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機場特種車輛“油改電”項目實施詳細說明

2019-12-20 15:19 性質:轉載 作者:陳江岸 來源:民航新型智庫
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2015年3月10日,民航局節能減排重點工作之一的機場地面特種車輛“油改電”專項試點工作正式啟動,確定了六個試點機場。2017年6月民航局在成都機場組織召開地面車...

2015年3月10日,民航局節能減排重點工作之一的機場地面特種車輛“油改電”專項試點工作正式啟動,確定了六個試點機場。2017年6月民航局在成都機場組織召開地面車輛“油改電”專項工作集中調研會,總結試點機場工作經驗。2018年9月民航局印發《民航貫徹落實<打贏藍天保衛戰三年行動計劃>工作方案》后,機場車輛”油改電“項目進入推廣階段,本文就機場特種車輛“油改電”項目實施以來的相關情況進行說明,主要包括該項目重要意義的實際體現、技術應對、存在的問題及“油改電”產品的后續發展方向等,主要目的是給民航局、機場、航空公司的節能減排部門提供一些該項目推廣工作中的實際情況,尤其是從技術層面提供一些分析和說明,也希望本文對機場車輛“油改電”項目的推廣有積極的意義。 

一、機場車輛“油改電”項目重要意義的實際體現

1. 以下車輛受到操作者的極大歡迎,表示:有“電車”絕不用“油車”

說明:這兩種車的柴油版車型排出的尾氣對操作者的污染是直接和明顯的,例如:散裝貨物裝載機在裝卸貨物時,操作人員正好在車的尾部,離尾氣排放口很近,操作人員被尾氣熏得苦不堪言,所以這種車是行業最先電動化的產品,香港機場早在15年前就電動化該車了,現在國內凡采購電動車輛的機場都采購并使用了該款電動車,操作人員反映,工作期間沒有尾氣污染了,不用戴口罩了!有“電車”絕不用“油車”了!同樣,集裝貨物裝載機在裝卸貨物時,雖然操作者在車輛上部進行操作,但也是純露天的,沒有駕駛室,柴油機的排煙口就在下方,排出的尾氣往上飄,操作人員也是被尾氣熏的苦不堪言,香港機場早在10年前就電動化該車了,現在國內也陸續有機場采購并使用了該款電動車,操作人員也表示有“電車”就不用“油車”,因為沒有尾氣污染了!工作環境好多了!

2. 以下車輛受到旅客的極大歡迎,表示:有”電車“絕不坐“油車”

說明:這種車有一個使用工況,那就是開著門開著空調等旅客,柴油版的這種車這個時候柴油空調機組的尾氣就會進入車廂內,乘坐過這種車的旅客都知道,這個時候,車內就會有柴油機排出的煙塵和刺鼻的氣味,很不舒服,但是,這種車的電動版在機場投入運行后,旅客都說好!沒煙味了!舒服了!噪音也小了!所以,旅客都說這種車的電動版好!

3. 以下車輛在使用場所要求用”電車“不用“油車”

說明:航站樓內小件行李轉盤的自動化程度越來越高,轉盤系統中安裝了很多光電傳感器來檢測貨物的位置和傳送速度等,但發現這些光電傳感器經常會“失靈”,最終發現在這個區域運行的柴油版行李牽引車是“罪魁禍首”,該車的尾氣煙塵會污染這些光電傳感器,所以,這個區域的行李牽引車都要求是電動版的。 

4. 最適合電動化的車輛

旅客登機梯(電動式)

說明:這種車是最“懶得動”的一種車,一般就在指定的某幾個遠機位提供上下旅客的服務,客梯對接上飛機后就呆在艙門處,放下支腿就不動了,靜等旅客上下,等客上下飛機期間不耗電,只是在夜間要打開照明燈,用一些電能外,該車每天工作的耗電量很小,所以,該車充一次電,可以干好幾天的活,太適合電動化了! 

5. 經濟效益最好的車輛

集裝貨物裝載機(雙動力)

說明:這種車被稱為“雙動力”平臺車,電動工作模式時用插頭插座將市電電源接入車輛,在這種“插電”情況下用的電是市電,所以運行成本很低,經濟效益最好!有“油電雙動力”和“電電雙動力”兩種形式,該車型已在香港機場得到使用,按香港機場提供的測試報告計算,一年能比傳統油車節省油費約7萬港幣。該車型會在后續要開航的青島新機場得到使用,也有望在北京大興機場使用,原因是這兩個機場都在停機位建設了電源井,這是這種車使用的最佳條件。 

6. 很好的解決了低速對接(0.8公里/小時)和輔助防碰撞的技術問題

說明:按照國際航空運輸協會IATA標準AHM913《航空地面設備基本安全要求》,與飛機直接對接的機場特種車輛都要求有輔助防碰撞的功能,要求在對接飛機的最后階段,車輛要以0.8公里/小時的“龜速”緩慢靠近飛機,原有的柴油版車輛很難實現這個功能,而電動化車輛通過電機的精密調速,很容易實現,而且電動車的各種控制單元都是CAN接口,加裝的各種傳感器與整車控制系統的接口標準化問題也迎刃而解,所以,電動化車輛實現輔助防碰撞功能要簡單的多。 

7. 很好解決了機場設備對柴油機排放不斷提高的要求及低速污染損壞問題

說明:柴油機尾氣排放標準越來越高,機場特種車輛柴油機的檢測標準也在被動的提高,但如果采用了電動化,沒有尾氣排放了,就擺脫了被牽著鼻子走的局面了;另外,原來柴油版機場特種車輛的柴油機使用工況往往是低速和怠速時間長,柴油機在低速和怠速工況下的污染格外的大,并且柴油機還容易損壞,所以,機場特種車輛的“油改電”不僅解決了這些車輛的排放污染問題,還解決了之前這個行業本就不適合柴油機工作的問題,細品起來,機場特種車輛“油改電”的優點很多啊! 

8. 機場特種車輛是電動車技術應用的最佳細分領域,機場是電動車行業最看好的應用場景

作者本人這幾年經常參加一些電動車行業的會議和技術論壇,總是被應邀介紹機場特種車輛電動化的情況,大家一致認為民航機場是最適合電動車應用的場所,機場特種車輛是電動車技術應用的最佳細分領域,電動車技術理想的應用條件,民航機場幾乎全都具備,如:機場是個封閉的區域,各種車輛每天行駛的區域和距離基本不變,續航里程要求不高且變化不大,使用工況清晰明了(不會出現不可預知的超載),機場道面平坦(坡度不大),車速不快(一般不超過30公里/小時),司乘人員的規范操作、維護保養、安全意識及規章制度的完善性遠超其他行業等等,電動車行業的技術人員一致認為機場車輛不搞“油改電”那就不對了!而且,隨著該項目的不斷推進,很多機場用上了“電車”,感覺很好,都表示,如果充電配合好了,“電車”是真好用!所以,不管是電動汽車行業還是民航機場特種車輛行業都對機場車輛“油改電”項目充滿信心,中國人、中國民航人有能力有條件把這個項目做好!不僅可以在中國的機場做好,還可以走出去,把這個項目復制到國外的機場,我們應該有這樣的雄心壯志! 

當然,機場特種車輛行業也有其特殊性,那就是對安全性和可靠性的高度重視,安全第一!所以,本文的主要內容都是貫穿這個中心議題來說明的,有不當之處,歡迎批評指正。本智庫專家網也會組織相關議題的討論,并希望更多的“民航人”和“電車人”關心這個項目,因為這是一個民航機場車輛和電動汽車技術相結合的一個綜合項目。 

二、機場車輛“油改電”項目的技術應對

1.機場車輛“油改電”項目最重要的技術保障來自哪里?

問題的回答:

機場車輛“油改電”項目最重要的技術保障來自我國電動汽車行業的成熟技術、成熟配套件和相關的國家及行業的技術標準。

原因分析:

我國從2009年1月由科技部、財政部、發改委、工信部推動的“十城千輛節能與新能源汽車示范推廣應用工程”開始一直到現在,我國已成為世界上最大的電動汽車產銷國,形成了世界上最具產業化特色的電動汽車成熟技術及產品標準體系,并且具備了世界上最完整的配套件全產業鏈,我國的電動汽車產業化及大范圍的應用和充電配套體系已全面領先于世界,這是不爭的事實。 

2015年3月,中國民航局機場地面特種車輛“油改電”專項試點工作啟動,隨著2018年8月民航局印發《民航貫徹落實<打贏藍天保衛戰三年行動計劃>工作方案》,機場車輛“油改電”進入全面推廣階段。 

機場特種車輛是很“小眾”的一個行業,機場特種車輛的電動化的相關技術不可能由本行業自行產生和驗證,但是,民航局推進的機場特種車輛”油改電“項目卻做到了穩扎穩打、恰逢其時,在技術上有了電動汽車行業前期的技術摸索和經驗積累,逐步形成了成熟技術并總結為國家或行業標準,機場車輛“油改電”項目積極吸收和應用了這些技術,從而使該項目一直有著可靠、持續、動態的技術保障,使該項目的技術風險性降到了最低并且做到了風險可控。 

所以,機場車輛“油改電”項目很好的“借了”中國電動汽車大發展的東風,其最重要的技術保障就是我國電動汽車行業的成熟技術、成熟配套件和相關的國家及行業的技術標準。  

2. 機場車輛“油改電”項目應該堅定不移的貫徹電動汽車國家標準

以下是自2009年以來的電動汽車行業經過大量的實踐后逐步形成的國家或行業的主要技術標準: 

序號 

標準號 

標準名稱 

GB/T24347-2009 

電動汽車DC∕DC變換器 

GB/T24552-2009 

電動汽車風窗玻璃除霜除霧系統的性能要求及試驗方法 

GB/T29317-2012 

電動汽車充換電設施術語

GB/T29318-2012 

電動汽車非車載充電機電能計量

GB/T31466-2015 

電動汽車高壓系統電壓等級 

GB/T31484-2015 

電動汽車用動力蓄電池循環壽命要求及試驗方法 

GB/T31485-2015 

電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法 

GB/T31486-2015 

電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法 

GB/T20234.1-2015 

電動汽車傳導充電用連接裝置 第1部分:通用要求 

10 

GB/T20234.2-2015 

電動汽車傳導充電用連接裝置 第2部分:交流充電接口 

11 

GB/T20234.3-2015 

電動汽車傳導充電用連接裝置 第3部分:直流充電接口 

12 

GB/T18487.1-2015  

電動汽車傳導充電系統第一部分:通用要求 

13 

GB/T18384.1-2015 

電動汽車 安全要求 第1部分:車載可充電儲能系統 

14 

GB/T18384.2-2015 

電動汽車 安全要求 第2部分:操作安全和故障防護 

15 

GB/T18384.3-2015 

電動汽車 安全要求 第3部分:人員觸電防護 

16 

GB/T31498-2015 

電動汽車碰撞后安全要求 

17 

GB/T18488.1-2015  

電動汽車用驅動電機系統第1部分:技術條件 

18 

GB/T18488.2-2015  

電動汽車用驅動電機系統第2部分:試驗方法 

19 

GB/T31467.3-2015  

電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分 安全性要求及測試方法》 

20 

GB/T27930-2015  

電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通訊協議 

21 

JT/T1011-2015 

純電動汽車日常檢查方法 

22 

GB/T32620.1-2016 

電動道路車輛用鉛酸蓄電池第1部分:技術條件 

23 

GB/T32620.2-2016 

電動道路車輛用鉛酸蓄電池第2部分:產品品種和規格 

24 

GB/T34658-2017 

電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協議一致性測試 

25 

GB/T34013-2017 

電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸 

26 

GB/T34014-2017 

電動汽車蓄電池編碼規則 

27 

GB/T34015-2017 

車用動力電池回收利用 余能檢測 

28 

GB/T18487.2-2017 

電動汽車充電傳導系統第2部分非車載傳導供電設備電磁兼容要求 

29 

GB/T33594-2017 

電動汽車充電用電纜 

30 

GB/T18387-2017 

電動車輛的電磁場發射強度的限值和測量方法 

31 

GB/T33589-2017 

車用動力電池回收利用 拆解規范 

32 

GB/T19596-2017 

電動汽車術語

33 

GB/T18386-2017 

電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法

34 

GB/T4776-2017 

電氣安全術語 

35 

GB/T13869-2017 

用電安全導則

36 

GB/T4208-2017 

外殼防護等級(IP代碼) 

37 

GB7258-2017 

機動車運行安全技術條件 

38 

GB/T37133-2018 

電動汽車用高壓大電流線束和連接器技術要求 

39 

T/CSAE86-2018 

電動汽車鋰離子電池箱自動滅火裝置性能要求和試驗方法 

40 

NB/T33001-2018 

電動汽車非車載傳導式充電機技術條件 

41 

CCCF/XFJJ-01 

電動客車動力鋰離子電池箱火災防控裝置通用技術要求 

應急管理部消防產品合格評定中心發布(2019-6-12實施) 

42 

GBT37340-2019 

電動汽車能耗折算方法 

這些標準涵蓋了電動汽車的電池、電池管理系統、電池箱尺寸、電池箱自動滅火、電機及電機控制器、充電接口、電纜、充電協議、電動汽車安全要求、能耗測試等,形成了一套完整的電動汽車標準體系。 

雖然機場特種車輛電動化的產品數量較少,但本行業對安全性和可靠性的要求卻是很高的,尤其是對接飛機設備的安全要求要遠高于一般車輛,所以本行業所參考的標準都是國際或國家標準,而不是工業車輛或工程車輛的標準。但是在項目實施的初期,本行業對我國電動汽車的技術發展現狀不了解,尤其是在電池電壓以及充電標準上出現了部分采用工業車輛標準和國外標準的問題,造成了一定技術標準上的混亂,在后續的實際使用和運行發現,有些車輛只能用這種充電樁充電,而有些車輛只能用那種充電樁充電,即所謂的“車挑樁、樁挑車”的情況,此情況已極大影響機場車輛“油改電”項目的推廣應用,尤其是電池類型、電池箱類型、電池電壓等級、充電標準等涉及到產品安全性和可靠性的核心問題應該盡快統一認識,那就是堅定不移的貫徹國家標準,才能少走彎路!少犯錯誤!盡最大能力確保不出安全性問題! 

3. 機場車輛“油改電”項目產品的主要配套件應選用國內優秀廠家的優秀產品

眾所周知,我國已形成了世界上最完整的電動汽車零配件產業鏈,尤其在電池系統、驅動電機及控制器、充電裝置及系統等方面有了世界級的企業,例如: 

電動汽車用動力鋰離子電池優秀企業:

寧德時代新能源科技股份有限公司, 

深圳市比亞迪鋰電池有限公司 

合肥國軒高科動力能源有限公司 

天津力神電池股份有限公司 

電機及控制器、動力總成優秀企業:

精進電動科技股份有限公司上海電驅動股份有限公司 

深圳市大地和電氣股份有限公司蘇州匯川技術有限公司 

蘇州綠控傳動科技股份有限公司上海大郡動力控制技術有限公司 

深圳市藍海華騰技術股份有限公司南京越博動力系統股份有限公司 

天津市松正電動汽車技術股份有限公司 

深圳市英威騰電動汽車驅動技術有限公司 

充電設備生產和運營優秀企業:

青島特來電新能源有限公司萬幫充電設備有限公司 

國家電網有限公司上海依威能源科技有限公司 

珠海驛聯新能源汽車有限公司普天新能源有限責任公司 

以上企業及其產品的情況,本文不多做介紹,在這方面感興趣的讀者可以查閱公司網站或行業的權威排行榜了解更多情況。 

本文的觀點是:機場車輛“油改電”項目產品的主要配套件應選用國內優秀廠家的優秀產品!盡量選用標準的、批量大的、經過長期考核的配套件,盡量不要特制或定制化相關配套件,這也是盡可能的提高產品安全性和可靠性的有效途徑!   

三、機場車輛“油改電”項目關鍵技術問題說明和相關情況

1.機場車輛“油改電”項目關鍵技術問題的說明

(1)鉛酸電池還是鋰電池?

這個問題在電動車行業已不再討論了,但是由于我國機場特種車輛最先電動化的是行李牽引車,由于該型電動車輛進入民航較早,大概是在5年以前,基本上都是鉛酸電池型的,這是歷史原因,還有就是前期人們對鋰電池的安全性的擔憂和高價格也使本行業對鉛酸蓄電池和鋰電池的討論一直存在著,隨著磷酸鐵鋰電池大量安全的使用以及價格的一路走低,直到2019年,本行業也才基本不再爭論了,都統一為磷酸鐵鋰電池了,本文還是把這兩種電池進行比較,用意是更加清晰的說明磷酸鐵鋰電池各項性能指標已全面優于鉛酸電池,機場特種車輛的電動化也全面進入鋰電時代。 

表一:鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池的比較: 

特性 

鉛酸電池 

鋰電池(磷酸鐵鋰) 

能量密度 

30~45Wh/kg 

120~160Wh/kg 

持續充電倍率 

0.2C(5-6h) 

0.5-1C(1-2h) 

低溫情況的使用 

因為很難加裝保溫和加熱裝置,所以無法在北方冬季戶外充電且電量衰減明顯 

很容易加裝電池箱保溫和加溫裝置,可滿足北方冬季戶外充電和使用 

循環壽命 

400~1000次  

2000~4000次  

質保時間 

1年 

5-8年 

可維護性 

維護性差(補蒸餾水)并且充電時必需要有良好的通風,以免氫氣爆炸 

維護性好(日常免維護,定期自動維護),對充電環境沒有特殊要求 

環保性 

鉛和硫酸污染環境 

綠色無污染 

電池管理系統 

沒有或很不完善 

完善的電池管理系統BMS 

充電 

專門的充電機 

國標充電機,統一的充電協議 

價格 

800-1500rmb/kWh 

1100-1500rmb/kWh 

由于鋰電池技術的不斷發展,電動汽車專用磷酸鐵鋰電池系統的安全性已經有了大量驗證,而且價格與鉛酸蓄電池相差無幾,磷酸鐵鋰電池已成為電動商用車的首選。 

(2)磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池?

電動車用動力鋰離子電池主要包括磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,結論是:機場車輛電動化應該選擇磷酸鐵鋰電池,原因是磷酸鐵鋰電池的安全性要高于三元鋰電池,情況說明如下: 

①磷酸鐵鋰電池本質上就比三元鋰電池安全,三元鋰材料大概在200℃發生分解并釋放出氧分子,最終出現冒煙甚至燃燒;磷酸鐵鋰則在700℃~800℃時才發生分解,最終出現冒煙和高溫。 

②磷酸鐵鋰電池的密度要高于三元鋰電池,所以三元鋰電池多用于轎車,體積小重量輕,但同時安全性要差一些;磷酸鐵鋰電池多用于電動公交車和電動大型客車,體積和重量都要大一些,但安全性要好很多。 

③全國電動公交車(約34萬輛)的電池,98%以上都是磷酸鐵鋰電池,這種電池大量的成功應用,其安全性是得到驗證的。 

(3)標準電池箱還是定制電池箱?

結論:應盡可能選用標準電池箱,盡量不定制電池箱。 

原因說明如下:

①國家標準GB/T 34013-2017《電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸》給出了電動商用車蓄電池箱的典型尺寸,現在絕大多數電動客車都采用這樣的電池標準箱,對應的是電動汽車動力電池生產廠家都提供這樣的電池標準箱,標配電池管理系統、標配電池箱之間的連接電纜及接插件和高壓配電箱、標配電池箱自動滅火系統等,是成套、成系統的提供給整車廠家,由于批量大,電池廠家對于安全性和可靠性也盡其所能,并提供第三方的安全檢測報告,包括安全檢測、防護等級的檢測等,安全性、可靠性及標準化程度都很高。 

②定制箱,也就是所謂的非標箱是根據整車廠按照車輛的空間尺寸及電壓、電量等給電池廠家提出要求,然后向電池生產廠家或專門的電池PACK生產廠家定制電池箱,優點是電池箱的外形、尺寸和電量、電壓等更適合所研發的車輛,但安全性是遠不如標準箱的,對于像我們機場車輛這么小的訂貨量,其定制箱不可能去做相關安全性、可靠性和防護等級的檢測,原因是檢測費用就會讓廠家知難而退、得不償失。 

③標準箱相比較于定制箱,質量穩定、價格低且價格穩定和透明、能量密度高、訂貨周期短、標準化程度高、互換性強,為此,標準箱的質保一般是8年,而定制箱的質保就低很多了,一般不超過4年。 

④標準箱通過了多項安全檢測(沖擊、擠壓、針刺、火燒、振動、淋雨等)和防塵防水(IP等級)檢測,還提供消防檢測機構按《CCCF/XFJJ-01 電動客車動力鋰離子電池箱火災防控裝置通用技術要求》檢測的消防產品技術鑒定證書。 

(4) 整車電池電壓是80V低壓還是300V-600V高壓?

結論:應采用300V-600V的高壓。 

原因說明:

從電氣效率上講,電壓越高損耗越小,則效率越高,但電壓太高,也會帶來絕緣防護方面的困難,而且鉛酸電池不適合很多數量的串聯,所以綜合考慮,并經過電動車行業積累的經驗,鉛酸電池系統電壓一般都采用80V電壓,鋰電池系統電壓一般都采用300V-600V電壓。具體說明如下: 

①80V低壓是鉛酸電池系統的優選電壓,對應的國家標準是:GB/T17938-1999 《工業車輛電動車輛牽引用鉛酸蓄電池優先選用的電壓》,該標準等同國際標準ISO1044:1993《工業車輛電動車輛牽引用鉛酸蓄電池優先選用的電壓》,明確了鉛酸電池電動車輛的優選電壓為: 

實際上多數鉛酸蓄電池車輛都選擇了80V電壓,原因是鉛酸蓄電池的單體電壓為2V,80V就是40塊電池串聯在一起,由于鉛酸蓄電池,尤其是富液式鉛酸蓄電池的一致性很難保證,所以40塊串聯已經是鉛酸蓄電池串聯并且還要保證較好特性的最大數量了,電動叉車、觀光車、高爾夫球場車、電動牽引車等以鉛酸電池為動力能源電動車輛的電池總電壓一般就是80V,這也是無奈之舉,受限于鉛酸電池的技術狀況。 

② 電動汽車高壓系統電壓等級的標準是:GB/T 31466-2015《電動汽車高壓系統電壓等級》,其推薦的電壓等級為: 

由于鉛酸蓄電池的最高推薦電壓為244V,所以288V-576V就是鋰電池系統的優選電壓區間了,由于鋰電池的一致性較好,再加之有完善的電池管理系統(BMS),所以,鋰電池系統的電壓一般都在300V-600V,主流的電池總電壓為576V。 

③300V-600V的整車電壓與我國標準的電動汽車直流充電樁的電壓也是完全匹配的,GBT18487.1-2015《電動汽車充電傳導系統:通用要求》的4.4給出了直流充電樁的輸出電壓分為:直流200V-500V,350V-700V,500V-900V。為此,現在市場上主流直流充電樁輸出直流電壓范圍是200V-700V。而80V電壓對應的是非國標的直流充電電壓和充電設備。 

④在“油改電”項目推進初期,還有一種配置就是80V的鋰電系統,并定制了可以充鋰電的80V充電機,充電接口和充電協議也都采用了國標,但在實際使用后發現了一個很大的問題是充電時間很長,和鉛酸電池的充電時間一樣或者更長,原因是國標的充電插頭最大允許電流為250A,而電壓只有80V,所以充電功率最大也就22kW,對于配置了80kWh的電動車來講,就要充4個小時,和鉛酸電池的充電速度幾乎一樣,并且由于該類充電機很多是從國外的鉛酸電池充電機改裝來的,充電協議的可靠性及整機的匹配性都沒有很好的驗證,所以充電的可靠性也較低,會出現充電機與電池箱的通訊不暢導致充電暫停的現象。這都是沒有徹底貫徹國標帶來的問題。 

⑤關于80V和300V-600V兩種所謂高、低壓系統的安全性說明。在油改電項目推進初期,有很多人提出300V-600V電壓高,不安全,所以不能用,這種觀點是不對的,我們還是從國標GB/T 18384.3-2015 《電動汽車安全要求第3部分:人員觸電防護》中給予說明,該標準3.2和3.3中關于電壓等級的劃分: 

從用電安全上講A類電壓是安全電壓,而直流60-1500V和交流30-1000V均屬于B級電壓,要求是等同的,只要按照標準要求,做好絕緣防護和保護等措施,安全性都會很好,就如同之前在很多城市運行的無軌電車的電壓等級就是直流600V-750V,很安全很成熟的電壓等級啊!還有我們的城市地鐵的電壓等級也是直流600V-750V,很安全很成熟的電壓等級啊!還有,我們每天坐在房間里,220V/380V的電源插座和電線近在咫尺,大家感到危險了嗎?感到不安全了嗎?沒有! 

綜上所述,60-1500V系統的配套件均為電動汽車成熟配套件,防護等級及安全防護均滿足國標要求,所以80V和300V-600V兩種所謂高、低壓系統都屬于低壓系統!絕緣防護做好,都很安全,沒有區別! 

(5)整車電池電量選擇的問題

結論:整車電池電量不能太小也不能太大,而且,不同的機場,電池電量應考慮實際情況。 

說明:

①最小電量:車輛能從機場飛行區該設備的工作地點行駛到到場外維修廠后,還有至少30 %的余量。原因是車輛的保養、維護、大修等工作是不能在飛行區進行的,所以,該設備的最小電量至少能夠讓該設備開到場外維修廠,尤其是電動集裝貨物裝載機這種行駛速度慢且實際工況中行駛距離也比較短的特殊車輛更要考慮這個問題,這也是個經驗之談,供參考。 

②最大電量:該車輛在該機場實際運行一天所需電量,然后還至少再留30 %的電池余量。 

③關于30 %的電池余量: 

A.充分考慮該設備從充電點到工作地點的距離所需的這段充電路途中的電量損耗; 

B.充分考慮冬天的電量衰減,北方機場至少按10%考慮; 

C.充分考慮空調的使用情況,空調也是用電大戶,尤其是機場旅客擺渡車的空調用電量占到了總用電量的一半左右,而且該車停車等待旅客的時候,也是開著空調的,所以空調的耗電量占的比例往往比行駛耗電量要大,尤其是冬天的制暖功率比制冷功率要大,其空調用電能達到二分之一還多,這也是經驗之談; 

D.充分考慮隨著使用時間的電量衰減,電池的電量是隨著使用年限和充放電次數逐漸減少的,電池廠家給出的數據一般是正常使用8年或充放電4000次之后,電池電量會衰減到接近70%(大于70%); 

E.充分考慮今后該設備使用時間的增加,例如機場的業務增加了,該設備的使用量也隨之增加了,這部分的電量預留也是可以考慮的。 

綜合考慮,在采購電動設備時,電池電量的大小是個關鍵指標,不僅要查看該設備在民航網公告的檢測的續航里程或連續工作時間,還要考慮在此基礎上結合本機場的實際情況,再增加一定的電池電量,最后至少要留30%的備用電量,經驗之談。 

(6)關于充電

結論:采用分布式、在停車位就近充電為最優; 

采用國標充電設備(包括充電電壓、充電協議和充電接口等); 

充電要做到“車不挑樁、樁不挑車”。 

說明:

①機場電動特種車輛采用分布式、在停車位就近充電的模式為最優,原因是機場特種車輛品種繁多,且“長相奇特”,換電很難實現,所以不適合換電模式;機場多數特種車輛的續航里程本身就不長,不適合“遠距離”換電或充電,所以,不適合集中充電模式。在此基礎上,在機場內部建設2-3個電池維護站,車輛不出飛行區,就可進站對電池定期進行檢修和維護,這是新建機場一個很好的解決電池養護的方案。 

②國家已經有完善的充電標準,作為機場的電動設備就應該貫徹國標,貫標的方式就是選用通過國家認定機構檢驗的國標充電機(包括充電電壓、充電協議和充電接口等)。對應的國家標準如下: 

GB/T 20234.1-2015 電動汽車傳導充電用連接裝置第1部分:通用要求 

GB/T 20234.2-2015 電動汽車傳導充電用連接裝置第2部分:交流充電接口 

GB/T 20234.3-2015 電動汽車傳導充電用連接裝置第3部分:直流充電接口 

GB/T 18487.1-2015 電動汽車傳導充電系統第1部分:通用要求 

GB/T 27930-2015電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通訊協議 

GB/T18487.2-2017電動汽車充電傳導系統第2部分非車載傳導供電設備電磁兼容要求 

GB/T34658-2017電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協議一致性測試 

GB/T33594-2017電動汽車充電用電纜 

GB/T37133-2018電動汽車用高壓大電流線束和連接器技術要求 

③車不挑樁、樁不挑車。只要車和樁都采用充電國家標準,就很容易實現這個目標,也只有實現這個目標,機場車輛“油改電”項目的推廣才有了基礎。 

車不挑樁、樁不挑車

(7)關于電動機和電機控制器

結論:永磁無刷電動機為最優,多合一控制器已成為主流。 

說明:

①永磁無刷電機的性能是最好的,因為電機的勵磁采用永磁體,所以效率是各種電機類型里最高的,而且最主要的是我國在稀土永磁材料上有著得天獨厚的優勢,所以我國電動汽車的電機基本都是永磁無刷電機,現已形成完整產業鏈,性價比很高,是我國電動汽車的首選。 

②多合一控制器已成為主流。電動車輛上會有多個電動機,如:驅動電機、液壓系統電機、氣路系統電機、空調用電機等等,以前都是一個電機配一臺控制器,很分散,布線凌亂,可靠性不高,現在已發展為將各種控制器集成在一起成為一個多合一控制器,采用水冷散熱,體積小重量輕,防護等級IP67以上,電磁兼容性好,極大提高了產品可靠性、安全性和標準化水平,性價比越來越好。 

多合一控制器

(8)關于電車、油車比問題

問題的由來

隨著“油改電”項目的不斷推進,各機場特種車輛管理部門得到的消息是電動車的出勤率不如傳統的柴油車,所以為了滿足使用的要求,車輛管理部門計劃采購更多電動車,這就要測算幾臺電動設備能夠替代1臺柴油設備,也就是所謂的電車、油車比。

問題的分析

電車出勤率不如油車的主要原因是充滿一次電不能干一天的活,這其中的主要原因是電池電量配小了,還有一個主要原因是充電時間較長,最后綜合測算一下就出現了電車、油車比為1.5:1或2:1等等,也就是1.5臺或2臺車才能替代1臺柴油車的情況。 

問題的結論

A.鉛酸車型普遍存在電量小、充電時間長的問題,尤其是冬天,問題更為突出; 

B.低壓鋰電車型也存在電量較小、充電時間長的問題,非標箱的保溫加溫效果難以保證,所以在冬天,問題也比較突出; 

C.電量配置太小,與實際工況所需電量偏差較大,再加之一年四季溫度變化及空調使用和電池電量隨時間的衰減,導致問題越來越嚴重,電油比越來越大! 

問題的解決

A.考慮本機場實際情況,根據前期電動車運行數據,測算出所需電量作為后期采購車輛的要求; 

B.選用高壓鋰電車型,配套較大容量充電機,車樁配合,實現2小時內充滿電的要求; 

C.合理的電池電量和配套較大容量充電機可以做到1臺電車替代一臺油車的目標,從技術上講,這是完全可以做到的。  

2. 機場車輛“油改電”推進中對于重要技術不了解帶來的一些問題的說明

(1)招標文件中的某些條款,是對我國電動車發展現狀的不了解,例如:

國內電動汽車的產業化發展和投入市場的電動車數量已遠高于國外,其配套件,尤其是電池、電機和電控的技術先進性和應用水平及業績已全面超過國外。而且,在技術評分中僅關注是否是國外品牌,而不關注具體的技術參數和技術先進性也是不合理的。 

我國的永磁無刷電機系統,相比于交流異步電機系統,效率高、體積小、重量輕、低速扭矩大,優點非常多,在此不再贅述。 

電機的功率、扭矩等關鍵指標都反映著車輛的行駛特性。 

標書對于驅動電機的類型和特性沒有評分項,是對電動車的技術狀態不熟悉,還停留在燃油車的認知情況下,總認為國外原裝柴油機好,合資的次之,國產的最差。由于柴油機的功率等級的標準化程度已很高,所以各廠家在配套上的柴油機功率沒有什么區別,但電動化產品就有很多差異了! 

(2)標書中沒有電池系統的的評分項,是對電動化產品的不了解

電動產品中最關鍵就是電池系統。電池系統的類型、質量、安全性、可靠性等都是電動產品技術特性中最關鍵的指標,尤其是空港地面設備,更應該關注電池系統的安全性,例如:電池的生產廠家是哪個廠家?資質怎樣?品牌美譽度怎樣?在行業內處于什么排名?所選電池及電池箱的應用業績怎樣?電池箱是否有國家安全檢測報告?電池箱是不是有國家認可的防水防塵等級(IP防護等級)的檢測報告?電池箱是國家行業標準箱還是特殊制造的非標箱?電池箱的標準化程度怎么樣?電池系統的安全性如何保證?等等,這些指標都沒有技術評分項顯然是不合適的。 

(3)標書中沒有電池的質保期和電量大小的評分項,是對電動化產品的不了解

電動車的可靠性及耐用性和性價比等主要體現在電池的可靠性、耐用性和使用壽命上,而電池的可靠性、耐用性和使用壽命主要體現在電池的質保期上,大公司的大批量產品的質保期是8年,小公司小批量的非標產品的質保期一般是4年左右,甚至更低。 

電動車相比于燃油車有一個最關鍵的技術指標是使用方最關心的,那就是續航里程和作業時間,這和電池的電量成正比,所以整車所配電池電量的多少也是電動車最關鍵的指標,尤其是需要配空調的車輛更應關注電量大小,因為檢測報告中作業時間都是不考慮空調使用的測試數據。 

所以,電動車的招標文件中沒有電池系統的質保期和電量大小的評分項是對電動車具體使用情況的不了解。  

四、機場車輛”油改電“項目產品系列化方面的說明

1.現在已有檢測公告的產品系列

序號 

設備名稱 

備注 

旅客登機梯 

加高型5.8米普通型4.4米 

機場旅客擺渡車 

普通旅客機場擺渡車(大擺渡) 

飛機清水車 

3000L     4000L 

飛機污水車 

3000L     4000L 

航空食品車 

電動二類底盤改裝,最大裝載重量5000kg 

行李牽引車 

最大牽引力15kN-30kN 

散裝貨物裝載機 

皮帶寬度700mm 

集裝貨物裝載機 

7噸  14噸 

飛機牽引車 

有桿型(15噸-27噸)無拖把型(80kN-400kN) 

10 

電源車 

儲能式,可替代電源車,額定功率90kVA、180kVA 

11 

航空垃圾接收車 

最大載荷1600kg 

2.后續1-2年內很快就會有檢測公告的產品系列

序號 

設備名稱 

備注 

VIP旅客擺渡車 

要客型  VIP型 

集裝貨物裝載機 

35噸 

飛機牽引車 

50噸 

行動不便旅客登機車 

額定載荷1000kg 

飛機除冰車 

8000L      6000L 

管線加油車 

底盤電動化 

3.機場車輛電動系列化和幾種特殊設備的說明

(1)機場車輛電動系列化的說明:

根據交通運輸部關于修改《民用機場專用設備管理規定》的決定(中華人民共和國交通運輸部令2017年第12號)中附錄:民用機場專用設備目錄1航空器地面服務設備目錄中共有18種設備,除旅客登機橋不屬于特種車輛范疇外,現已電動化的有9種,后續1-2年內很快就會電動化的有4種,還有4種車的電動化需要特殊說明。(注:機場旅客擺渡車和行李牽引車不在該管理規定的設備目錄內) 

(2)幾種特殊設備的電動化需要特殊說明

序號 

設備名稱 

特殊說明 

飛機地面氣源車 

底盤電動化沒有問題,上裝部分電動化雖然在技術上有一定困難但也是有解決方案的,只是該設備在機場用量較小,使用頻率也不高,所以可以作為“油改電”項目的后期產品規劃 

飛機地面空調車 

1.橋載式空調已實現了電動化,就是采用市電電源; 

2.如果要替代原有的空調車,給遠機位沒有市電或配電功率不夠大的遠機位提供電動空調,車輛底盤的電動化沒有問題,上裝部分電動化也沒有問題,只是由于該設備平均用電功率大,用電時間長,需要配很大容量的電池,車輛的尺寸和噸位會很大,價格也會很高,所以,機場有可能拿這部分錢去解決遠機位供電的問題也是有可能的,所以市場前景不明確,所以該設備的電動化需要市場有明確需求后才會研發。 

飛機充氧車 

這個設備的車輛底盤電動化沒有問題,只是上裝的電動化需要生產該設備的專業廠家去考慮,由于該設備的生產廠家很少,專業性很強,需要特殊資質,民航公告中只有一個生產廠家,所以該設備的電動化就看這個廠家的情況和機場是否有需求了。 

罐式加油車 

額定載荷5000L-45000L,車輛底盤的電動化沒有問題,只是該設備是自行式罐式加油設備,屬于通用的特種車輛,其安全性有一定的特殊和通用的行業要求,機場設備“油改電”項目就該車輛的電動化應充分借鑒通用加油車的電動化來確定后續規劃。 

五、機場車輛“油改電”項目的技術新方向和市場新方向

1.機場車輛“油改電”項目的技術新方向

機場車輛“油改電”項目主要技術是電動化,在電動化技術應用在機場特種車輛的過程中基本實現了這些車輛的“數字化”,原因是電動化的配套件,如:電池系統中的電池管理系統(BMS)、驅動電機及控制器、輔助電機及控制器、整車控制器等全都采用了數字化控制技術,并且整車通過CAN網絡將各個控制單元連接在一起,通過通訊協議來協調相互之間的控制,實現了本行業原來多數產品的模擬控制升級為更先進的數字化控制了,數字化帶來的不僅是高可靠性和高可擴展性,還帶來的更豐富的控制策略,如:開機自檢,操作提醒及記錄、故障記錄、黑匣子記錄功能等,很多信息可以實時的存儲和調用,為此,電動車很容易實現車輛相關信息的上傳,一個機場的多臺電動車的信息上傳到一個信息管理平臺上就形成了一個車聯網,所以電動化又升級為網絡化了,每一臺電動設備就是一個網絡終端,可以加裝人臉識別系統,監督和規范駕駛員的操作,還可以加裝圖像傳感器和距離傳感器,很容易實現對接飛機設備的輔助防碰撞功能,電動車輛還可以通過加裝傳感器和線控裝置,輕松實現遠程遙控甚至無人駕駛,這就屬于智能化技術了,電動化+數字化+網絡化+智能化就是一個智慧型無人車隊,可以按照航班信息自動調配相關車輛進行保障,可以實現自動對接飛機,各種自動措施可以保證不會碰撞飛機等等,機場車輛“油改電”項目帶來的新技術方向就是智能化和無人化,所以,機場車輛“油改電”項目的意義何其深遠! 

2.機場車輛“油改電”項目的市場新方向

機場車輛“油改電”項目的技術新方向必將帶來市場營銷的新方向,由原來單一的設備銷售模式改變為多種新型市場合作方式,例如:融資性租賃和經營性租賃,還可以在一個機場對機場當局、各駐場航空公司等進行車輛共享,刷卡用車,賬單式結賬,清晰明了。設備生產商提供給機場用戶的不僅僅是個產品,而是由這些產品組成的一個系統,通過網絡化和智能化技術提供更多的通用化和定制化服務,從一個產品提供商轉變為系統服務商,同樣作為機場用戶也將帶來新變化,機場用戶可以實現輕資產、服務外包,最大程度的節支增效和降低運營成本和運營風險。 

總結:本文對機場特種車輛“油改電”項目重要意義的實際體現及該項目的重要技術進行了詳細說明,提出了在技術上應該堅定不移的貫徹相關國家標準,電池采用高壓鋰電,優選磷酸鐵鋰電池標準箱,主要配套件優選國內成熟配套件,車和樁都采用充電國家標準,最終要實現車不挑樁、樁不挑車,這是機場特種車輛“油改電”項目推廣的前提和基礎,并且還對該項目實施初期的產品招標書中的典型技術問題進行了說明和分析,簡要說明了機場車輛哪些已經實現電動化了,哪些將要實現電動化,還有幾個特殊的設備要不要電動化也進行了說明,還展現了該項目將會帶來的電動化+網絡化+智能化+無人化的新技術方向,并且由此帶來的市場和運營層面的新變化。總之,機場特種車輛“油改電”項目的前途一片光明且任重而道遠,讓我們一起為建設綠色化智慧型機場而努力吧!(威海廣泰空港設備股份有限公司副總工程師陳江岸

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