赵飞
广州南沙联合集装箱码头有限公司
摘要 随着国内码头起重设备油改电的开展，目前珠三角码头已基本完成RTG油改电工作，在油改电完成后，RTG还需要保留柴油机作为转场过街的动力源，柴油机存在能耗大、利用率低、维护成本高、污染环境的缺点，本文主要介绍RTG全电动化的解决方案。
关键词 港口生产 RTG 全电动化 油改电 环保节能
一、项目背景
轮胎门式起重机（简称“RTG”）“油改电”项目的实施作为一种具有革命性的能源结构的转变，在节能减排、经济效益和社会效益诸方面均取得了巨大成功。
ERTG（油改电后的RTG）转场时需进行市电和柴电转换，转换时照明系统、电控系统和作业系统等都需要进行重启，需耗时等待重启完成。同时，柴油发电机组仅在转场时使用，利用率低下，养护成本高，造成了一定程度上的资源浪费，利用储能介质—电池提供动力的“全电动转场”是目前业界较好的解决方案。
二、方案实现功能介绍
全电动RTG新能源储能系统有效解决了上述问题，该系统可实现如下功能：
1. 转场过街时：ERTG由电池组供电，实现无缝换电过街转场。柴油机转场平均用时25分钟/次,电池组专场平均用时10分钟/次,流程见图1和图2。
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2.ERTG电池电源可支持大车2000M的堆场外行走。
3.ERTG实现零油耗、零排放，市电/柴电无缝切换。
三、系统简介
1、主电路结构与工作原理
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该系统原理：ERTG直流母排由市电整流后的直流和电池组两路电源供电，利用直流电可叠加原理，两路电源在直流母排处并联使用，其中电池组电压<交流整流后直流电压,电池组电压与交流整流后直流电压之间二极管单相导通，防止市电整流出的高电压直接供给电池组，见图3。
在ERTG转场过街时：无市电电源，由动力电池组供电，并由逆变器提供交流电。
ERTG市电工作（在堆场滑触线上工作时）：堆场滑触线电压为交流440V-450V，整流后直流电压为DC622V-636V（电容足够大时直流电为交流电的峰值电压），电池电压满电DC 615V，直流电叠加时由高电压（市电）供电。
2、系统组成和主要器件介绍
系统主要由控制系统、电池组、辅助系统、电池房体灯组成。
表1：系统主要组成部件
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综合表2可以得出，钛酸锂电池具有安全性好、可靠性高、比功率较高、充放电寿命长，单次使用成本最低等优点在对安全性和使用寿命要求较高的RTG上，作为转场动力电池使用非常合适。
电池按照寿命保守计算，SOC使用在50%范围内，电池寿命2万次，寿命期内可用电量为：116.55万kWh（23.31kWh*50000次），每天转场过街2000M（日耗电40kWh，年耗电14600kWh）计算，电池衰减周期约为32年，超过起重机设计寿命。
3、主要程序编写逻辑
起重机PLC与电池系统PLC通讯点较少，可采用点对点通讯，具体方案如下：
1）ERTG给电池系统的信号：
（1）市电供电信号（A）：市电接触器或者柴油机接触器吸合，整机接通市电，输出此信号。
（2）复位信号（B）：直接利用整机原有的复位信号。
（3）控制合信号（C）：直接利用整机原有的控制合信号，必须保证设备在无任何机构动作的情况下，15分钟检测，控制合自动断开。
2）电池系统给ERTG的信号：
（1）电池组供电正常（D）：
当此信号为“1”时，限制起升机构速度为slowdown慢速运行状态，小车和大车机构速度保持原程序；关闭吊具“闭锁指令”。
（2）电池组供电故障（E）：故障指示灯显示报警。
（3）电池组高温报警（F）：故障指示灯显示报警。
（4）电池组供电低电压（G）：当此信号为“1”时，限制大车机构速度为50%慢速运行状态。
（5）保养信号（H）：此信号为“1”时，切断控制合状态，无法进行控制合。
四、结论
目前业内对全电动ERTG的研究基本集中在超级电容器、锂电动力电池、钛酸锂电池这几个方向上。钛酸锂电池对于码头生产而言，其电量一致性、易于维护、安全性、使用寿命等方面对于其它解决方案有一定优势，是现阶段ERTG电动化改造较为理想的解决方案。
参考文献：
[1] 刘晋川，饶立柱，杨瑞等．RTG节能系统的研究与设计[J]．港口装卸，2009（4）：18-21
[2] 胡信国，王殿龙，戴长松．钛酸锂电池[J]．电气技术，2015（2）