系列：采矿与材料 • 第7部分
Mega Vans & Flywheels — 卡车作为移动电池
在我们的世界里，卡车不是燃烧——而是缓冲。每辆“mega van”都是一个200吨载荷的机器人，车上带有几兆瓦时的电量和一个能轻松应对功率峰值的飞轮。它们使运输成为电力系统的一部分，而不是例外。
今天的任务
设计卡车首先作为能源装置，其次才是车辆。
发布 预计算路线、电池组大小和充电器功率（无需JS）。
证明 我们可以用安静的电子超快采矿和建造。
为什么用卡车做电池（以及它们如何让现场更快）
我们以脉冲方式移动土方：装载、爬升、卸载、下降。电池不喜欢脉冲；飞轮喜欢。所以每辆卡车承担两项任务：运输质量和缓冲电力。结果是全天候24/7运行，微电网更稳定，峰值硬件需求更少，矿坑听起来像图书馆加健身房。
- 车载储能 让每次停车都成为平衡电网的机会。
- 飞轮 吸收峰值（启动、卸载提升），保护电池和充电器。
- 下坡再生制动 回馈爬升能量——电子乘电梯下行。
平台规格（批量生产，关键部位定制）
Mega Van — 基线
- 有效载荷： 200 t
- 空载质量： ~190 t（含电池组）
- 最高速度（现场）： 36 km/h (10 m/s)
- 爬坡：10 m/s速度下5–10%坡度（辅助车道可选）
- 驱动：4个轮内电机，矢量控制
能量模块
- 主电池组：3–5 MWh（LFP级别）；电池组质量约21–36 吨
- 峰值功率（电池）：2–4 MW（C倍率管理）
- 飞轮舱：30–50 kWh，2–5 MW 瞬时功率，约1–2 吨
- 再生制动：捕获约70%的下坡能量
飞轮的真正作用
它缓冲的是功率，而非续航里程。把它想象成电子的减震器。从长椅起步？飞轮能提供2–5 MW的瞬时功率，电池轻松应对0.5–1.0 C的负载。卸载200吨负载？飞轮吞下再生制动峰值，然后缓慢传递给电池组。
能量流动与电池组（你能掌握的数据）
每次行程能量（净值）
| 路线 | 每次行程能量 | 备注 |
|---|---|---|
| 短且缓 • 1 公里 @ 3% 坡度 | ~37 kWh | 再生制动支付大部分下坡能量 |
| 基本情况 • 2 公里 @ 5% 坡度 | ~107 kWh | 我们将按此尺寸选择刹车片 |
| 更长距离 • 3公里，5%坡度 | ~161 kWh | 更大刹车片或受电弓 |
| 更陡 • 2公里，8%坡度 | ~156 kWh | 飞轮在这里表现出色 |
假设载重200吨，空载190吨，巡航速度10米/秒，传动系统效率90%，下坡再生制动70%。
按班次确定电池组大小
每小时3趟。计划放电深度为80%，以延长寿命。
| 路线 | 10小时班次 | 12小时班次 | 注意 |
|---|---|---|---|
| 短且缓 | ~1.4 MWh | ~1.7 MWh | 2 MWh 舒适电池组 |
| 基本情况 | ~4.0 MWh | ~4.8 MWh | 4–5 MWh 电池组 |
| 长/陡 | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | 使用有轨电车或增加充电时间 |
一个4 MWh电池组以0.32 MW平均功率（基本情况）可持续约12.5小时。垫板处理剩余部分；飞轮保持峰值平稳。
预计算路线
每辆卡车功率及垫板额定值（基础：3趟/小时）
仅在停靠时充电，约15分钟/小时（25%工作率）。充电器+电池组效率约90%。
| 路线 | kWh/h | 停靠时垫板功率 | 推荐 |
|---|---|---|---|
| 短且缓 | ~111 | ~0.5 MW | 每个车位单垫板 |
| 基本情况 | ~321 | ~1.5 MW | 倾卸处双垫板 |
| 3 公里 @ 5% | ~483 | ~2.2 MW | 停机位 + trolley lane |
| 2 公里 @ 8% | ~468 | ~2.1 MW | 停机位 + 飞轮重点 |
停机位功率 ≈ (kWh/h) / (0.25 × 0.90)。我们安排避免所有人同时停靠。
车队能量（基础）
20辆卡车 • 200 吨 • 3趟/小时 • 2 公里 @ 5% 坡度。
| 指标 | 价值 |
|---|---|
| 吞吐量 | 288,000 吨/天 |
| 牵引能量 | ~155 MWh/天 |
| 平均车队功率 | ~6.4 MW |
| 场地范围（带铲子/泵） | ~12–18 MW |
数字与第1部分匹配，以保持故事一致性。
有轨电车车道带来的好处（上坡辅助）
在上坡段架设2–3 MW架空线。它直接为爬坡供电，同时为电池组充电。
| 案例 | 净 kWh/趟 | 垫电功率需求 | 注意 |
|---|---|---|---|
| 基础（无trolley） | ~107 | ~1.5 MW | 同上 |
| 上坡trolley 2 MW | ~20–40 | ~0.3–0.6 MW | 再生制动覆盖大部分下坡 |
因为上坡势能约为 ≈106 kWh/趟，2 公里/5%坡度，供电该段几乎抵消了大部分净能耗。
充电和trolley选项（选择你喜欢的Lego）
卸载垫充电器
- 1.5–2.5 MW DC 每车位受电弓
- 卸载时停靠；3–6 分钟爆发
- 重型交流母线 + 现场电池平滑上游
上坡trolley车道
- 爬坡时2–3 MW的额外功率
- 提供爬坡和涓流充电
- 大幅减少电池组大小或充电垫额定功率
热插拔电池组（可选）
- 倾卸站5–8分钟换电
- 适合没有trolley的偏远站点
- 需要备用电池组池（约10–20%）
为什么不“只是更大的电池”？
超过每辆卡车约5 MWh后，电池组的重量/空间开始占用有效载荷和资本支出。保持电池组合理大小并增加运动中能量（trolley）或高功率充电垫更为清洁。电池负责能量；飞轮负责功率。
车队编排（芭蕾舞如何保持流畅）
中继大脑
- 安排码头时间窗口以保持充电垫并发量低。
- 错峰爬坡以平滑功率消耗。
- 通过遥测预测轮胎和刹车磨损；没有意外。
微电网经验法则
- 充电垫： 每6–8辆卡车1个（基本情况），每10辆2个以留有余地。
- 现场电池： 大小适合平均车队负载的1–2小时。
- 光伏过度配置：平均1.5–2.0倍，以在白天为卡车充电。
安全与邻居（设计上无聊）
电气安全
- 充电垫互锁；未完全停靠前无带电接触。
- 电池组火灾单元为陶瓷隔离；排气向外，不进入驾驶舱。
- 飞轮装在装甲鼓中；故障安全轴承；真空传感器。
人们与和平
- 充电器上有声学面板；车队在围栏处噪音低于75 dBA。
- 无柴油烟雾，无氮氧化物。通过喷雾器和铺装车道控制灰尘。
- 照明仅向下；鹰仍然会访问未来的湖泊（第1部分）。
Tap‑to‑open Q&A
“一辆卡车能为另一辆供电吗？”
是的，缓慢地。通过直流链路以安全速率进行V2V平衡。我们主要让卡车为现场供电 — 从充电垫到电池 — 现场再为其他部分供电。路上的电缆更少，笑容更多。
“什么先坏？”
轮胎，永远是轮胎。但再生制动+矢量控制将刹车磨损降至滑稽水平，自动驾驶避免了坑洞英雄式操作。由于飞轮，电池组循环温和；寿命看起来像一本长而安静的书。
“trolley值得麻烦吗？”
如果你的上坡路段长或陡峭，绝对可以。它在2公里/5%坡度下每次行程可节省约100 kWh，并将充电垫功率缩小约2–5倍。否则，仅靠充电垫对于紧凑型矿坑来说已经很棒了。
“我们能否全天候24小时不停运行？”
实际上是：停靠时卸货 + 偶尔的微停。使用trolley，电池组到达卸货点时比离开时充电更多。这场芭蕾舞没有中断。
接下来：运输与流动 — 本地与全球（第8部分）。我们是运输原子还是运输成品形状？我们将绘制世界的动脉。