自动化机械制造商ABB最新发布的白皮书，为全球矿业企业及其供应商实现全面电气化提供了路线图
如果进行词语联想游戏，"采矿"一词很可能会让人想到"钻探"、"挖掘"、"煤炭"和"开采"，而非"清洁"、"绿色"或"可持续"。
然而，如果你是与自动化机械制造商ABB的高管玩这个游戏，情况就截然不同了。该公司正致力于将电气化全面融入矿业。
其最新发布的白皮书《打造全电动矿山》，为矿业公司及其供应商提供了一份路线图，旨在改变该行业的传统形象，并推动其走向可持续发展的现实。
ABB指出，过去几年的实践表明，电气化不仅能显著减少排放，同时还能提升运营效率。从运输卡车、装载设备到输送系统，矿业现在已能对一系列核心机械实现电气化。
ABB强调，每个矿区都可以采取行动，逐步迈向"全电动矿山"。通过实施微小而明智的变革，即可带来显著的绩效提升。这一转型正变得日益关键，尤其是考虑到当前全球温室气体排放中，矿业占比高达7%。
矿石品位下降带来的挑战
随着矿石品位持续下降，提取和加工同等数量的金属所需消耗的能源不断增加。这一客观现实，加之新建矿山项目往往位于远离既有电力基础设施的偏远地区，使得整合可再生能源成为必然选择。
ABB表示，这有助于确保整个矿业价值链实现可靠、经济高效且低排放的运营。归根结底，这种模式能够提升生产力、运营效率和安全性。
然而，ABB发现，有30%的矿业领军企业表示，其2030年脱碳目标的进展情况落后于预期。这一数据凸显了运营管理者所面临的压力——他们必须在确保任何技术变革不降低盈利能力、并始终坚持安全至上的前提下，推动转型升级。
ABB坚信，应通过技术创新与合作推动思维转变，秉持"小处着手，大处着眼"的理念，稳步前行。
获取关键材料，保障可持续发展
白皮书指出，采矿业必须加强协作，为构建低碳未来保障关键材料的供应，例如电动汽车所需的锂和风力涡轮机所需的稀土元素。
ABB表示，在这一转型过程中，采矿团队的日常工作将受到极小干扰，并能逐步实现碳减排与成本节约。
研究显示，53%的矿业领导者预计其运营模式将在未来五年内发生变革。
ABB指出，尽管近年来成本上升和大宗商品价格下跌给行业带来了压力，但电气化进程已取得显著进展。自2021年以来，ABB已在全球九个国家受委托开展了26项研究，为行业进步提供了清晰的路线图，并增强了转型信心。
矿业电气化关键数据一览
· 7%：采矿业占全球温室气体排放的比例
· 30%：当前落后于2030年脱碳目标的行业领导者占比
· 53%：预计未来五年内运营模式将发生变革的领导者占比
· 26项：自2021年以来ABB在九个国家开展的研究项目数量
· 42%：计划到2026年投资于运输环节脱碳的企业占比
· 68%：计划到2030年实现25%车队电气化的企业占比
· 90%：采用受电弓辅助供电基础设施可实现的潜在减排量
· 2倍：电动卡车相较于柴油卡车的速度提升倍数
电动卡车车队的可靠性与速度优势
当可持续发展理念能够带来利润增长、安全保障提升及其他附加效益时，其说服力自然会大大增强。
ABB指出，电动卡车恰好能够全部满足这些要求。其优势在于：
· 速度可达柴油卡车的两倍，显著提升生产效率
· 运动部件更少，维护需求更低，停机时间更短
· 可实现无人干预自动充电
· 减少有害污染物排放，降低噪音水平，在地下矿井环境中效果尤为显著
当卡车及相关互联设备实现自动化运行后，人员便无需再涉足危险作业区域。
管理电力稳定性与能源波动性
电动汽车的接入可能导致能源负荷需求波动加剧，尤其是在采用可再生能源为偏远矿区供电的情况下。ABB指出，电气化不仅仅是燃料替代，更是实现更智能采矿的必由之路。
通过采用电力平衡解决方案和对电网基础设施进行周密规划，可以确保稳定可靠的能源供应。将电池储能系统与矿山生产预测相结合，运营商能够有效降低负荷峰值，并从容应对发电侧的波动性。
此外，采用电力的企业能够免受化石燃料价格波动的影响。数字化监控与自动化工具还能实现故障预警，防患于未然。
这种综合性方法降低了运营复杂性，使团队能够在不对现有电网或电力供应造成负担的前提下，顺利完成电气化转型的最终阶段。
战略性电气化的核心概念
ABB的白皮书提出了七个简明步骤，帮助管理者将电气化进程化繁为简：
· 小处着手，大处着眼：聚焦于能够带来显著绩效提升的智能化变革
· 技术成熟可靠：电气化已不再是未来概念，而是切实可行的可靠性升级方案
· 协同效应：自动化与电气化在矿山运营中相辅相成，相互促进
· 互操作性：充电基础设施遵循开放标准，确保可兼容多供应商设备车队
· 人才吸引力：先进的数字化技术和改善的空气质量，是吸引新生代人才的关键
· 能源即资产：电力是直接影响生产效率、安全性和运营时间的关键资源
· 协作精神：通过合作推进技术、转变思维，使团队平稳过渡，为全球矿业的长期发展实现碳减排和成本节约
员工健康保障与人才吸引策略
如何让习惯于操作柴油车队的员工接受再培训，是采矿团队普遍关心的问题。然而，ABB强调，自动化技术旨在辅助矿工，而非取代矿工，能够有效优化工作流程。
柴油废气的消除意味着空气质量改善、员工更健康，同时电力系统降低了火灾和爆炸风险。振动和噪音的减少有助于减轻员工疲劳，从而降低事故发生率。
技术也是吸引年轻求职者的重要因素。面对劳动力老龄化的趋势，若未能及时转型，矿山恐将面临人才吸引难题。超过三分之二（68%）的受访者认为，技术是推动多元化发展、吸引新生代人才的重要途径。
数字化与自动化技术的应用，展示了现代矿山作为高科技工作环境的全新面貌，从根本上改变了人们对采矿业的传统负面印象，同时也为现有员工赋能。
动态与静态能量传输技术
为实现大型运输卡车的电气化，矿山需同时采用静态与动态能量传输解决方案。
ABB通过与原始设备制造商合作，提供电池、逆变器等车载设备，为这一转型提供支持。采矿团队可借此对现有柴油卡车进行改造，提升安全性与生产效率。
ABB指出，详细勘察矿山限制条件（如装载区域布局、电力供应能力等）是成功实施的关键。静态充电系统允许卡车在静止状态下通过手动或自动连接装置进行充电。
对于连续运行、停歇时间较短的卡车，车外快速充电系统是理想选择；而对于钻机等固定设备，则适合采用车载慢速充电系统。
这些灵活解决方案均基于开放标准构建，可兼容所有供应商的设备，并能根据特定矿山的设计布局和运营场景进行调整。
地下架空系统测试的创新突破
ABB重点介绍的架空辅助系统是一种动态充电解决方案，可通过架空线为柴电混合卡车供电。
ABB曾与安百拓合作，为博利登公司在一条地下测试轨道上部署了首个全电池电动架空卡车系统。该系统现已扩展至5公里路段，使行业向未来全电动矿山的目标迈进一步。
卡车在下坡路段可通过再生制动系统回收能量。新型架空系统在设计上充分考虑了可搬迁性，采用模块化预制基础和轻量化悬挂系统。
自动化与电气化相辅相成，其控制平台集成了电力和过程控制功能，可有效管理可变负荷。
ABB表示，自动化能源管理系统可实时分析作业计划，将电力精准分配至需求区域。
