在全球碳减排的大趋势下，华能清能院致力于清洁能源技术研究开发，储能技术部开展储能应用技术与系统集成技术研究，目前已掌握储能系统集成、控制、预诊断等关键技术，自主研制开发电池储能系统与商用车电池包、换电矿卡及换电站，并已取得显著成果。
2020-2021年，华能清能院成功建设并投运国内第一座用于矿山工程设备的柔性吊装式换电站-华能魏家峁换电站，并投入12辆由清能院提供动力电池包的90吨级电动宽体矿卡用于露天煤矿土石方剥离作业。清能院致力于电池包自主开发研制工作，自主研发的第一代动力电池包已投入运行使用，自主研发的第二代动力电池包已基本完成设计和试制工作。
2020年8月由华能清能院牵头，联合多家合作单位成立技术联盟，依托华能北方魏家峁煤电公司共同开展换电矿卡关键技术研发和科技示范工作。清能院研发了电池包集成技术、柔性自动换电技术和智能调度技术，并组织各厂家完成电池系统、动力系统和换电系统的整合，形成了全套具备自主知识产权的核心技术。换电站设计容量能满足40台车运行，分两期建设，一期建设容量能满足12台车运行。换电站于2021年4月21日正式投入运行，截至目前，换电矿卡行驶总里程接近5万公里，装卸车次达8000余次。
图1 换电站全景
华能北方公司-清能院魏家峁换电站是国内第一座用于矿山工程设备的柔性吊装式换电站，也是华能集团第一座具备自主知识产权的换电站。电池系统采用了基于封闭液冷循环的先进热管理技术，确保了在极寒、高沙尘气候下的正常服役；换电系统采用全自动化设计，通过图像识别技术实现无人换电，换电时间在5-6分钟左右，达到国内先进水平。全部车辆和电池状态信息上传到本项目开发的智能云平台，可供实时监控，同时通过后台人工智能算法结合历史数据分析预测电池的健康状态，对故障和火灾隐患进行提前预警和自动干预，提升了系统设备的可靠性和安全性，并为未来电池退役后的梯次利用提供了支撑。
华能魏家峁换电站和换电矿卡的成功投运标志着我国矿山重卡吊装换电站集成及应用获得突破性进展，为我国吊装换电站的数字化、智能化建设提供了华能样板，对推动我国纯电动模式重型车辆的推广应用具有重要意义，助力我国实现“碳达峰碳中和”目标，未来可推广至我国短倒运输、港口物流、矿山采运和水电开发等领域，具有较强的推广示范应用价值和经济环保效益。
目前投入运行的车辆包括6辆车临工MTE86型和6辆开沃K4型（无动力车身），车辆采用后背电池包方式，针对车辆载荷分布，对车辆底盘及动力系统布置进行了模拟优化，经过实际试运行试验，符合矿区运行条件，动力电池搭配清能院提供的磷酸铁锂动力电池。
第一代矿卡动力电池包由清能院设计集成，电池包总电量为423KWh，车辆正常运行情况下能满足5-8小时换一次电。电池包采用了储能兼容式设计、高效热管理系统、电池分散式控制等核心技术。
图2 换电矿卡
在第一代动力电池包实际运行的数据基础上，清能院已基本完成第二代矿卡动力电池包的开发和试制工作，电池包总电量为530kWh。通过优化设计电池包框架总成、托架总成及锁止机构，优化设计电池标准箱， BMS软硬件优化开发，高压盒及电气原理升级，电气元件、电气连接器及高低压线束升级优化，液冷机组、液冷管路优化设计，热管理系统升级优化、电池系统消防装置研究等方方法，提升电池包能量密度，增加结构强度，优化空间布局，提升整体性能。
单位简介
中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司（简称华能清能院）成立于2010年4月，是中国华能集团有限公司直属的新能源技术研发中心 、海上风电研发中心 、知识产权中心和高层次人才聚集地 。华能清能院致力于助力国家碳达峰 、碳中和目标实现 ，助力华能集团高质量发展 ，布局“ 3 + X ”碳中和技术体系，其中“3”是指大力发展风电、光伏、储能为主体的新一代清洁能源技术，“ X ”是指培育二氧化碳捕集利用与封存 、氢能 、多能互补与新型能源系统 、大数据与人工智能为代表的新兴技术。清能院将以强化国家战略科技力量为己任，加快打造原创技术策源地和现代化产业链链长，提供构建以新能源为主体的新型电力系统所需的资源评估、勘察设计、工程建设与调试、运维、检测诊断等全生命周期解决方案，力争建设成为具有自身特色的世界一流能源研发机构。
【责任编辑：王长尧 】
