碼頭船用岸電供電系統技術探究

丁 鋒

中交三航局第三工程有限公司

碼頭船用岸電供電系統技術探究

丁 鋒

中交三航局第三工程有限公司

船用岸電系統代替原有的燃油發電，大大降低了靠泊船舶的廢氣排放及對環境的污染，是節能減排、建設“綠色港口”的有效途徑。本文分析國、內外船用岸電技術發展現狀及發展方向，結合我國國情，探討船用岸電供電系統在應用過程中需重點解決的技術問題。

港口；節能減排；船用岸電技術

1 前言

在經濟實力的不斷提升的大背景下，運輸業也越來越受到大家的關注，各類碼頭如雨后春筍般在改革開放后這30-40年里出現在我國的沿海城市中。因此，碼頭的設計成為了一個新的現實問題需要相關專業的人員進行深入研究。其中，如何保證船用岸電供電系統的完善成為了新時代下該學科的一個重要話題。

2 供電系統存在的現實意義

碼頭能量的供應曾經選取燃料供應模式，但是，在實際操作過程中，我們逐漸發現燃料供應有諸多弊端：比如污染嚴重、排放不達標、能耗過大、能量不易儲存等問題。由此，鑒于節能環保的目標，我們希望對碼頭的能量供應系統作出改進，那首先自然是從能源供應物入手改變。

我們以洛杉磯港和長灘港為例，分析其數據背后所蘊含的現實問題：第一，港口排放的氮化物遠比汽車排放的氮化物多，港口排放的柴油機廢氣約占南加州排放總量的1/4。第二，我們對港口廢棄物排放的具體成分和來源做了探究，發現四成多的可吸入顆粒物和三成多的氮化物都是由靠港船舶產生的[1]。

鑒于以上問題，我們找到的解決措施是：船用岸電技術。

首先，該系統供電系統可有效解決靠港船舶的廢氣排放所帶來的問題；其次，該供電系統可有效減弱靠港船舶生產能量時運行所帶來的噪音；最后，這一供電系統還可以有效避免柴油燃燒所帶來的廢氣污染，更加節能環保，同時還完美避開了柴油費用上漲趨勢下帶來的成本負擔，節約燃料費用，節省機電維修支出。

然而，在我國，此項設備系統運營技術仍處于起步和探索階段，從技術和實際應用領域來講，可能還不夠成熟和完美。但是，值得高興的是，我國政府通過頒布法令，推進此項內容進展。交通部在2004年頒布《港口經營管理規定》，其中明確提出港口區域內應為船舶提供岸電等服務，這也是順應當今號召各行各業走綠色發展道路的一項重要舉措。2006年，歐盟委員會也明確提出要將這一新模式將應用至所有歐盟港口。

3 國外技術現狀與國內發展前景

3.1 國外現狀研究分析

國外目前有許多成功的嘗試：美國容量為7MW/6.6kV的裝置應用在Alaska Juneau港；ABB Marine在美國安裝了容量為11MW/11kV的4套豪華郵輪的岸電裝置，韓國、日本、歐盟等國同樣也不甘落后[2]。

目前，可供借鑒的船用岸電供電系統的技術方案最常用也是最穩定的則是岸上供電系統這一方式。

3.2 我國需要特別提供的技術支持

目前該供電系統基本采取兩種模式：岸上供電和船-岸供電。國際船舶電網頻率為60 Hz，但我國在結合以上事實和各國實踐的基礎上，仍然需要注意以下幾個方面：

首先，變頻技術，60Hz和50Hz兩種頻率電源在不同的情況下都是必須需要滿足的。其次，為適應碼頭營運需要，高壓6.6kV和低壓440 V，兩種技術需要同時滿足，缺一不可。最后，需要具備1000～5000kW功率的供電設備。

3.3 高壓供電方式

高壓供電方式通常是將碼頭50Hz的電網高壓電源進行調整，將其變頻變壓為60 Hz和50 Hz這兩種模式，再連通到船上的設備進行調試和使用。供電流程一般是第一步陸上變電站，第二步，距離1～5km的高壓地下電纜，第三步，岸邊變頻電源系統，第四步，電源出口，第五步才到船載變電站和電纜盤等船上系統。這五步需要按照流程順序依次進行。

4 需要攻克的重點技術問題

4.1 雙頻供電技術

我國港口目前均使用50Hz交流電，如何將其轉變為適合國內外通用的50Hz，60Hz國際頻率交流電船舶用電，是一個有待解決的問題。慶幸的是，近幾年，我國各港口已陸續傳來喜報，50Hz-60Hz單頻轉換已經實現，但50Hz-60Hz雙頻供電技術仍有待進一步的研究和發展[3]。

4.2 動態諧波抑制與補償

我們應該根據現實需求，分析并解決這一供電系統的變頻電源負載情況，結合碼頭周邊用電環境，采用諧波抑制以及補償對策，來滿足船舶用電負荷的突變性要求，順便解決其中的污染問題。

4.3 安全因素

安全問題是其中必須考慮的一個重大問題。現實應用中我們發現，電源并列運行的狀況很容易在船舶靠港時發生[4]。這一現象很可能會引起著火、短路等安全事故，需要對開關閘的設計、電路合并的設計進行更加安全性的規劃和檢驗。

4.4 明確標準，統一尺度

隨著我國碼頭船用岸電供電系統的廣泛推廣，管理是一個相繼而至的問題，但是，目前我國在此方面仍舊欠缺一些統一的規范標準，例如，很多專業領域方面依舊沒有明確的數值規范，很容易造成南北不合轍的困境。一個統一的規范更容易將此項技術更大范圍、更快速地推廣開來。

5 小結

采用碼頭船用岸電供電系統所帶來的效果表現的十分明顯：能耗大幅降低、污染有效改善、利用率明顯提升[5]。并且，由于其他各國都在著力發展該項供電系統技術，我國也需要在技術進步的同時，結合我國國情，考慮進安全的成分，將該系統完整落實。由此可見，碼頭船用岸電供電系統是目前該領域發展的趨勢所在，我們需要不遺余力的探索該領域，解決仍待改善的問題，爭取更廣泛的應用這項技術。

[1]冒如權,王鋒,吉雨冠.新型發電機組負載測試兼碼頭供電雙向變頻電源[J].船舶,2015(6):80～85.

[2]李斌峰.碼頭供電系統存在的問題及其對策[J].電子制作,2014(5):265.

[3]張華,王立新,劉文.廣州港南沙港區三期工程集裝箱碼頭船舶岸基供電系統研究與實踐[J].中國港口,2014(3):54～56.

[4]孫秋萍,孔德鵬.無功補償裝置在散貨碼頭供電系統中的應用[J].港工技術,2015(4):64～67.

[5]王金旺.船舶岸電技術應用研究[D].華北電力大學,2015.