较大等缺点。另外，在费用方
面，除了起重机设备改造的直接费用外，还需要花巨资改造或新建电网。
混合动力技术的出现为传统RTG 的改造提供了一种新的选择。特别是对于有些已建成使用的港口，
在已无法布置新的电站和电网的情况下，应用混合动力技术只需对设备本身进行改造，就可达到节能减排的目的，而且最大程度地保留了RTG 转场灵
活的优点［1］
。
2
混合动力RTG 的工作原理
2．1
系统基本原理
混合动力技术就是在柴油发电机的基础上增加1套电气控制系统，将集装箱在下降过程中产生的势能转化为再生电能储存起来，用作下一个循环的
工作动力，
系统结构见图1。改造后的小型发电机组安装在门腿下方，充电放电控制器和能量储蓄单
元置于电气房内
。
图1系统结构
在传统的柴油驱动系统中，柴油机的功率由所
需要的电流峰值决定。而在实际工作中，电流的峰值仅出现在起升加速时，其他时间里柴油机均以较稳定的功率输出，造成了很大的浪费。作为混合动力系统的核心，充电放电控制器控制着能量储蓄单
元的充电和放电。它可以根据起升电机所需要的能量，自动调节能量储蓄单元的输出功率，柴油发电机组只需负担一小部分负载电流，
其余不足的部分由储蓄的电流负担。所以即使处于最大负载时，发电机组的输出功率仍可保持一定，这样就可以大幅减小柴油机的功率。2．2
能量储蓄单元的选择
目前用于混合动力RTG 能量储蓄单元的，主要
有超级电容和锂电池2种。
超级电容在能量储存过程中基本不产生化学反应，因此具有寿命长、充放电时间短等优点。但作为RTG 的能量储蓄单元，超级电容也有较大的弱点，如能量密度低，单位容积的电量存储有限。另外，超级电容
的放电电流不太稳定，作为动力电源难以控制［2］
。锂电池具有储存容量大、放电电流稳定、无污染及安全性能好等优点，是RTG 上理想的能量储蓄单元。目前将锂电池作为能量储蓄单元并且使用得较好的，是日本住友重工研发的混合动力电源系统（Sybrid System ）。整个锂电池系统由几十个电池组成，
每个电池包含8个小供电单元。其特点是单个小供电单元上安装有电池温度和充电量的监测基板，用于监测充电和放电是否过量，并与充放电控制通信。即使在额定起重量的起升状态下，也只需消耗电池的一小部分充放电能力，并且在整个操作过程中电池的功率输出都处于稳定状态，这样就提高了电池的使用寿命。住友重工的实测数据表明，该电池系统的使用寿命可达7．5年，较大地改善了锂电池寿命较短的缺点。
3
效果测试和实际应用
3．1
发电机小型化
以1台1－over －5的混合动力RTG 为例，所需总功率为370kW ，锂电池的输出功率为270kW ，柴油发电机组输出功率为130kW （其中30kW 用作辅助机械电源），相比于单纯柴油驱动系统，发电机组
的所需功率减小了近65%。即使在电池系统发生
故障时，减小后的发电机组也能够在较小的速度下将41t 负载提升至起升上限，也完全可以让起重机安全返回维修场地。
5
3港口装卸2011年第6期（总第200期）
3．2
节能效果
在静止状态、空载、
30t 负载、15t 负载的工况下对搭载了锂电池混合动力的RTG 进行测试，每天测试20h ，平均每小时搬运15次，在3个月内共搬
运22959次，平均燃料节省率在58%左右。具体结果见表1。
表1
使用能耗对比
工况柴油驱动系统/（L ·h －1）
混合动力系统
/（L ·h －1）
节省燃料/%静止状态6．972．9557．1空载9．564．2255．915t 负载12．655．1859．130t 负载
16．86
6．86
59．3
3．3废气排放
常规柴油驱动的RTG 在负载状态下起升时，有
较为明显的黑烟排出，而在装载了混合动力电源后，黑烟的排放明显减少。4结论
（1）混合动力RTG 在保证原有性能和转场灵活的优势的同时，大大减少了能源消耗和环境污染，对港口企业增收节支和加强环保具有积极的意义。
（2）采用锂电池作为能量储存单元，能够将原有柴油发点机组的功率减小近65%，平均节省58%的燃料，具有显著的经济效益。
参考文献
［1］周艳华，施思明，孙金余．混合动力RTG 节能技术
［J ］．港口装卸，2008（5）：31－33．
［2］沈克宇，周超，李志俊，等．基于超级电容的混合动力
起重机能量控制系统的研究［J ］．起重运输机械，2010（11）：65－68．
陈光：430071，武汉市武昌区民主路555号收稿日期：2011－06－17
DOI ：10．3963/j．issn ：1000－8969．2011．06．015
散粮输送PLC 控制系统的设计与实现
中国华粮物流集团北良有限公司
穆春梅
1PLC 网络及设备
北良港散粮输送控制系统采用ROCKWELL 的
ControlLogix5000系列PLC 。目前有2万多个I /O
点，共23个PLC 分站，每个分站有2 6个节点，系统采用ControlNet 冗余网络结构。
PLC 网络拓扑结构见图1。
各PLC 站是根据区域控制原则设置的，相
邻
图1PLC 系统结构框图
PLC 站之间的距离约为200m 。ControlNet 网络以中控室PLC 站为中心分出3个网段，其中第1个网段连接早期的建成项目的PLC 站，即一期、二期系统的PLC 站，
共有30个节点；第2个网段接后期扩建项目的PLC 站，即三期、四期、提升功能、西部廊道PLC 站，共有26个节点；第3个网段接中控室图
6
3Port Operation 2011.No.6（Serial No.200）