10萬噸級及以下干散貨船舶岸電供電形式對比分析

楊承志，姚琪海，張 偉

（1.交通運輸部水運科學研究院，北京 100088；2.中國船級社質量認證公司廣州分公司，廣東 廣州 510235）

近年來，隨著社會經濟的快速發展與港口船舶的建設規模不斷擴大，港口大氣環境污染問題日益嚴峻。船舶岸電技術作為一項節能環保技術，因可有效解決船舶在靠港期間排放大量大氣污染物的問題，目前已得到了廣泛的推廣與應用。對此，文章結合目前岸電的發展應用現狀，從技術角度研究分析了10萬噸級及以下干散貨船舶岸電供電形式，可為后續干散貨碼頭岸電建設發展提供參考。

1 碼頭岸電基本要求

按照《碼頭船舶岸電設施工程技術標準》（GB/T 51305—2018）和《碼頭岸電設施建設技術規范》（JTS 155—2019）的要求，碼頭船舶岸電設施供電容量應根據泊位允許靠泊船舶單臺最大發電機組額定容量、泊位利用情況和船舶用電需求綜合考慮，并留有余量。碼頭岸電供電系統的供電電壓和頻率具體規定如表1所示。

表1 碼頭岸電系統供電電壓和頻率表

2 船舶岸電基本要求

5萬～7萬噸級船舶的單臺輔機額定功率最大約為800kW，船舶功率因數按照0.8計算，岸電最大需要容量約在1000kVA；10萬噸級船舶的單臺輔機額定功率最大為1000kW，船舶功率因數按照0.8計算，岸電最大需要容量約在1250kVA。

目前，國內外船舶配電電壓主要有低壓（0.4kV/0.44kV）和高壓（6kV/6.6kV）兩種，根據船舶電制的不同，船舶岸電的供電參數也分為低壓供電和高壓供電兩種。船舶岸電在供電參數的選擇方面，需重點需要考慮靠港船舶的用電參數需求、岸電系統容量、船岸接插件、接電安全性等多方面因素。

根據《碼頭岸電設施建設技術規范》（JTS 155—2019）等相關資料，干散貨船舶的輔機發電電壓基本都是低壓。其中，5萬噸及以上的干散貨船舶輔機發電頻率是60Hz。

就岸電供電方式而言，對于干散貨船舶岸電，采用高壓供電方式的，需在受電船舶上加裝變壓器和電纜管理系統負責上船岸電的降壓和電纜及安全系統的管理，這會顯著增加船舶岸電的改造投資。目前，中國、新加坡、巴西、北歐等國家和地區干散貨船舶也采用高壓供電方式。采用低壓供電方式的，碼頭可以直接為船舶提供低壓電源，船舶只需要簡單改造后就可以開展靠港岸電接駁工作。另外，由于國際標準和國家標準對供電電纜沒有強制要求，供電電纜有由碼頭提供的，也有由船舶提供的。目前，我國深圳能源集團、上海時代航運的船舶岸電上船電纜是由船舶提供的，華能集團石洞口電廠、申能集團外高橋電廠、上電集團漕涇電廠、中遠海集團嘉禾航運、上海時代航運等船舶岸電上船電纜是由碼頭提供的。

就船舶岸電容量而言，對于干散貨船舶岸電，根據國際標準IEC 80005的技術要求，采用低壓供電方式的船舶用電容量應在1000kVA及以下，采用高壓供電方式的船舶用電容量應大于1000kVA。根據國家標準和行業標準的相關技術規定，容量小于630kVA時，可采用低壓供電方式；碼頭船舶岸電系統容量在630～1600kVA時，宜采用高壓供電方式；碼頭船舶岸電系統容量大于1600kVA時，應采用高壓供電方式。

3 高壓供電

3.1 碼頭岸電

碼頭供電電源經岸基電源裝置變頻變壓后將船舶岸電電制變化為6.6kV/60Hz，由碼頭供電電纜敷設至碼頭前沿岸電接電箱。

3.2 船舶岸電

船舶配置岸電電纜管理系統并提供岸船供電電纜，通過岸電電纜管理系統將供電電纜輸送至岸上岸電接電箱。船上配置降壓變壓器，將岸上輸送來的6.6kV/60Hz電源將壓為0.44kV/60Hz，通過船上固定電纜將岸電接入到船舶主配電屏。

高壓岸電技術方案如圖1所示，高壓岸電系統連接示意如圖2所示。

圖1 高壓岸電技術方案圖

圖2 高壓岸電系統連接示意圖

4 低壓供電

4.1 碼頭

碼頭供電電源經岸基電源裝置變頻變壓后將船舶岸電的電制變化為6.6kV/60Hz，通過碼頭變壓器降壓為0.44kV/60Hz，由供電電纜敷設至碼頭前沿電纜升降裝置處。岸上電纜升降裝置將上船電纜輸送至船上，為船舶提供岸電服務。

4.2 船舶

船上配置岸電插座箱，經岸電接插件，將碼頭岸電供電電纜插入船舶岸電插座箱，為船舶主配電屏提供0.44kV/60Hz電源。

低壓岸電技術方案如圖3所示，低壓岸電系統連接示意如圖4所示。

圖3 低壓岸電技術方案示意圖

圖4 低壓岸電系統連接示意圖

5 技術方案比選

（1）高壓供電方案。①碼頭：投資少，僅需要配置一個岸電插座箱即可；占用碼頭的空間少，這對空間有限的碼頭具有優勢；接電過程簡單快速，安全性高，操作簡單。②船舶：改造投資大；因為安裝電纜管理系統會占用船舶甲板空間，安裝變壓器需要占用機艙空間，所以船上需要具備安裝空間；船舶需要配有經過中壓培訓的船員，增加了人員成本。

（2）低壓供電方案。①碼頭：需要配置電纜升降裝置，增加了投資；電纜升降裝置占用碼頭前沿的空間，這對碼頭作業有一定影響；碼頭需要操作電纜升降裝置將電纜輸送至船上，操作復雜。②船舶：投資少，僅需要配置一個插座箱；占用船舶的空間少，這對空間有限的船舶具有優勢；船舶接電操作簡單；不需要額外配置船員。

高壓供電方案和低壓供電方案具體對比見表2所示。

表2 方案比較表

船舶和碼頭應依據相關國際標準和國家標準，結合運營現狀和設備設施來最終確定岸電供電形式。

6 總結

綜上，目前10萬噸級及以下的干散貨船舶，其岸電最大需要容量約在1250kVA，船舶岸電供電形式可采用低壓供電和高壓供電兩種方案。高壓供電方案碼頭側建設成本低，建設難度小；低壓供電方案船舶改造建設投資少，占用船舶空間小。實際建設岸電系統時，應依據相關標準的要求，并結合碼頭和船舶的特點及實際情況，最終確定岸電供電形式。