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双碳目标下针对机场行李处理系统的能源能耗管控系统设计与应用

摘要：“2030年前实现碳达峰、2060年前碳中和”是我国应对气候变化所确立的“双碳”目标。在此背景下，如何将传统的行李处理系统进行绿色低碳转型，成为设计师们所关注的问题。在传统行李处理系统中，其控制系统模式单一、驱动技术以及设备陈旧、无智能化节能功能与技术、无储能技术、设备资源管理技术落后、不能及时观测系统能源消耗情况、无法针对性制定有效的能源优化解决方案等，这些问题都会导致行李处理系统能源消耗增加、碳排放量增加。为了解决此类问题，本文针对机场行李处理系统，规划设计了可视化能源管理系统。该系统中主要包含设备耗电采集监控系统、能量回收与储能系统、节能控制系统、备品备件管理系统、能耗管理系统。各子系统数据共享并协同工作，可最大程度降低行李处理系统的能源消耗，从而完成其向“绿色低碳”目标的快速转型。

关键词：“双碳”目标；行李处理系统（BaggageHandlingSystem）；设备耗电采集监控系统；节能控制模式；能量回收；储能系统

一、引言

2020年9月，习近平总书记在第七十五界联合国大会一般性辩论上做出力争于2030年前碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现“碳中和”的重要宣示。2030年碳达峰和2060年碳中和（以下简称“双碳”），展现了我国应对气候变化的坚定决心，也拉开了中国经济社会发展方式加速向绿色低碳转型的序幕[1]。

根据国家“十四五”规划，到2025年，我国将新建扩建140个机场，预计旅客运输量达到9.3亿人次。行李处理系统作为机场重要组成部分，担任行李输送和分拣的重要职责，其规模庞大且不间断运行，能源消耗巨大。为响应国家“十四五”规划的号召，同时实现机场行李处理系统向绿色低碳转型的目标，需从行李处理系统中的软件平台以及硬件系统进行多方面考量并寻找有效的解决方案和方法。

二、行业现状分析

在机场传统行李处理系统中，电机通常选用能效等级为IE1，一台电机的年耗电量约为1095kW?h。以西部某大型机场为例，设备近8000台，行李处理系统中电机年耗电量约为876万kW?h。以2024年商业电标准来计算收费，电费单价为1.4元/kW?h，年耗电花费1226多万元人民币。长年使用下来在电能消耗部分花费比较大。在传统行李处理系统中，通常只有一个总电能表用于计费。这种黑盒的电能消耗模式，无法有效地进行能耗和能源的管控，由于行李系统子系统中没有安装电能检查仪表或安装的电能检测仪表功能较少而无法获取实时的电量消耗信息，无法满足电量实时监控的需求，更不可能为节能措施提供有力的数据依据。

传统行李处理系统设备数量大、种类繁多，维护系统的正常运行的备品备件数量比较多，同时需要配置很大的场地来存放备件。备件出入库通常采用纸质化方式，这种模式下的备件出入库效率、设备维修、备件的库存量难以把控，势必消耗更多的人力物力，难以满足以“双碳”为目标的绿色低碳型发展要求。针对上述行李处理系统中存在的问题，设计“绿色低碳型”的行李处理系统，成为设计师们的首要任务。

三、系统设计

为解决行李处理系统传统模式下碳排放较大的问题，其系统设计主要包括设备耗电采集监控系统、能量回收与储能系统、节能控制系统、备品备件管理系统、能耗管理系统，如图1所示。设备耗电采集监控系统主要负责现场设备电能数据信息的采集与监控，能量回收与储能系统主要负责将设备产生的剩余能量有效地储存起来，节能控制系统负责系统节能模式的实现，备品备件管理系统负责备品备件库存优化配置与管理，能耗管理系统主要负责从能耗角度对设备耗电采集监控系统、能量回收与储能系统、备品备件管理系统进行数据统计以及分析，形成电能消耗图表。

图1“绿色低碳型”行李处理系统架构

1.设备耗电采集监控系统

设备耗电采集监控系统是采集以及显示现场输送设备电能使用的信息，由于现场输送设备数量庞大，通信方式种类繁多，如果需要精准计算每台设备的能耗情况，需在每台设备上安装电能表来实现，这将导致费用增加，一般情况下，选择在分区的电力分配柜上安装电能仪表，来获取当前区域中设备的能耗情况。

图2机电一体化解决方案

（1）电机硬件选型

传统的行李处理系统中为调节设备输送速度采用电机加变频器加减速机的方式来驱动设备的运行，其优点是机构简单、使用寿命长，适合低速、大扭矩的场合，缺点是备件种类繁多，启动速度慢，精度低，无法实时调速，耗电量比较大。

本方案设计的电机为机电一体化驱动系统，将变频器、电机、减速机集成为一体，其优点是安装简单、占地面积小、参数配置易操作、具有较高的控制精度和灵活性，通过频率变化可以无极变速，能耗比较低。

（2）电机能耗测试对比

选用某枢纽国际机场现场设备进行测试对比分析，测试地点为行李系统输送线，测试设备为同一输送系统中相邻三个工位，满足运行时间相同、