上海港輪胎吊使用氫燃料電池系統(tǒng)效益分析

王辰宇 上海海事大學(xué)

隨著我國“海洋強國、航運強國”戰(zhàn)略的不斷推進，2030、2060年“雙碳”戰(zhàn)略的出臺，我國航運業(yè)的各個環(huán)節(jié)也朝著“綠色航運”的戰(zhàn)略目標(biāo)向前推進。作為港航物流供應(yīng)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，集裝箱碼頭堆場的裝卸作業(yè)設(shè)備也在不斷朝著節(jié)能減排的方向改善。

輪胎吊龍門起重機（以下簡稱“輪胎吊”）作為集裝箱碼頭的場地裝卸作業(yè)環(huán)節(jié)中至關(guān)重要，必不可少的一環(huán)，其具有使用次數(shù)多、使用時間長、作業(yè)時能源消耗量大的特點。傳統(tǒng)碼頭輪胎吊以柴油發(fā)電機作為其動力裝置，在作業(yè)過程中會消耗大量柴油，柴油的經(jīng)濟成本較高以及柴油燃燒后會產(chǎn)生大量的廢氣、有毒有害顆粒物，嚴(yán)重污染環(huán)境。

目前上海港對傳統(tǒng)輪胎吊的改造方式主要包括“高架滑觸線供電”以及“油電混合動力”兩種改進方式，但是兩種方式各有利弊，實務(wù)中并沒有大范圍推廣。作為近年來發(fā)展趨勢較快，應(yīng)用范圍逐漸擴展的氫燃料電池，其具備氫燃料成本較低，營運過程中可以實現(xiàn)零污染物排放的特點。

雖然目前我國氫燃料電池在實踐中的應(yīng)用尚未普及，但考慮到未來若將氫燃料電池運用到我國港口的輪胎吊設(shè)備中，有利于我國港口控制成本、大規(guī)模減少污染物排放、符合我國港口未來的發(fā)展目標(biāo)。同時考慮到未來氫燃料電池若在港航企業(yè)中大范圍普及，會進一步推動我國“雙碳”戰(zhàn)略背景下的綠色港口建設(shè)步伐。

1.背景概述

1.1 上海港傳統(tǒng)輪胎吊現(xiàn)狀及改進情況

據(jù)上海港公開數(shù)據(jù)顯示，上海洋山、外高橋、吳淞三大港區(qū)集裝箱堆場面積共758萬平方米，共有場地輪胎吊493臺。

數(shù)據(jù)顯示，近年來上海港集裝箱吞吐量持續(xù)上漲。2022年第一季度，上海港集裝箱吞吐量1226.2萬TEU，同比增長8.14%，日均約13.5萬TEU，位居全國第一。面對吞吐量的上漲，碼頭后方堆場的作業(yè)任務(wù)量也隨之加大，輪胎吊的使用頻率也持續(xù)增長。加之在碳排放指標(biāo)尤為嚴(yán)格的當(dāng)下，各港機設(shè)備制造廠家及碼頭都在尋找替代能源。

上海港對于輪胎吊的改進計劃早在2007年就已開始實行。數(shù)據(jù)顯示，上海港從2007年至2013年末共完成了241臺輪胎吊的高架滑觸線供電改造；2015-2017年上海港對48臺輪胎吊進行油電混合動力改造，其原理是把鋰電池作為輪胎吊的主要動力源，當(dāng)鋰電池電量低于某設(shè)定值時，柴油機組自動啟動為鋰電池組充電，而此時輪胎吊仍處在工作狀態(tài)，待電池電量充滿或到設(shè)定值后，柴油機組自動停機。并同時新購了8臺油電混合動力的輪胎吊。截至2017年底，上海港混合動力輪胎吊的占比達75%。

但是上述兩種輪胎吊的綠色改進方法各有利弊：前者采用市電供電后，其最大的優(yōu)點是節(jié)能環(huán)保，降低柴油消耗的同時可降低約70%的單位標(biāo)箱操作成本，但缺點也十分明顯：如前期基建投資成本高；輪胎吊在轉(zhuǎn)場的時候要先斷市電電源，用柴油發(fā)電機供電來實現(xiàn)轉(zhuǎn)場，之后重新接入市電電源。因此，實務(wù)中市電輪胎吊工作效率和靈活性遠低于傳統(tǒng)動力輪胎吊。后者雖具有良好的節(jié)能效果，綜合節(jié)油率可達55%以上，減排效果也十分明顯，但由于使用的仍是柴油發(fā)電機組，并未完全擺脫對柴油的消耗（如表1所示）。

表1 目前輪胎吊節(jié)能優(yōu)化的三種方式及利弊分析

1.2 我國氫燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀

與此同時，我國氫能源燃料電池的發(fā)展也逐漸走向成熟。據(jù)中國科技信息數(shù)據(jù)顯示，未來氫能源及燃料電池的產(chǎn)業(yè)將進一步標(biāo)準(zhǔn)化，氫燃料電池也將逐漸被市場采納，同時國家也給予了相應(yīng)的政策補貼來推動氫燃料電池的使用。具體如表2所示。

表2 氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)政策保障現(xiàn)狀

2.相關(guān)研究綜述

我國目前對傳統(tǒng)輪胎吊的改造方法主要包括輪胎吊高架滑觸線油改電、油電混合動力輪胎吊以及全鋰電池供能模式。徐旭麗等針對油改電輪胎吊無法自主轉(zhuǎn)場、人工切換作業(yè)模式存在安全隱患等問題，通過研究不同型號柴油發(fā)動機輪胎吊的在寧波舟山港穿山港區(qū)的耗能情況，為其他已配置油改電輪胎吊港區(qū)提供了一定的參考價值。彭小東考慮到輪胎吊在實際作業(yè)過程中油耗高，污染環(huán)境的問題，綜合考慮目前市面上存在的三類輪胎吊油改電供電模式的利弊及適合實際運用的場景，得出電纜卷筒法以及低架滑觸線法的應(yīng)用不利于港口輪胎吊油改電系統(tǒng)的直線轉(zhuǎn)場，嚴(yán)重影響輪胎吊油改電系統(tǒng)在堆場間的橫向移動效率。樊旭考慮到目前油改電輪胎吊轉(zhuǎn)場時存在弊端，仍需要柴油機提供動力，提出全鋰電池輪胎吊設(shè)計方案，并通過對全鋰電池的電力系統(tǒng)，以及對運用之后的系統(tǒng)效益進行分析。

結(jié)合目前我國氫燃料電池的發(fā)展，也有學(xué)者提出氫燃料電池、加氫站運用到碼頭及港機設(shè)備中的想法。李惠卿等通過對氫燃料電池的基本特性及工作原理的概述，結(jié)合我國碼頭港機設(shè)備節(jié)能減排的技術(shù)現(xiàn)狀，提出輪胎吊設(shè)計使用氫燃料電池的想法，并對其應(yīng)用前景進行了展望。高紅波等通過分析海運業(yè)溫室氣體排放的情況，提出了在我國沿海沿江的港灣碼頭設(shè)立加氫設(shè)施的建議。

3.輪胎吊作業(yè)流程概述及成本分析

3.1 輪胎吊作業(yè)流程

在集裝箱碼頭的日常工作中，通常是由岸邊裝卸設(shè)備（A型、H型橋吊等）將集裝箱從靠泊船只上吊起，并運送至岸側(cè)放到水平運輸設(shè)備（內(nèi)集卡、掛車+拖頭、AGV小車等）上，之后通過水平運輸設(shè)備運輸?shù)酱a頭后方堆場，輪胎吊通過小車的移動，放下吊具吊起集裝箱，然后移動小車，將集裝箱堆放在堆場相應(yīng)位置。

在整個裝卸環(huán)節(jié)中，輪胎吊還需進行大量翻、倒箱等“無效作業(yè)”，輪胎吊需要頻繁吊起重箱、移動小車、放下重箱，整個作業(yè)期間需要發(fā)動機燃燒大量柴油供能。

3.2 輪胎吊作業(yè)成本

輪胎吊在實際工作過程中，產(chǎn)生的作業(yè)成本主要包括柴油消耗，污染物排放，設(shè)備保養(yǎng)維修費用、輪胎消耗、設(shè)備潤滑油以及油品更換費用等。其中占比較大的兩項為柴油消耗成本以及污染物排放帶來的環(huán)境成本。

3.2.1 柴油消耗成本

根據(jù)上海明東集裝箱碼頭有限公司歷年運營數(shù)據(jù)了解到，傳統(tǒng)輪胎吊實際運營過程中每操作1TEU需消耗0.87 L柴油，每臺輪胎吊平均每年操作12萬TEU。數(shù)據(jù)顯示，輪胎吊每臺柴油消耗費用在40～70萬元人民幣不等，同時傳統(tǒng)輪胎吊在作業(yè)過程中也會排放大量的廢氣和污染物。造成輪胎吊柴油消耗量大的原因主要有以下幾點：

（1）堆場為了滿足集裝箱裝卸作業(yè)過程中輪胎吊起升和小車兩個機構(gòu)所需最大負荷、額定速度和額定加速度運行時的峰值功率,需配置440～480 kW的大功率柴油發(fā)電機組，而輪胎吊通常作業(yè)時的平均功率僅有60～80 kW左右；

（2）由于集裝箱的平均箱重不超過10t，所需功率較小，但柴油機低負荷運行時間比例過高，負荷低于20%的運轉(zhuǎn)時間占比達75%～80%，在此工況下柴油機仍全速運行，造成大量柴油浪費；

（3）由于碼頭作業(yè)性質(zhì)決定，空載等候時間過長，約占總運行時間的45%～55%，也造成大量柴油空耗。

3.2.2 污染物排放成本

除了經(jīng)濟成本，柴油燃燒過程中還會排放大量的有毒有害廢氣污染物。

傳統(tǒng)輪胎吊將重柴油作為燃料，根據(jù)上海明東集裝箱碼頭的折標(biāo)煤系數(shù)，1L柴油可折算為1.4571kg煤，每燃燒1t柴油可排放3.53t二氧化碳，同時也會排放大量的NOx、VOCs、COx、SOx等污染物。碼頭在處理相關(guān)污染物的時候需要投入大量的資金購置清潔設(shè)備、雇傭清潔員工等，同時污染物排放超標(biāo)還存在被環(huán)境監(jiān)管機構(gòu)處罰的風(fēng)險。上述兩項成本如表3所示。

表3 傳統(tǒng)輪胎吊作業(yè)成本

4.氫燃料電池輪胎吊工作原理及系統(tǒng)效益分析

4.1 氫燃料電池輪胎吊工作原理

氫燃料電池是指氫質(zhì)子交換膜燃料電池（如圖1），主要由陽極、陰極、質(zhì)子交換膜以及兩側(cè)的擴散層構(gòu)成。其工作原理為：將氫氣送至電池的陽極板，通過催化劑的作用，氫原子變成一個正電荷的氫離子和一個負電荷的電子，其中氫離子通過電解質(zhì)到達陰極板，而電子不能通過電解質(zhì)，而只能通過外部電路形成電流。電子到達陰極板后，與氧原子和氫原子重新結(jié)合為水。

圖1 氫燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)氫燃料電池系統(tǒng)應(yīng)用到輪胎吊供能系統(tǒng)中，氫燃料電池需要與儲氫系統(tǒng)相連，將作為燃料的氫氣供應(yīng)到燃料電池的陽極板，將作為氧化劑的氧氣供應(yīng)到陰極板（由于空氣中氧氣含量足以滿足氫燃料電池陰極的需要，故不需要額外添加氧氣供應(yīng)裝置）。

4.2 氫燃料電池輪胎吊系統(tǒng)效益分析

對于碼頭而言，要基于對碼頭經(jīng)濟效益，環(huán)境效益兩方面綜合考慮，以此來選擇最佳的輪胎吊的供電系統(tǒng)。以傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機輪胎吊來看，其通常作業(yè)時的平均功率在60～80kW 左右，需要配備440～480kW的大功率柴油發(fā)電機組。根據(jù)上海明東集裝箱碼頭有限公司歷年的經(jīng)驗數(shù)值，常規(guī)輪胎吊實際運營過程中每作業(yè)1TEU消耗柴油0.87L，平均每臺輪胎吊每年操作12萬TEU。

縱觀上海港現(xiàn)狀，目前上海港共有堆場輪胎吊493臺，已有部分輪胎吊完成高架滑觸線供電、油電混動裝置的改進；同時由于輪胎吊日常的作業(yè)功率、作業(yè)時間、柴油發(fā)電機組的功率均為變值。同時上海港的吞吐量也逐年上升，故對目前上海港輪胎吊的具體情況所出以下假設(shè)：

假設(shè)一：目前上海港仍有200臺傳統(tǒng)柴油發(fā)電機輪胎吊；

假設(shè)二：每臺傳統(tǒng)柴油發(fā)電機輪胎吊作業(yè)的平均功率為70kW；均配備480kW的大功率柴油發(fā)電機組；

假設(shè)三：實際運營過程中每臺輪胎吊柴油每作業(yè)1TEU消耗柴油0.87L，年操作12萬TEU；

假設(shè)四：每臺輪胎吊每日連續(xù)作業(yè)10h。

在上述假設(shè)前提下，上海港目前傳統(tǒng)柴油發(fā)電機輪胎吊現(xiàn)狀如表4所示，并根據(jù)假設(shè)條件，對目前上海港傳統(tǒng)柴油發(fā)電機輪胎吊進行氫燃料電池的改造后的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益進行分析。

表4 上海港傳統(tǒng)柴油機輪胎吊現(xiàn)狀

4.2.1 經(jīng)濟效益分析

每臺傳統(tǒng)柴油機輪胎吊每年作業(yè)12萬TEU，每操作1TEU消耗柴油0.87L；進一步查詢到目前上海地區(qū)的柴油價格為8.13元/升。經(jīng)計算，傳統(tǒng)柴油機輪胎吊柴油消耗量及成本如表5所示。

表5 傳統(tǒng)柴油機輪胎吊柴油消耗量及成本

將傳統(tǒng)柴油機輪胎吊改造為氫燃料電池輪胎吊的成本主要包括設(shè)備采購成本，氫氣燃料成本兩方面。

首先是設(shè)備采購成本。輪胎吊氫燃料電池設(shè)備包括氫燃料電池電堆、儲氫系統(tǒng)、空氣子系統(tǒng)、冷卻子系統(tǒng)、升壓DC/DC變換器、降壓DC/DC變換器，分別對輪胎吊氫燃料電池設(shè)備的各個組成部分做成本分析：

氫燃料電池電堆方面，根據(jù)目前的市場價格，氫燃料電池電堆的市場價格為$180/kW電堆，100kW電堆成本約12.6萬元。

儲氫系統(tǒng)方面，氫燃料電池儲氫系統(tǒng)由儲氫瓶構(gòu)成。目前市場上的儲氫瓶容積為165L，分為35MPa和70MPa碳纖維材質(zhì)的兩種，對應(yīng)成本為分別為$2900、$3500。根據(jù)中科院寧波材料所特種纖維事業(yè)部對兩種儲氫瓶的研究分析，70MPa儲氫瓶的成本大幅增加的主要原因在于隨著壓力增加，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用比例大幅提升。

空氣、冷卻子系統(tǒng)方面，目前市場上的氫燃料電池的空氣循環(huán)子系統(tǒng)（含空氣壓縮機、質(zhì)量監(jiān)控傳感器、溫度傳感器、過濾器等）成本占比為25.8%，冷卻回路（含高低溫回路、空氣預(yù)冷器、電子組件等）成本占比為11.2%。

升壓、降壓DC/DC變換器方面，經(jīng)市場調(diào)查，升壓、降壓DC/DC變換器價格均在2000元以內(nèi)，故在此認為兩者成本之和為4000元。

傳統(tǒng)柴油機輪胎吊發(fā)電機功率為480kW，鑒于輪胎吊工作時的功率較為穩(wěn)定，從節(jié)省成本的角度考慮，上海港可以選購成本較低的35Mpa儲氫瓶。結(jié)合經(jīng)驗數(shù)值，480kW的燃料電池需配備6個儲氫瓶的儲氫系統(tǒng)；進一步根據(jù)空氣、冷卻子系統(tǒng)成本占比，并結(jié)合當(dāng)前美元匯率（1USD=6.79CNY），經(jīng)計算，氫燃料電池各部分成本構(gòu)成以及對柴油機輪胎吊進行氫燃料電池改造的設(shè)備采購成本如表6所示。

表6 柴油機輪胎吊進行氫燃料電池改造的設(shè)備采購成本

氫燃料電池的燃料成本方面，根據(jù)相關(guān)文獻中對輪胎吊工作時的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況，結(jié)合實際運營情況計算得到，輪胎吊平均每小時的耗電量為33kW。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，1kg氫氣的熱值為1.43×10kj，每千瓦時電量相當(dāng)于熱值3.6×10kj。

市場調(diào)查得知，目前我國氫氣的制備方法主要有化石燃料制氫、電解水制氫、化工尾氣制氫、生物質(zhì)制氫等。數(shù)據(jù)顯示，2018年全球氫氣產(chǎn)量約7000萬t，約96%的氫氣是由煤，石油和天然氣等化石能源制取，其中76%來源于天然氣，約23%來自煤炭。煤制氫成本最低，約9～10元/kg（煤炭價格為 550元/噸時），天然氣制氫成本為 20-24元（天然氣價格為3.5元/m時）。

根據(jù)前文假設(shè)，輪胎吊每日連續(xù)作業(yè)10h；同時考慮到目前市面上的氫燃料電池理論效率85%～90%，實際工作時效率約為40%～60%，在較為成熟的汽車領(lǐng)域可達60%，由于目前氫能源電池輪胎吊并不成熟，故在此假設(shè)氫燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率為50%；氫燃料成本方面，據(jù)調(diào)查顯示，目前市場主要采用天然氣制氫法，故在此假設(shè)1kg氫氣的成本為20元。經(jīng)計算，對傳統(tǒng)柴油機輪胎吊進行氫燃料電池改造后的燃料消耗量及成本如表7所示。

表7 柴油機輪胎吊進行氫燃料電池改造的燃料消耗量及成本

對改造后所節(jié)約的燃料成本及經(jīng)濟效益進行分析：單臺氫燃料電池輪胎吊每年的燃料成本為12.13萬元，傳統(tǒng)輪胎吊為84.8774萬元；進一步假設(shè)銀行存款利率I=3.5%，年金A=72.7472萬元，單臺輪胎吊前期投資額P=102.4129萬元，假設(shè)在此期間柴油單價不變，經(jīng)計算，上海港柴油機輪胎吊進行氫燃料電池改造的經(jīng)濟效益及投資回收期（PBP）如表8所示。

表8 氫燃料電池輪胎吊經(jīng)濟效益分析

根據(jù)目前上海港柴油機輪胎吊的燃料消耗情況，氫燃料電池改造的系統(tǒng)成本，并結(jié)合上海市柴油價格，銀行利率等，計算出對單臺輪胎吊進行氫燃料電池系統(tǒng)改造前期需投入102.4129萬元，每年燃料費用也從84.8772萬元降低到了12.13萬元，進一步計算得到投資回收期（PBP）為1.47年。如果對上海港所有的傳統(tǒng)柴油機輪胎吊進行氫燃料電池改進，預(yù)計每年可減少上海港14549.44萬元的燃料成本支出。

雖然單臺輪胎吊改造的初始投資額較大，但改造后比改造前節(jié)省了約85.7%的燃料成本支出。同時，由于改造數(shù)量多，伴隨著上海港吞吐量逐年增加，輪胎吊作業(yè)箱數(shù)增加，單箱作業(yè)成本會進一步下降，輪胎吊改進后的規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢也會愈發(fā)顯著。

4.2.2 環(huán)境效益分析

根據(jù)《中國環(huán)境影響評價培訓(xùn)教材》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，燃燒1m柴油排放的主要大氣污染物主要包含氮氧化物（以NO計）8.57kg/m，硫氧化物（以SO計）10.0kg/m，煙塵（以粉塵顆粒計）1.80kg/m；燃燒1L柴油會排放2.63kg二氧化碳。

經(jīng)調(diào)查，1 L 柴油約等于0.84-0.86kg左右，由于碼頭輪胎吊普遍使用密度比較小的柴油，故假設(shè)輪胎吊使用的1L柴油等于0.84kg；同時查詢柴油體積換算數(shù)據(jù)得到，1m柴油=1000L，故單臺柴油機輪胎吊年柴油消耗質(zhì)量和體積如表9所示。

表9 上海港柴油機輪胎吊年柴油消耗量

上海港傳統(tǒng)輪胎吊有毒有害污染物質(zhì)的年排放量則分別用每立方米柴油燃燒所排放的污染物質(zhì)量乘以上海港傳統(tǒng)輪胎吊每年消耗的柴油體積得出。具體結(jié)果如表10所示。

表10 上海港傳統(tǒng)輪胎吊有毒有害污染物質(zhì)年排放量

根據(jù)氫燃料電池的工作原理及對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式可以看出，將傳統(tǒng)輪胎吊改為氫燃料電池功供能系統(tǒng)后，氫燃料電池在工作時的總反應(yīng)式是不產(chǎn)生污染的水反應(yīng)。對比傳統(tǒng)柴油機輪胎吊，氫燃料電池輪胎吊能真正實現(xiàn)零污染發(fā)電（如表11）。

表11 氫燃料電池輪胎吊環(huán)境效益分析

5.輪胎吊使用氫燃料電池的弊端

雖然隨著我國“雙碳”政策的不斷推進，氫能源電池技術(shù)發(fā)展也在不斷向前推定，但目前氫燃料電池并未廣泛地引用到現(xiàn)實生活中，主要原因有以下幾點：

首先是氫燃料電池的成本較高，電池壽命有得提高。目前市場上1kW氫燃料電池電堆的價格約為$180，由于輪胎吊發(fā)電機所需的供電系統(tǒng)功率較大，如果將上海港所有傳統(tǒng)輪胎吊進行氫燃料電池系統(tǒng)改進，經(jīng)計算，僅電堆成本就會高達2.04億元人民幣；同時，目前的氫燃料電池壽命并不長久。根據(jù)美國能源部DOE(Department of Energy)發(fā)布的報告顯示，預(yù)計2020年燃料電池系統(tǒng)壽命將達到5000h，但是目前采用國內(nèi)技術(shù)生產(chǎn)的氫燃料電池壽命普遍只有約2000h、效率也只有40%，無法滿足輪胎吊每日作業(yè)時間長、作業(yè)頻率高的需求。

同時，氫氣的制備成本也較高，氫氣制備產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初期水平。雖然目前全球各國都在大力推廣燃料電池的使用，但總體上看，我國氫氣制備方面存在著的經(jīng)驗不足、數(shù)據(jù)積累不多、供應(yīng)鏈并不健全、技術(shù)性人才短缺等問題。使得氫燃料電池想要達到和汽油、柴油一樣的商業(yè)化水平，仍有一段必經(jīng)之路要走。

氫氣制備方面，目前制氫成本較低的方法仍然是煤制氫，這也使得大量的氫氣加工生產(chǎn)廠商為了節(jié)省成本，仍然選擇以煤制氫為主。但這就導(dǎo)致氫燃料的上游——氫氣加工生產(chǎn)廠商仍以污染排放量較大的方式制備氫氣。下游產(chǎn)業(yè)減少污染物排放是建立在上游企業(yè)增加污染物排放的條件之上，本質(zhì)上并沒有降低我國的污染物排放水平。

如果上海港計劃在港口范圍內(nèi)建立制氫廠，以此節(jié)約購置氫燃料的成本，同樣存在著弊端。目前氫燃料制備成本最低的方法是煤制氫，如果上海港選擇以煤制氫方式制備氫氣，那么在制氫過程中也會排放大量污染物，并沒有從根本上解決港口污染物排放問題；其次，氫氣的制備也需要相應(yīng)設(shè)施設(shè)備、資源和能源的支撐，需要采購制氫設(shè)備，安排操作人員，占用港區(qū)面積，對碼頭水、電等能源消耗也提出更高要求。

安全性方面，近年來國內(nèi)外在氫能源過程中都曾發(fā)生過不少事故，如氫氣壓力超過儲氫容器材料的最大壓力極限，造成儲氫罐的爆裂等。集裝箱碼頭輪胎吊的工作地點是碼頭后方堆場。以上海港為例，上海港集裝箱堆場中的集裝箱數(shù)量多、密度大、貨物種類多、輪胎吊工作頻繁，實務(wù)中儲氫罐需要頻繁加注氫氣。一旦加注失誤，如壓力過大，儲氫罐不慎發(fā)生爆炸，會產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的后果。進一步考慮到碼頭的危險品箱區(qū)，如果危險品箱區(qū)的輪胎吊儲氣罐發(fā)生爆炸，可能會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，后果將會不堪設(shè)想。

6.結(jié)語

海洋是我國藍色的領(lǐng)土，航運是民族復(fù)興的基石。隨著我國航運業(yè)的不斷做大做強，我國也逐漸由航運大國向航運強國邁進。強，不僅僅是數(shù)量、指標(biāo)的不斷突破，同時要保證行業(yè)各個環(huán)節(jié)的可持續(xù)發(fā)展。

“雙碳”政策下，航運產(chǎn)業(yè)鏈的各個主體均朝著綠色、清潔，可持續(xù)化方向改進。輪胎吊作為集裝箱碼頭必不可少且至關(guān)重要的堆場裝卸機械之一，對其進行新能源改進迫在眉睫?；谏虾８圯喬サ醅F(xiàn)狀，從經(jīng)濟性、環(huán)境性兩個方面對現(xiàn)有傳統(tǒng)柴油機輪胎吊進行氫燃料電池改進做出效益分析。分析得出，對傳統(tǒng)柴油機輪胎吊進行氫燃料電池的改進需要大規(guī)模資本投入，但同時基于上海港集裝箱碼頭有著作業(yè)量大，輪胎吊數(shù)量多，作業(yè)時間長等特點，對上海港傳統(tǒng)輪胎吊進行氫燃料電池系統(tǒng)改造的投資回收期較短，同時在環(huán)境保護，可持續(xù)方面有著顯著的效益。

基于我國對于國內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的政策支持，未來氫燃料電池研發(fā)技術(shù)將會不斷完善，輪胎吊進行氫燃料電池改造的成本還會進一步降低，氫燃料電池系統(tǒng)也將會愈發(fā)成為集裝箱碼頭輪胎吊供電系統(tǒng)的可靠選擇。