新能源工程机械特点研究

贾晨光

（布鲁塞尔自由大学，布鲁塞尔 1050）

新能源工程机械特点研究

贾晨光

（布鲁塞尔自由大学，布鲁塞尔 1050）

近年来，我国新能源工程机械研究的技术理念正在逐步形成，部分新能源工程机械设备已经实现了产业化发展。本文分析了新能源设备的应用现状及制约新能源工程机械设备发展的因素，阐述了我国新能源工程机械的发展特点，勾勒了新能源工程机械的发展前景，旨在通过把握现代新能源工程机械的特点，推动新能源工程机械的应用，实现工业企业生产的节能减排目标，促进人类经济社会与自然环境的协调发展。

新能源；工程机械；节能减排

1 新能源工程机械概述

1.1 新能源设备应用现状

新能源工程机械设备种类繁多，天然气机械、电驱动机械及混合动力机械等是我国新能源机械设备发展的代表。目前，我国新能源工程机械研究的技术理念逐步形成，部分新能源工程机械设备已经实现了产业化发展，三一、柳工、山河智能及中联等国内大型的工程机械企业均已推出了自己的新能源工程机械设备。较国家发达国家而言，我国新能源工程机械发展起步较晚，新能源机械的发展受到多方面因素的影响，在发展过程中，新能源行业普遍缺乏统一的制度化标准。国家应积极组织人员制定新能源工程机械生产的质量控制及关键技术标准，通过制度规范的方式促进新能源工程机械的发展[1]。

当前，工业企业生产中，传统能源的应用出现了一系列问题，能源消耗及环境污染问题日益严重。随着节能减排及可持续发展理念逐渐深入人心，我国工业企业在新能源工程机械设备方面的研究不断推进，新能源工程机械立足于社会对清洁能源的需求，进行机械设备结构及性能的优化，有效地践行了绿色、节能的发展理念。

1.2 制约新能源工程机械发展的因素

电驱动工程机械设备具有零污染、不耗油、噪声污染小的特点，但蓄电池容量较小，造成电动机整体功率存在局限性。蓄电池无法维持机械设备的长时间作业，电驱动机械设备在实际应用中给企业作业带来不便，因此，电驱动设备的应用会受到工作场地的制约，其在电源场所中才能正常作业。

新能源工程机械设备的推广是一个漫长的过程，传统能源在长期的发展中形成了数量众多的能源补给站，但新能源的补给站相对较少。因此，新能源工程机械设备在应用过程中存在能源补给困难造成的设备无法正常运转问题，天然气设备加气方式局限于槽车与加气站。我国天然气配套设施不够完善，造成天然气保存方面的难题，天然气对存储环境的要求较高，由于气瓶无法保证隔热，遇到周围环境的温度升高时，瓶内的天然气会逐渐气化升压[2]。当压力值达到极限时就会出现天然气泄漏的问题，造成资源浪费，给设备使用企业带来安全隐患。

2 新能源工程机械的特点

2.1 新能源工程机械的多样性

我国机械设备的种类繁多，不同建设区域的具体工况及地理环境等存在明显的差异，工程建设人员为满足建设项目的需求，必须采用合适的机械设备开展作业，技术人员依据工程需要设计出了不同的机械设备。现代新能源机械设备具有多样性的特征，我国工程机械制造企业积极进行技术研发，生产出各种各样的现代化机械设备，新能源机械设备的研发队伍不断发展壮大。

2.1.1 太阳能光伏发电的应用

世界能源危机的到来，推动了现代可再生能源产业的发展，气候变化及环境污染问题带来了世界能源格局的变化。可再生能源具有储量大、污染小的优势，水能、太阳能、地热能、潮汐能、风能及生物质能都是可再生能源。可再生能源应用于工程机械中，是实现现代产业优化升级、促进经济发展的关键环节。太阳能是一种很清洁能源，避免了传统化石能源使用中造成的环境污染问题，利用太阳能发电，提高了资源利用率。

光伏装机容量的推广与应用，促进了我国政府光伏政策的完善，我国光伏电装机容量呈现出不断增长的态势，光伏设备的使用是现代新能源工程机械设备应用的典型代表[3]。在政府政策支持及技术进步的推动下，我国光伏产业进入了新的发展阶段，产业链不断完善，光伏电池材料及相关组件的质量得到明显提高。建设光伏及滩涂光伏是两种主要的光伏电机装置，滩涂光伏在集中开发模式下与风电项目结合实现了分光互补发电。在电力企业并网光伏发电系统中，依据系统的结构及功能，人们将其分为可调试与不可调试两种。不可调试系统中未设置蓄电池组，系统集成度高，结构相对简单，系统的安装及调试环节简便，其工作原理为通过对系统中逆变器的控制，将光伏电池产生的直流电转换为交流电并将其输入公共电网，应维修或者公共电网故障而需要停止供电时，系统会自动停止供电，光伏供电机械设备降低了企业的运维成本。

含大型光伏电站的电力系统中，调度中心依据有功需求调整光伏电站的出力状态，并网逆变器及光伏电站系统的无功补偿装置间相互协调，保证了电网的安全运行，提高了电力企业的经济效益。

2.1.2 LNG工程机械的应用

工业生产中普遍使用天然气作为燃料，液化天然气（LNG）及压缩天然气（CNG）是工业企业中普遍应用的两种天然气。LNG采用压缩、冷凝的手段，在低温状态下液化后进入工业生产。CNG通过天然气加压的方式，将其以气态的方式存储在容器中，其与管道天然气的成分相同。新能源工程机械的应用中，通常以1:3的比例配置CNG与LNG，保障发动机高效运转，实现了节约能源的目标。新能源研究中，我国的自主品牌机械研究取得了重要的成就。例如，我国研发出了LNG装载机，与传统的柴油机相比，其使用过程中排放的污染物较少，造成的能源消耗也较小，是现代工业企业节能减排的典范。

2.1.3 双动力工程机械的应用

与传统单一动力的机械不同，新能源双动力工程机械中配置有两个动力机，其使用的能源也不同，一台以柴油供能的方式运作，一台利用交流电实现供能，很好地适应了工作环境的要求。国外创造了一种双动力的移动筛分机，利用柴油发动将机械设备移至施工现场，有效地节约了能源，满足了人们工作的需要。山重建机制造的GC58DP-8 双动力挖掘机采用上述原理，利用220 V及380 V电网工作，有效地节省了电源，降低了作业噪音，设备运行中对人力、资金的要求较低，在远离电源设备的作业中被广泛应用。

2.1.4 风车田技术的进步

电力平衡发展中，风电具有重要的地位。在风电场中，通过安装许多风力机组并网发电的方式建立起来的风车田，是现代工业供电的典型模式。风车田装机采用技术先进的中型机组，配合发电机并网的风力发电机组进行发电，其单机容量较大，设备性能可靠，实现了风电资源的开发利用。我国风力发电机组的数量持续增加，总装机容量也不断增加。随着技术的进步及政府政策的支持，风车田建设在工业化发电中发挥着重要的作用，避免了化石燃料造成的资源浪费及环境污染问题。风能作为一种可再生能源而被广泛应用，我国风车田建设是现代经济社会可持续发展的重要措施。

2.2 新能源工程机械的低碳环保性

工业企业为我国经济的发展做出了重大的贡献，但在工业化发展过程中，企业的生产、制造环节造成了严重的资源浪费及环境污染问题。机械设备制造环节产生的二氧化碳、二氧化硫及粉尘、微粒等造成严重的空气污染，电力企业技术的落后造成机械生产环节严重的资源浪费，传统变电站运行下，落后的电缆技术等造成了电能输送环节的电力浪费。电力企业的风力发电系统，有效地节约了煤炭资源，减少了煤炭燃烧过程中产生的有毒气体排放，降低了能源的消耗。汽车行业使用的天然气发动机，较传统的柴油机设备而言，减少了20%的二氧化碳排放量，而二氧化硫的排放减少了70%。现代电驱动机械采用电源设备或者蓄电池提供动力，实现了零排放，有效地减少了噪声污染。与传统的内燃机机械相比，混合动力机械节约了20%的燃油，使用过程中的污染物排放量也明显减少。

3 新能源工程机械设备的应用前景

随着技术的不断进步，新能源工程机械的种类不断增多，在长期的发展研究中，设计人员依据不同工作场景及环境的需要，设计出了满足工业企业发展的多种工程机械设备，传统发动机驱动下的工程机械设备逐渐被大功率马达的电驱动工程机械设备所代替。例如，典型的JCM 921D（电动）挖掘机采用电网提供的电能作为动力源，代替传统的柴油机，向外输出功率，电动工程机械设备节能效果好，运作过程中产生的噪声污染较小[4]，实现了零排放，该机械在隧道、港口及城市建设的电源场所被广泛应用。电力企业常会出现外接电源供用不够的情况，双动力工程机械的应用有效解决了这个问题。随着天然气机械的普及应用，加气站的设立密度发生了变化，在我国市区或郊区的拌合站，周围存在较多的天然气站。天然气设备在节能减排方面具有独特的优势，天然气作为主要的新型能源在机械工程中被广泛应用。例如，人们已经开始采用天然气机械进行作业，如天然气装载车、天然气搅拌车及天然气泵车等。但是，在偏远地域，由于加气设备、运输条件及加气站数量等多方面因素的影响，天然气机械无法推广应用。

我国在新能源工程机械研究中取得了一定的成果，随着技术的不断进步及社会的发展，政府在发展新能源工程机械方面制定了相关政策，未来企业在新能源机械的应用与开发方面将加大资金投入。我国应借鉴发达国家新能源工程机械的技术与经验，建立完善的新能源机械产业链，实现关键零部件的自主生产。政府应制定更多的激励政策，促使现代企业积极应用新能源工程机械，将节能减排作为企业发展的重要目标。

4 结语

随着技术的进步及传统能源设备应用下环境问题的不断恶化，新能源工程机械设备的研究与应用进入新的发展阶段。现代新能源工程机械设备具有多样化的特征，其结构及性能不断优化，有助于现代工业企业节能减排目标的实现，新能源工程机械的应用与推广是促进人类社会可持续发展的重要途径。

1 章崇任.新能源工程机械特点分析[J].建筑机械，2009，（15）：90-92.

2 苏兆杰，唐向阳，王保森.浅谈几种新能源工程机械特点及发展[J].建设机械技术与管理，2014，（3）：65-67.

3 侯林帅.新能源工程机械特点研究[J].中国设备工程，2017，（3）：133-134.

4 邱 瑞.浅谈几种新能源工程机械特点及发展[J].山东工业技术，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

贾晨光（1994-），男，陕西西安人，硕士研究生在读，研究方向：机械电子工程、能源与动力、电厂机组设备相关技术。