内蒙古鄂尔多斯纳源煤矿绿色矿山实例分析

——纯电动矿车打造高能效绿色矿山

一、前言：

为贯彻落实党中央、国务院关于“碳达峰碳中和”重大战略决策，深入实施《国家标准化发展纲要》，多部门联合制定了《碳达峰碳中和标准体系建设指南》,指南提出在钢铁、建材、化工、有色、煤炭、采矿等系列领域，坚持减污与降碳协同、源头与末端结合，推动系统节能、能量回收、余能利用等技术更高效。

为响应国家“碳达峰碳中和”重大战略实施和生态文明建设的要求，鄂尔多斯市巴音孟克纳源煤炭有限责任公司大力建设绿色矿山，积极落实国家“智慧矿山”发展行动纲领要求,加快矿区运营安全建设,推动露天煤矿智能化升级改造,按照既定规划打造智慧化矿山纯电动宽体自卸车快充示范样板工程项目。2022年11月份，10台纯电动矿车交付并投运。

本项目旨在通过构建露天煤矿土石方运输纯电动宽体自卸车快充示范平台及运输系统，减少车辆油料、保养等运输成本，整体提升矿区安全、环保的作业水平。测试该矿车辆动力改造后的运行状况，生产作业情况，为后续电动化无人驾驶集群作业做准备。

二、运行总结：

1.工况概述

鄂尔多斯市巴音孟克纳源煤炭有限责任公司（以下简称“纳源煤矿”）所辖纳源露天矿井田面积为 29.0786 平方公里,设计生产能力 500万吨/年,备案保有储量 15493 万吨。煤类确定为不粘煤，低灰较高热量动力用煤。纳源煤矿是六证齐全的露天开采煤矿、国家质量标准化二级矿井、地方示范矿井。

    鄂尔多斯属北温带半干旱大陆性气候区，冬夏寒暑变化大。多年平均气温6.2℃，日最高气温38℃，日最低气温-31.4℃；本项目工况为重载上坡工况，全天24小时运营，运输物料为露天煤矿土石方和浅层地表煤。

2.车辆概述

所用车型为宏威MH105E纯电动宽体车，配置参数如下：

3.运营与能耗概述

本项目为露天煤矿，纯电动宽体自卸车主要将覆盖在地表层的土石方（土层覆盖深度约40米）倒运到集中堆放区，另外将浅层地表煤（纵深10米）外运到煤炭堆场，此矿区修筑的运输作业路况平均坡度约5%，属于典型的重载上坡工况（单程运距在1.5-5公里不等）。 本项目设计的常规燃油矿车须每天要运输50趟左右（平均趟数），24小时不间断运营。

自22年11月到目前，投运的宏威纯电动矿车始终平稳高效的进行着土石方及煤炭运输作业，完全契合矿区的运营需要，车辆出勤率超过98.5%。

快充纯电动矿车解决方案亮点：

为了最大化满足生产效率且兼顾经济性，本项目更换纯电动矿车后，采用了超级快充电动矿车解决方案，亮点如下：

1.大吨位纯电动宽体矿车：选用载重量70吨的宽体车；矿区之前选用的燃油车载重量为60吨，较传统燃油车提升运载效率16%；宏威当前具有70吨/90吨载重量的纯电动宽体车型（70吨（105E）较传统60吨运载效率提升16%；90吨（135E）较传统60吨运载效率提升50%）；

2.配置超级快充长寿命电池：70吨载重量车型（105E）配置电量在503kwh，电量可以满足15趟左右的运输任务，平均1天要补电4次（单次充电平均时长在23分钟左右，全天需要90分钟左右的充电时长）；电池充电倍率在2C（即30分钟就可以完成0-100%的充电任务），且电池循环寿命＞6000次；

90吨载重量车型（135E）配置电量在651kwh，电量可以满足20趟左右的运输任务，平均1天需要充3次电，单次平均充电时长在30分钟，总计充电耗时约90分钟，运载效率较60吨载重燃油车提升50%；

3.兆瓦级快充桩：采用1320kwh的超快充电桩（3枪充电），平均在20分钟就能给车完成充电任务（充电效率：3台/小时）。

整体运营效率分析可得：纯电动矿车1天的充电时长控制在90分钟左右（1.5小时），充电时长占用全天总时长的6.25%（90/1440），总体下来纯电动矿车的运营效率依然高于传统燃油车，完全满足煤矿工况要求，并有效提升运营效率。

电动矿车对比燃油车的优势有：

1.爬坡效率更高：电动矿车配备500kw功率的电机，峰值功率能达到800kw（峰值扭矩4800Nm），运载70吨矿石，爬坡过坎比较轻松；

2.挂挡更平顺：选用法士特AMT自动挡变速箱，驾驶省心省力；

3.转向更丝滑：采用全液压转向系统，标配应急转向功能；大方向转弯更轻松，减少运输过程中驾驶作业难度，增加了安全性；

4.反向充电：，纯电动车在空车状态依然有35吨左右的重量，在下坡时，可以利用电机的反拖力进行制动，在不消耗刹车片的同时，回收一定电能。因此可以节约能量消耗。

5.不消耗燃油：满足国家绿色减碳要求，对人类生存环境作出贡献；以燃油车为例，当前矿区的燃油车载重量60吨，同样路线往返一趟油耗平均约为10.4升，一辆车每天运行50趟的油耗就得520升，年均（300工作日）约消耗燃油156000升；按照7.6元的油价来算，每天烧油钱得3952元，单车年均燃油消耗1185600元。

4.电动矿车降低运营成本和减碳分析

1.能量回收：本项目矿石运输的作业路线上，空车35吨的车辆在下坡时，势能转换为机械能并通过电机发电，发出来的电经过交流-直流变换后储存进了动力电池。这个过程称为“能量回馈”。能量回馈这个过程可以理解为矿石的势能被转换成了电能，用于运输过程的能量供应。矿石的势能（车辆下坡的动能）是来自于大自然，因此这部分回馈的电能属于零碳的“绿电”。

2.降低损耗：在上坡过程中直驱电机的动力响应高于燃油发动机，极短的时间就能输出峰值扭矩；相对于燃油车来说需要给油且达到一定转速后才能缓速爬坡，从而会存在爬升过程中的抖动（扭矩不足），纯电动车极大降低了对驱动系统和变速箱的损耗，降低了故障率。且电机不需要保养，减少了维护成本。

3.零碳排放：全过程零碳排放，保护生态环境；

4.降低粉尘污染：在露天煤矿矿区（低于地表）使用电动化工程机械，减少了粉尘和油烟污染对空气的污染，降低了对人体呼吸系统造成的损伤；

5.服务保障措施

纯电动矿车的投运尽管给矿区带来了经济性和安全性，然而对持续运营保障和稳定性也是必须考虑的因素。

矿区运营总经理张总要求驾驶员定期接受厂家工程师的培训，学习新技术，提升安全防范意识；学习液晶仪表的常见告警信息和快速解决方法；学习充电桩知识和安全责任。

为保障运营稳定性，纯电动矿车厂家委派常驻工程师和一线作业员共同工作，并建立备件库，最大化维护运营的稳定。

三、项目总结

按照“十四五”规划《纲要》 和《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》、《 2030 年前碳达峰行动方案》有关部署，结合相关领域规划与政策文件，纳源煤矿积极响应相关要求，努力打造绿色低碳快充技术示范工程，持续改善工艺技术、改进采矿运输工艺，结合自身矿区特点，提高环境保护水平。

本项目一期投入了10台宏威105吨纯电动矿车，已稳定、高效地运行了14个多月，车辆出勤率超过98.5%,表现出了“20分钟快速充能”的高效表现。

相较于载重量60吨燃油车，纯电动矿车整体运营效率提升了10%，保养支出节省了10万元左右。

在减排方面，纯电动宽体自卸车依靠纯电力驱动，相较于以60吨载重量的燃油车，完成超过500万吨的运输量任务，直接减少燃油消耗约87万升，对应减少如下的各类污染物排放量（吨）：

纯电动矿山车的投运，在能源使用效率、低碳、驾驶作业便捷性、经济性等方面具有综合性优势，同时为纳源煤矿打造智能化矿山提供了数字化管控基础，所有的纯电动矿车配备线控底盘，具备自动驾驶矿车的无缝升级能力。

未来，纳源煤矿将着力于发展绿色化智慧矿山，并以此为样本持续推进绿色矿山建设。本着积极响应“两山文化”的理念，满足“碳达峰、碳中和政策要求”向“绿”而行，持续培育新质生产力，为集团降本增效贡献高效的的智能化方案。