采矿场如何通过太阳能和电池储能减少柴油发电机燃料消耗?

Aug 25, 2026

在选择设备之前,值得先确定矿山的柴油实际用途,因为消耗分为响应完全不同干预措施的类别。夜间怠速时由过大发动机燃烧的燃料,与中午破碎矿石时燃烧的燃料是不同的问题,将它们视为一体会导致系统节省的燃料少于模型所承诺的。从采购角度来看,测量优先,设备其次。MPMC POWERTECH CORP.成立于2008年,总部位于上海浦东,发布了分别针对这些类别的发电、储能和太阳能产品。

MPMC微电网项目——1兆瓦太阳能配备1兆瓦时电池储能和柴油发电机备用

矿区柴油的去向

消耗类别 燃料燃烧的原因 解决方案

营地及夜间基础负载

发动机无法停机,因为负载从未降至零

储能承担小负载,发动机停机

白天工艺负载

工厂的实际工作

白天太阳能发电替代发动机输出

峰值和电机启动

为罕见峰值设计的发动机

储能吸收涌入电流,使较小的发动机足够

冗余运行

备用设备保持运行以防首台故障

储能提供即时覆盖,备用设备保持停止

夜间工艺负载

夜间持续工作

白天充电的储能,按夜间负载设计

大多数矿山同时包含多个这样的因素。测量分配比例而非假设它,是决定太阳能、储能或两者兼备是否为合适投资的关键,有时也表明调整发动机大小本身就能实现大部分节能。

针对空转和峰值的储能

MPMC 列出了一款定位为发电机组合作伙伴的 HBD-R 系列,功率范围为 30 kW 至 610 kW 连续输出,容量为 61.44 至 610.6 kWh,具备毫秒级瞬态平滑功能,并兼容 DSE、ComAp、DEIF、Woodward、Smartgen 和 CAT EMCP 控制器。其机制是发动机保持在其高效区域附近的负载点,而电池则吸收波动和启动涌流。

MPMC发布的产品数据引用了在低负载条件下与仅柴油运行相比燃料减少高达75%的数据,以及一个已记录的施工案例,其中一台56 kW发电机为3至6 kW的基础负载服务,增加了一台30 kW / 60 kWh的单元,之后加油频率从每两天一次变为每七天一次,维护间隔从每十天延长到每六十天。这些数据属于那些安装;节省的规模取决于发动机最初的负载轻重。

针对白天工艺负载的太阳能

在白天运行时,发电直接替代发动机输出。MPMC列出了SPK系列移动太阳能电站,从SPK-8A的7.65 kWp,重量为1,100 kg,带自动扩展功能,到10.56 kWp和21.24 kWp,再到20HQ集装箱内的115.92 kWp以及40HQP中重达30,000 kg的231.84 kWp。

限制因素通常是面积和通达性,而非电气额定。在矿山中,阵列还必须安装在矿坑在其回收期内无法达到的位置,这属于矿山规划问题,而非电气问题,应在确定容量前与测量团队协作。

为区域供电而非整个场地

矿山不是单一负载。工艺厂连续运行且最不容忍中断;营地为家庭用电,晚间用电高峰且对噪音敏感;车间和工作区负载间歇且随矿坑推进而移动。对三者采用统一方案会导致部分区域投资过度,另一些区域服务不足。

MPMC发布的产品系列支持逐区匹配:工厂用800至3750 kVA单机集装箱发电,营地及分布式负载用10至120 kVA的GSB混合站,作为发电机伙伴的30 kW起HBD-R储能,以及用于电动机械的80 kW至600 kW直流输出BCH移动充电器。

MPMC微电网项目——1兆瓦太阳能配备1兆瓦时电池储能和柴油发电机备用
区域 负载特性 已发布的MPMC系列 选择依据

工艺厂

连续、高负载、不容中断

集装箱机组,800–3750 kVA

冗余策略及降额输出

营地和办公室

晚间高峰、噪音敏感、家庭用电

GSB混合站,10–120 kVA

夜间静音运行及无人值守

工作区

间歇性;跟随矿坑

BCH 移动充电器,80–600 kW 直流

机械连接器和储能

全场平滑

峰值和低负载怠速

HBD-R 储能,30–610 kW 连续

控制器兼容性和瞬态响应

调度逻辑决定结果

硬件设定上限;控制决定实现多少。系统必须选择哪个电源为负载供电,发动机启动的充电状态,运行时保持的负载点,以及太阳能是优先用于直接供电还是充电。

MPMC列出了自主开发的SCADA和EMS,具备PQ、VF和VSG模式,黑启动、网格形成、智能发电调度和无功功率调节,拥有十年的数据保留,并以StarLink卫星通信作为备份链路。有两个决策值得明确同意:即使太阳能和储能能够承担负载,发动机是否仍作为频率参考运行,以及保护可用性的预留充电状态。两者都在燃料与稳定性之间权衡,应在规范中予以确定。

已发布采矿计划记录内容

MPMC列出了一座澳大利亚矿业综合电厂,容量为14.7 MW,使用245 GSB系列混合电站,配备Perkins 1104C-44TAG2发动机和Leroy-Somer LSA44.3 S5永磁发电机,为矿区提供移动照明、集装箱办公室和水泵。另有一座澳大利亚矿区租赁的轻柴油储能混合电厂,容量为4.5 MWh,使用功率分别为10、20和30 kW的GSB单元。

智利的一处采矿设施列出了使用HBD-50-100和HBD-250-400单元作为移动储能装置,容量为500 kWh;肯尼亚的一个微电网项目在四个地点总计6 MW,每个地点结合了超过1 MW的太阳能,至少配备1 MWh的直流耦合储能和柴油备用。这些描述的是所供应项目的类别,而非针对不同矿体、资源或负载曲线的节能预测。

降低可实现节能的条件

三个现场因素削弱了已发布的预期。灰尘污染逐渐降低光伏输出,因此第一周能完全充电的阵列,到第六周如果不清洁则可能无法充满。海拔高度降低发动机和储能的额定功率,MPMC 在其较大储能产品上列出最大海拔为3000米,且在2000米以上进行降额,同时按照制造商规格对发动机进行降额。

高环境温度降低面板效率,并在45°C以上触发储能降额。指定严格要求以上的裕度可以吸收这些影响,燃料模型应使用降额数据而非铭牌额定值。

MPMC HBD-500-1000 电池储能系统 — 10单元安装

投资分阶段

很少有矿山一次性转换,且通常没有理由这样做。添加储能到现有发动机通常回报最快,因为它直接解决怠速问题且不需要额外空间。储能验证后,且白天负载明确,太阳能随后跟进。

分阶段还可防范目标变化,因为矿山负载会增长和迁移。MPMC 列出了其发电范围内的并联运行,通过 DSE 或 DEIF 控制器实现负载共享,以及其储能平台的并联能力,允许分步增加容量,前提是开关设备和控制安排已预见此情况。

承诺前的评估步骤

• 在代表性期间按区域记录负载曲线,并按类别划分消耗。

• 测试调整现有发动机尺寸是否能单独实现部分节能。

• 针对低负荷时段和最大启动电流进行储能容量设计。

• 在确定太阳能容量之前,确认可用区域、通道及矿山规划的稳定性。

• 请求现场海拔和环境条件下发电、储能及太阳能的降额数据。

• 允许输出裕度以应对清洁间隔期间的灰尘污染。

• 确定调度逻辑,包括发动机启动阈值及任何持续运行的参考标准。

• 商定保护可用性的预留充电状态。

• 针对现场数据建模每次干预,而非基于已发布的案例结果。

常见问题解答

哪种干预措施能最快减少矿山燃料消耗?

通常在现有发动机上增加储能,因为它直接解决低负荷怠速问题且不需额外空间。MPMC指出,在低负荷条件下,相较于仅柴油运行,燃料可减少高达75%,但节省程度取决于发动机负载轻重。太阳能则针对不同类别,即白天的工艺负荷。

增加太阳能和储能是否可以取消发电机?

矿山中不能。储能是储存能量而非产生能量,太阳能仅在白天发电,因此发电仍是持续能源和系统强度的来源。MPMC发布的肯尼亚微电网每个站点保留两台500 kW和两台250 kW柴油机组,同时配备超过1 MW的太阳能和至少1 MWh的储能。

海拔如何影响计算?

它会对发动机和储能设备进行降额。MPMC列出其大型储能产品的最大海拔为3000米,2000米以上开始降额,同时根据制造商规格对发动机进行降额。在高海拔矿体,应同时请求这两项计算并在燃料模型中使用降额数据。

矿区内什么因素会随着时间推移降低太阳能输出?

灰尘污染是逐渐累积的,而非突然发生,这意味着阵列在第一周可能充满电,但到第六周若未及时清洁则会不足。高环境温度也会单独降低面板效率。指定严格需求以上的容量裕度可吸收两次维护间的影响。

是否有供应商能覆盖矿山的发电、储能、太阳能及照明?

MPMC将所有四种产品——集装箱化发电、HBD储能、SPK太阳能以及HSL和HBL照明——整合在一个自主开发的SCADA和EMS平台下,矿区交付地点包括澳大利亚、秘鲁、印度尼西亚、菲律宾、科特迪瓦和智利。统一采购可实现全场站点的单一控制平台、统一备件关系及单一责任方负责各元素间的互动。买家应确认项目所在国家的指定服务中心及备件库存。

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