兗州中材對純電動寬體車在德安萬年青石灰石礦山進行了一年的應(yīng)用實踐。10輛純電礦車完成了339萬噸礦石的運輸任務(wù)，每噸礦石的運輸電耗僅0.032kWh，成本只有燃油車的4%。電動礦車的重載下坡電能回饋是實現(xiàn)該節(jié)能效果的主要技術(shù)手段。電動車每往返一趟耗電量僅1kWh，充電一次可連續(xù)運行2-3天，快充電池每次充電平均耗時不足30分鐘。通過該批快充電動車使用，德安萬年青石灰石礦山一年來減少柴油消耗30.51萬升、減碳219噸，體現(xiàn)了先進綠色設(shè)備帶來的經(jīng)濟和社會效益。

一、前言

生態(tài)環(huán)境的保護和經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展是辯證統(tǒng)一、相輔相成的，建設(shè)綠色礦山不僅可以滿足人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要，而且可以推動實現(xiàn)更高質(zhì)量、更有效率、更加公平、更可持續(xù)、更為安全的發(fā)展。

“綠水青山就是金山銀山”--兗州中材為積極推動國家綠色礦山建設(shè)，在德安萬年青石灰?guī)r礦山開采項目中，選購了10輛超快充純電動寬體自卸車，用于礦石的運輸和山皮土排運。這批車輛由湖州宏威新能源汽車有限公司開發(fā)生產(chǎn)，配備了微宏動力先進的145kWh快充動力電池、額定功率430kW的雙電機及法士特礦山專用自動檔變速箱。自2021年5月正式投入運營，迄今已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定運行了一年時間。

二、運行總結(jié)

1. 運量與能耗成本

自2021年5月到2022年4月，完成了339萬噸的礦石運輸作業(yè)，此外還進行了排土作業(yè)9000余車次。

純電動寬體車礦石運輸?shù)缆窞榭蛰d上坡，重載下坡。路線和坡度如下圖所示。

礦石運輸?shù)倪\距平均約1.5公里，海拔落差約平均85米，平均坡度約5.6%。純電動車輛在下坡時，可以利用電機的反拖力進行制動，在不消耗剎車片的同時，回收可觀的電能。因此可以大大節(jié)約能量消耗。

排土作業(yè)為平路運輸，占比較少。

礦石運輸路況主要分為兩個平臺：

435平臺作業(yè)

450平臺作業(yè)

一年時間，完成總運量339萬噸，總耗電107938kWh。平均每噸礦石耗電量0.032kWh。按照0.7元/kWh電價計算，每噸礦石的運輸成本約2.24分錢。

2021年5月至2022年4月，每個月的平均運輸量和平均單耗如下圖所示。

2.電動礦車節(jié)能分析

在本項目礦石運輸?shù)淖鳂I(yè)路線上，滿載約90噸的車輛下坡時，勢能轉(zhuǎn)換為機械能并通過電機發(fā)電，發(fā)出來的電經(jīng)過交流-直流變換后儲存進了動力電池。這個過程稱為“能量回饋”，它同時又實現(xiàn)了車輛的制動，幾乎完全避免了剎車片的損耗。以某一趟運輸為例，空車從卸料點到上料點上坡，消耗了14.5度電；滿載后從上料點回到卸料點，電池電量增加了15.1度電。這一次往返一趟里程3.3KM，耗電- 0.6度，即電池電量反而多出來0.6度電。

這個過程可以理解為礦石的勢能被轉(zhuǎn)換成了電能，用于運輸過程的能耗。由于礦石的勢能是來自于大自然，因此這部分回饋的電能屬于零碳的“綠電”。根據(jù)實踐經(jīng)驗，影響電耗或者能量回收的因素包括：

道路的平均坡度。經(jīng)驗值，平均坡度達(dá)到6-7%時，能夠?qū)崿F(xiàn)“0”電耗。此時重載下坡回饋的電量和空車上坡消耗的電量打平，實現(xiàn)類似“永動機”的效果。在此工況下，即便車輛配備小容量的電池（本項目的電池容量為145kWh），車輛充一次電也能夠連續(xù)工作2-7天。

電池接受回饋的能力。純電動寬體車，配備了額定功率430kW、峰值功率550kW的電機，滿載90噸下坡時，觀測到的電機發(fā)電電流（直流側(cè)）最大可達(dá)780A。如果電池不能接受這么大的電流，車輛必然表現(xiàn)為電制動力不夠，需要使用機械剎車來補充制動。這不僅增大了車輛運輸?shù)碾姾�，也增加了剎車片的磨損。本項目使用的145kWh快充動力電池，最大充電電流可達(dá)800A，能夠最大限度地實現(xiàn)電能的回饋，從而表現(xiàn)出了極低的電耗。

路面因素。硬化路面、碎石路面、松軟的土路面，其電耗依次增加。特別地，在雨天濕滑時，無論哪種路面都會表現(xiàn)為電耗的增加。

駕駛因素。熟練操作電動車的駕駛員，能夠完全通過電緩速手柄良好地控制下坡的車速，盡量避免使用機械剎車。反之，深踩氣剎的駕駛習(xí)慣將顯著增加電耗。

其它因素。冬季駕駛室取暖、夏季開空調(diào)，以及夏季動力電池的冷卻系統(tǒng)工作，都增加了電耗。雖然其功率看似不大（<3kW），但是相比往返一趟僅1kWh的行駛電耗，這部分電耗比例還是相當(dāng)可觀的。

萬年青水泥德安石礦代表了典型的砂石骨料礦的運輸特點，即屬于重載下坡工況，非常適合投入純電動礦車來滿足經(jīng)濟性要求；兗州中材通過對不同運輸平臺一年來的作業(yè)能耗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：最好的經(jīng)濟性來源于對勢能的回收效率—即勢能的利用率越高，能量回收能力越好，經(jīng)濟性越好。

3. 純電動礦車的出勤率和可靠性

項目現(xiàn)場投入車輛數(shù)為10輛，配備10名司機，基本為單班生產(chǎn)，除去司機休息天數(shù)，車輛的出勤率超過了98.5%（含排土作業(yè)）。

10臺純電動寬體自卸車在運營期間，經(jīng)歷了春季的潮濕泥濘，夏季的高溫濕熱，以及秋季的強風(fēng)暴雨，冬天的低溫，未出現(xiàn)安全隱患。穩(wěn)定性良好，尤其是電氣穩(wěn)定性表現(xiàn)優(yōu)秀。

4、快速充電的特點

該批車輛配備的動力電池，是微宏動力系統(tǒng)（湖州）有限公司生產(chǎn)，除了接受能量回饋的能力強之外，最大的特點是充電快、充電時間短。這更進一步提高了運輸單位的生產(chǎn)效率。

隨即選取了11月份幾次典型的充電記錄：

從記錄上看，每次充電時間從13分鐘—32分鐘不等，平均值在20分鐘左右。相對比常規(guī)1小時左右的充電時間，該充電效率給生產(chǎn)帶來了一定的便利性，并提高了車輛的出勤效率，增加了單車的產(chǎn)量。

5、售后服務(wù)保障

新能源礦車是一個技術(shù)相對復(fù)雜的綜合性新產(chǎn)品，為了完成礦山的生產(chǎn)任務(wù)，需要嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的售后服務(wù)來保障。為此項目現(xiàn)場設(shè)立了備品備件倉庫，包括消耗品、電氣部件以及專業(yè)的檢測工具，以便及時解決車輛的使用中遇到的問題。充分的備件支持、良好的運維管理，使得純電動寬體礦車的運輸任務(wù)得以順利開展。

整車備件

專業(yè)工具

消耗品備件

三、總結(jié)

建設(shè)綠色礦山是新形勢下保證礦業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的必由之路，綠色礦山建設(shè)是礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與經(jīng)濟社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護相協(xié)調(diào)的重要舉措。兗州中材本著積極推進綠色礦山建設(shè)目標(biāo)，遵循科技進步、改進采礦運輸工藝，結(jié)合砂石骨料礦區(qū)特點，不斷提高能源利用水平和環(huán)境保護水平。

針對自身砂石骨料礦區(qū)環(huán)境和作業(yè)條件，兗州中材一期投入了10臺湖州宏威新能源設(shè)計生產(chǎn)的純電動礦車，在德安萬年青礦區(qū)穩(wěn)定、高效地運行了一年，完成339萬噸礦石運輸，每噸運輸成本僅2.24分錢。純電動車輛出勤率超過98.5%,表現(xiàn)出了“30分鐘短時充電，數(shù)天長時運行”的良好效果，在提高能源效率、保護礦山環(huán)境、提升駕駛員操控便捷性、控制使用成本以及車輛數(shù)字化管控等方面均取得了長足的進步。

在減排方面，純電動寬體自卸車依靠電力驅(qū)動，10輛車一年運輸339萬噸礦石，直接減少燃油消耗約30.51萬升，對應(yīng)減少如下的各類污染物排放量：

未來，德安礦區(qū)要增加產(chǎn)能到600萬噸，由此純電動寬體礦車將助力實現(xiàn)上述污染物減排量翻番。

純電動礦車的投運響應(yīng)了國家“兩山文化”的理念，兗州中材建設(shè)有限公司以發(fā)展綠色礦業(yè)、建設(shè)綠色礦山，以資源合理利用、節(jié)能減排、保護生態(tài)環(huán)境和促進礦地和諧為主要目標(biāo)，以開采方式科學(xué)化、資源利用高效化、企業(yè)管理規(guī)范化、生產(chǎn)工藝環(huán)保化、礦山環(huán)境生態(tài)化為基本要求，將綠色礦業(yè)理念貫穿于礦產(chǎn)資源開發(fā)利用全過程；因地制宜推行循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，實現(xiàn)資源開發(fā)的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為轉(zhuǎn)變單純以消耗資源、破壞生態(tài)為代價的開發(fā)利用方式提供了現(xiàn)實途徑；為砂石骨料行業(yè)摸索出了堅實可行的綠色方案。