露天矿无人驾驶与充换电同步推进：零下40℃运行与年省柴油2400吨实践

矿区电动化有两个常被质疑的点：一是极端气候下能不能扛住，二是不省油到底值不值投资。露天矿的实践恰好给了正面回答。国家矿山安全监察局发布的典型经验材料显示，伊敏露天矿建成国内首创智能充换电站系统，投入45台纯电动卡车，年生产能力达600万立方米，通过了零下40℃的严寒运行测试，每年节省柴油约2400吨，燃料成本节约90%以上；魏家峁露天矿建成国内第一座矿山柔性吊装式换电站，利用分布式光伏供电实现60吨电动重卡全自动无人快速换电。两份材料的共同点在于，电动化不是单独替换某一类设备，而是把车辆、充换电设施与调度系统作为一套系统同时设计、同时落地。装备与补能同步推进，成为露天矿运输系统改造的现实路径。

一是持续推进无人驾驶技术研究。伊敏露天矿构建了国内首个露天矿山无人化示范工作面，实现了国内首批172吨自卸卡车、电动宽体卡车5G+无人驾驶常态化编组作业和国内首台20立方电铲5G+远程遥控作业，相较传统人工驾驶模式，减少司机岗位18人，逐步推进技术研究向常规生产力转化；此外，伊敏露天矿不断加强产学研用联合攻关，携手国家电网、华为、徐工、北科大组建创新联合体，共同研发制造适合露天煤矿的取消驾驶室无人驾驶纯电动卡车，实现重载常态化运输，效率达到人工的100%。二是持续推进设备再电气化进程。伊敏露天矿始终牢记习近平总书记“三个结合”重要嘱托，建成国内首创智能充换电站系统，投入45台纯电动卡车，年生产能力达600万立方米，实现了零下40℃的严寒运行测试，每年节省柴油约2400吨，燃料成本节约90%以上，全面替代传统大型燃油矿用卡车，形成了以电代油智能充换一体纯电重卡的绿色清洁运输生产新模式；魏家峁露天矿建成了具有中国华能自主知识产权的国内第一座矿山柔性吊装式换电站，利用分布式光伏供电，实现60吨电动重卡全自动无人快速换电。 三、强化数据驱动，推进技术跨界融合 坚定不移实施“数字华能”战略，积极拓展煤矿5G应用场景，全力推动大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术与煤炭产业深度融合，不断优化业务应用，打通数据壁垒，盘活数据资产，挖掘数据价值，强化数据驱动，推动管理创新和产业升级。

零下40℃运行测试意味着什么
零下40℃的严寒运行测试，是这批实践中最有说服力的一组数据。低温对电动矿卡的影响集中在三处：电池充放电效率下降、电芯内阻上升导致可用能量减少、低温告警会限制输出功率。露天矿的作业环境恰好是这三项压力的叠加场景——长时间在低温环境待命，频繁大负载上下坡，早晚温差大。这样的运行测试通过后，至少说明配套的电池热管理、充换电控制策略和车辆控制逻辑在极端条件下可用。对矿区做补能配套来说，这类数据比实验室参数更有参考价值，因为它包含了长时间待机、频繁作业后的真实热状态。意见还提出加快淘汰矿区内低效落后老旧锅炉，因地制宜推广电锅炉、生物质锅炉、瓦斯氧化供热锅炉、清洁高效煤粉锅炉等先进锅炉，降低矿区自用煤消耗。

45台纯电卡车替代后的成本账
45台纯电动卡车、年生产能力600万立方米、每年节省柴油约2400吨、燃料成本节约90%以上——这几个数字构成了矿区电动化的基本经济性模型。矿区运输的能耗结构与公路物流不同：单台设备功率大、年作业里程长，柴油消耗量集中，燃料价格波动对成本的影响被放大。燃料成本节约90%以上，意味着电动化的经济性主要来自能耗差而非初始投资回收。这解释了为什么露天矿比井工矿更早铺开电动矿卡——作业半径相对固定、线路可规划、补能点可以集中建设，条件更适合电动化。对大功率充电场景来说，储能的削峰填谷作用尤其明显：车辆集中充电时，储能先顶上，避开负荷高峰；光伏出力好的时段优先给车充电，多余的再上网。此外，冬季低温会让电池可用容量下降、充电功率受限，预热与保温措施在北方矿区属于必配项，直接影响到位车辆能否满足班次要求。

充换电系统与无人驾驶的协同逻辑
伊敏露天矿建成的是智能充换电站系统，与172吨自卸卡车、电动宽体卡车的5G+无人驾驶常态化编组作业是同一套改造的两面。无人驾驶解决了“谁来开”的问题，把司机岗位减少了18个；换电站解决了“电从哪来、什么时候补”的问题。两者的协同点在于调度：车辆编组运行的任务计划要能预判车辆返回补能的时间窗口，换电站的电池调度要与运输计划对齐，电池健康管理状态数据要回传给车辆控制系统。魏家峁露天矿的柔性吊装式换电站由分布式光伏供电，进一步把补能成本与能源供给绑定在一起。这类项目对充电设施提出了新要求——不能只做单向充电，需要具备功率可调、能接受调度指令的能力，才能真正参与到微电网的调节当中去。对充电设施运营方来说，参与微电网意味着要具备受控充放电能力，收益来自峰谷价差与服务费结算，这部分收益在测算时往往被低估。

矿用无人驾驶的技术攻关路径
在装备侧，伊敏露天矿持续加强产学研用联合攻关，携手国家电网、华为、徐工、北科大组建创新联合体，共同研发制造适合露天煤矿的取消驾驶室无人驾驶纯电动卡车，实现重载常态化运输，效率达到人工的100%。取消驾驶室的改造并不只是省掉一个驾驶室，它带来的是整车结构、视野替代方案、远程操控链路、故障降级策略的整体重构。这个特点决定了矿区电动化项目的实施主体往往是整车厂、能源企业、通信与自动化厂商的联合体，而不是单一供应商。对充电设施配套方而言，参与方式也随之变化：从卖设备转向参与联合方案，提供与车辆调度、电池管理系统的接口适配。

从两个矿的差异化路径看推广条件
两个矿的做法并不相同：伊敏露天矿走的是“智能充换电站系统加45台纯电卡车”的规模替换路径，魏家峁露天矿走的是“矿山柔性吊装式换电站加60吨电动重卡全自动无人换电”的技术攻关路径，还叠加了分布式光伏供电。这种差异说明矿区没有唯一方案。露天矿可以规模化铺开，井工煤矿则要根据运输方式逐步应用电动矿用无轨胶轮车，条件完全不同。选择路径时需要评估的因素包括运输线路是否固定、是否有集中布置补能设施的空间、电网容量与接入条件、以及企业自身的运维能力。同时要求加强新上项目节能审查和碳排放评价，促进煤炭清洁高效利用和非化石能源替代，这使得补能项目的能耗水平也要经得起审查。

原文来源：国家矿山安全监察局

矿区补能设施的技术门槛，最终体现在三件事：极端气候下的可用性、与车辆调度的协同、以及与矿区能源系统的耦合程度。国家矿山安全监察局公布的这些实践把这三件事都摆到了明面上。对做场站与车棚配套的团队来说，这类场景对结构设计、保温与热管理、防护等级以及远程运维能力的要求都高于常规场景，提前把这些条件纳入设计，比事后改造要经济得多。这也是我们做场站方案时坚持前期调研的原因。

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