超大型集裝箱船舶岸電系統研討

尹晨夕， 杜學鵬

（南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005）

超大型集裝箱船舶岸電系統研討

尹晨夕， 杜學鵬

（南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005）

超大型集裝箱運輸是現代交通運輸發展的方向，文中結合南通中遠川崎船舶工程有限公司設計、建造的13360TEU集裝箱船的實際特點，研究了船舶岸電系統（AMP），包括對AMP系統電力容量、電纜卷筒安裝位置、電纜卷筒上電纜長度等方面的研究，并形成了具體方案。

超大型集裝箱船;船舶岸電系統;電力容量;電纜卷筒

0 引 言

船舶岸電系統（AMP）通常認為由岸上供電系統、船岸間連接系統和船載電力系統三部分組成[1-2]。

岸上供電系統從港口當地的電網輸入電力電源，變壓變頻后將電力傳輸到碼頭上的岸電箱，以滿足不同船舶的供電需求。港口電源分高壓和低壓，高壓通常為6.6 kV，低壓通常為400～480 V，頻率為50 Hz或60 Hz，不同港口的配置不同[3]。船岸連接系統指通過電纜從岸上向船舶供電、實現船舶與岸上的信號通訊及其連接電纜的釋放和回收裝置（電纜卷筒）。船載電力系統負責接收岸電，實施船舶內部電源與岸電的切換控制。由于碼頭上提供的岸電規格差異，AMP系統可分為低壓系統(440 V AC)和高壓系統(6600 V AC)[4]，船舶需根據自身需要及航線情況選擇合適的AMP系統。

由于岸上供電系統的規格一般是已經固定了的，所以對AMP系統方案的研究主要是基于已知的岸電電源規格，設計適合的船岸連接系統和船載電力系統，本13360TEU集裝箱船的AMP系統方案研究也是以此為目標開展。

1 13360TEU集裝箱船岸電系統設計方案的研究

本13360TEU集裝箱船最初由船東提出要求在船上安裝岸電系統（AMP），船廠研討技術方案、確定規格并提出報價，最終確定了如下方案。

1.1 AMP系統電力容量的決定

AMP系統的電力容量取決于兩方面因素:一方面是碼頭插座箱的容量限制;另一方面是船舶停泊碼頭時需要的電功率。

針對碼頭插座箱的容量限制，該13360TEU集裝箱船主要航行至美國西海岸，以洛杉磯港和長灘港為例，每個岸基插座箱標準配置為2個6600 V、350 A的插座，折算成功率約為8000 kVA（6400 kW）。

關于船舶停泊碼頭時需要的電功率，則取決于船舶用電設備情況和船東對冷藏集裝箱使用數量的要求。船舶停靠時所需電功率可大致分成兩部分:一部分是船內的基礎負荷；另一部分是冷藏集裝箱負荷。根據電力負荷計算，船舶停靠碼頭時基礎負荷約為2050 kW。根據船東提供的信息，并結合船舶實際的裝載狀況，本船接岸電時按照最多裝載600個40 ft冷藏集裝箱（單箱功率按9.7 kW記）、同時工作系數60%來考慮，用電量約為3492 kW（9.7×600×60%）。這樣總功率為5542 kW，經與船東協商，確定5400 kW為本船AMP系統的容量。

該13360TEU集裝箱船自身的主配電網就是AC6600 V的，與港口提供的電源電壓一致，所以不再需要變壓裝置，AMP系統的配置更加簡單。

1.2 AMP電纜卷筒安裝位置的確定

本船AMP系統的主要設備有電纜卷筒、電纜卷筒控制屏、高壓岸電連接屏等，其中電纜卷筒布置位置的決定比較關鍵，需考慮的因素和影響較多。

考慮到將來使用的便利性，船東的意愿是安裝固定式的船基AMP系統，船廠基于此前提研討配置與布置方案。由于停靠碼頭的情況不確定，為方便船舶無論是左舷靠岸還是右舷靠岸都能夠方便地接入岸電，本船決定配置兩套電纜卷筒，分別布置于船舶左右舷。實際接岸電時只需使用一套電纜滾筒，初期投入成本增加了，但提高了以后停泊碼頭的便利性。

根據AMP系統的容量信息預估單個電纜卷筒的尺寸約為2.7 m（長）×2.1 m（寬）×2.25 m（高），需要占用不小的空間。故在研討其位置時首先要考慮空間上的限制，此外還要考慮不同方案的技術、經濟優缺點。本船最初研討AMP電纜卷筒安裝位置時，考慮了3種方案。

1）方案1。電纜卷筒布置在尾部帶纜甲板，左右兩舷的電纜卷筒分別向兩舷方向導纜并連接至碼頭的岸電插座箱，電纜卷筒控制屏就近布置，高壓岸電連接屏布置在舵機間，然后送電至機艙內的高壓主配電盤。此方案會占用4個標準集裝箱的空間,如圖1所示。

圖1 AMP布置方案1

2）方案2。電纜卷筒布置在尾部帶纜甲板，左右兩舷的電纜卷筒都向船艉部方向導纜并連接至碼頭的岸電插座箱，電纜卷筒控制屏就近布置，高壓岸電連接屏布置在舵機間，然后送電至機艙內的高壓主配電盤。此方案會占用4個標準集裝箱的空間，如圖2所示。

圖2 AMP布置方案2

3）方案3。電纜卷筒布置在機艙上面ENG CASING旁的B甲板高度，左右兩舷的電纜卷筒分別向兩舷方向導纜并連接至碼頭的岸電插座箱，電纜卷筒控制屏就近布置，高壓岸電連接屏布置在CASING旁的儲藏間內，然后送電至機艙內的高壓主配電盤。此方案不占用集裝箱的空間，但因安裝位置較高，電纜卷筒上的電纜長度會增加，一方面占用的空間更大，另一方面會增加成本，如圖3所示。

經對比研究，本文最終決定采取方案1，此方案電纜卷筒的位置最低，能最大限度地減少電纜的長度；向兩舷方向導纜的方式也便于操作。

圖3 AMP布置方案3

1.3 AMP電纜卷筒上電纜長度確定

AMP電纜長度決定很重要，如果長度不夠，停靠碼頭時可能無法正常連接到岸電插座箱；而如果長度過長，一方面可能導致卷筒尺寸變大而占用更多的空間，另一方面由于高壓電纜價格昂貴而增加成本。所以電纜長度的確定是AMP方案研討中的重要事項。

本船AMP電纜長度的計算方法是基于船舶停靠碼頭時能夠精確定位的前提的。本船在正常吃水時，其靠泊示意圖見圖4。

圖4 船舶精確定位停泊時電纜長度計算示意圖

根據圖4，可以得到導纜裝置安裝甲板面到碼頭的垂直距離A=18 m。

通過三維坐標上的簡單距離疊加，可以計算出：使用電纜長度=A+B+C=26 m。一般情況下導纜裝置上需要預留2圈的安全電纜，長度約為9 m，那么總電纜長度就是26+9=35 m。

如果船舶靠泊時不能保證夠精確定位，就需要額外考慮碼頭岸電插座箱間距因素，卷筒上活動電纜長度需要能夠適應船舶停靠后AMP系統使用時的最長電纜長度要求。采用此種方法計算得出電纜長度比船舶精確定位時所需電纜長得多，會增加成本并需要更大的電纜卷筒安裝空間。

因卷筒上電纜長度的計算方法涉及船舶運營中外部條件和實際操縱情況，需要事先取得船東的確認。本船船東確認接受精確定位的計算方法，卷筒電纜長度確定為35 m。

1.4 AMP電纜卷筒機械保護方案

AMP系統的電纜絞車設備一般都安裝在露天甲板部位，除非采用將AMP系統裝在標準集裝箱內的方式，否則需要對其機械及海浪保護進行特別關注。

本船AMP系統電纜絞車設備安裝在上甲板尾部靠舷側部位，在集裝箱立柱之間，絞車高度達到約2.4 m（包括底座），而集裝箱立柱高度也僅2.6 m左右，在吊裝集裝箱過程中如果有稍微的傾斜就易受到集裝箱撞擊，因此在設計中，為該絞車加裝鋼質的圍壁，給以機械保護。

1.5 AMP系統電力控制方案

圖5 AMP系統電氣簡圖

本船AMP系統的電氣簡圖見圖5，對其電力控制方案說明如下：本船配置的是船基固定式AMP系統，2個電纜卷筒分別布置在船舶艉部的左右舷，使船舶無論是左舷靠岸還是右舷靠岸都能夠方便地接入岸電[5]。碼頭的AC6600 V電源通過左舷或右舷的電纜卷筒接至布置在舵機室內的高壓岸電屏，然后饋電至高壓主配電盤。左右舷電纜卷筒各配置一個控制屏，通過電動機控制卷筒電纜的收放。岸電成功連接后的控制及與船舶主電源間的切換功能在高壓岸電屏上實現。

2 結論

本文全面介紹的船舶岸電系統，針對13360TEU集裝箱船實際情況，全方面地進行了系統方案的研究，具有較強的操作意義。

[1] 崔亞欣,孫永濤.高壓岸電上船及其關鍵技術研究[J].港口裝卸,2012(1):28-31.

[2] 李恒煥.大型船舶靠港使用岸電的研究[J].上海造船,2011(2):53-54.

[3] 彭傳圣.靠港集裝箱船岸電技術的應用[J].集裝箱化,2011(8):21-24.

[4] 楊海建.船舶岸電系統簡介[J].江蘇船舶,2011(4):23-26.

[5] 杜學鵬.13360TEU集裝箱船電氣系統設計[J].船海工程,2013(3):58-60.

Analysis and Study of Alternative Marine Power Supply for Super Large Container Vessel

YIN Chenxi,DU Xuepeng
（NantongCOSCOKHI Ship EngineeringCo.,Ltd.,Nantong226005,China）

Super large container transport is the development trend of modern transportation.Based on the 13360TEU container ship designed and built by Nantong COSCO KHI Ship Engineering Co.,Ltd.,this paper studies the alternative marine power supply(AMP).Combined with the actual situation of this container ship on the AMP system power capacity,the installation location of the cable reels,and cable reel cable length are studied.The specific programs is formed.

super large container;vessel;alternative marine power supply;power capacity;cable reels

U 664.5

B

1002－2333（2018）01－0135－03

（編輯啟 迪）

尹晨夕(1979—)，碩士，工程師，主要從事船舶項目管理工作。

2017-04-19