港口碼頭岸電工程的應用研究

馮偉

摘要：大型船舶特別是散貨船舶、油輪和集裝箱船靠港時通常依靠燃燒石油制品來滿足自身用電需求，在燃燒過程中會產生大量的硫化物和氮氧化物等有害氣體，會對周邊的環(huán)境造成污染。如果港口企業(yè)對靠港船舶提供岸電，使船舶輔機關閉，則會大大降低船舶廢氣的排放量，減輕對附近環(huán)境的污染。北方H港對國內外碼頭船舶岸電情況進行技術調研后，研究分析了船舶岸基供電系統(tǒng)的建設框架和實施方案。

關鍵詞：港口碼頭;岸電工程;應用

1岸電工程應用背景

按照交通運輸部《港口岸電布局方案》“2020年底前，實現全國主要港口和船舶排放控制區(qū)內港口50%以上已建的集裝箱、客滾、郵輪、3千噸級以上客運和5萬噸級以上干散貨專業(yè)化泊位具備向船舶供應岸電的能力。同時，鼓勵岸電需求較大、基礎條件較好的港口爭取實現100%的泊位岸電覆蓋率。”的要求，啟動港口船舶污染治理，引導進港船舶使用岸電是港口文明生態(tài)建設、實現綠色港口發(fā)展的需要，對港口可持續(xù)發(fā)展至關重要。在此背景下，H港擬對5萬噸級以上干散貨專業(yè)化泊位進行船舶供應岸電工程改造。

2岸電改造建設框架

根據碼頭運營特點和相關技術要求，該港干散貨泊位建設船舶岸基供電系統(tǒng)及設施采用“多電制，分立式”船舶接用岸基供電系統(tǒng)技術方案。所謂“多電制”是指船舶岸基供電系統(tǒng)可為船舶提供多種制式的電制，如：400V，440，6.6KV，50HZ/60HZ等多種制式的電制。由于船舶接用岸基供電系統(tǒng)涉及到碼頭及散貨船兩個方面，需要分別考慮在碼頭和船上的岸基供電系統(tǒng)設備安裝位置。由于在碼頭前沿的海側軌道與海側之間的距離很小，能夠擺放岸電系統(tǒng)設備的尺寸及位置受到很多限制，同時散貨船上能夠安放大型岸電設備的條件也非常有限，所以一般將船舶接用岸基供電系統(tǒng)分成多個部分，采用所謂“分立式”設計方案。

“分立式”設計方案一般分為4個部分，由高壓變頻電源系統(tǒng)、高壓接電箱、高壓電纜卷車、移動變電站組成。其中高壓變頻電源系統(tǒng)及高壓接電箱安裝在碼頭岸側，移動變電站及高壓電纜卷車安裝在散貨船上。

高壓變頻電源系統(tǒng)（含高壓變頻電源，高壓正弦波濾波器）安裝在碼頭變電所配電間或專用配電房內，設備防護等級IP20，高壓接電箱安裝在碼頭海側軌道與海側之間，設備防護等級IP56，小型移動變電站可直接吊裝在船舶上使用，設備防護等級IP56，高壓電纜卷車安裝在散貨船上。岸上高壓接電箱與船上小型移動變電站之間通過高壓電纜卷車上的高壓電纜連接。隨船攜帶的岸電電纜，直接接入到船上小型移動變電站輸出端，就可根據船舶上用電需求提供相應的電源。

3供電技術方案分析

3.1供電技術方案一

船舶岸電系統(tǒng)分別由碼頭前沿變配電室或堆場變電所提供AC6.0kV電源，采用容量為1250kVA的“多電制，分立式”船舶岸基供電系統(tǒng)。供電主系統(tǒng)采用獨立的金屬結構外殼，放置在碼頭前沿變配電室附近，主要包括高壓6.0kV/50HZ進線開關柜，變壓變頻系統(tǒng)設備（含隔離功能），高壓出線開關柜等，經過船舶岸基供電主系統(tǒng)變壓變頻后通過高壓供電電纜，經電纜橋架或電纜管道敷設至碼頭前沿接電坑，在碼頭前沿接電坑內設置6.0kV/6.6kV的高壓岸電接電箱，可以直接為干散貨泊位靠港船舶提供高壓6.0kV/50HZ和6.6kV/60HZ的岸電電源。

相應的在靠港散貨船舶上應加以改造，配置高壓電纜卷車和移動變電站等岸電接收裝置。根據現場調查，碼頭前沿設置的高壓岸電接電箱，可通過將碼頭面上原有的棄用上水栓井改建為高壓岸電接電箱坑。

3.2供電技術方案二

供電方案二是在方案一的基礎上，在滿足基本使用要求的前提下，根據實際使用情況進行部分調整，盡量使相鄰的兩個泊位不同時作業(yè)。

因此，可以在相鄰的兩個泊位分別各設置一個高壓岸電接電箱，利用一座岸電變電站，為相鄰的兩個泊位高壓岸電接電箱供電，一套船舶岸基供電裝置能分別滿足兩個泊位船舶岸電使用要求（兩個泊位的船舶岸電不同時使用）。

3.3供電技術方案的比較

（1）方案一設4套岸電系統(tǒng)，1組岸電變電站對應1組高壓岸電接電箱，每套岸電系統(tǒng)需服務于315艘船舶用電，每艘船舶按供電時間為18小時計算，每座岸電變電站需運行350天、每天運行16小時。方案二設2套岸電系統(tǒng)，1組岸電變電站對應1組高壓岸電接電箱，每套岸電系統(tǒng)需供應630艘船舶用電，每艘船舶按供電時間為14小時，每座岸電變電站需運行355天、每天運行24小時。因此，可以認為方案二不能滿足到港船舶全天候供電，或不能滿足全部到港船舶的岸電供電需求。

（2）方案一能完全同時滿足4個泊位岸電使用要求，但是初期一次性投資較大，改造項目多，實施工程量較大，相對改造工期長。方案二投資相對節(jié)省，改造項目相對少，相對工期較短。但僅能同時滿足不相鄰的2個泊位岸電的使用要求。對港區(qū)作業(yè)協(xié)調要求高，相鄰的兩個泊位不能同時使用岸電裝置作業(yè)。

根據上述分析，從能同時滿足4個泊位岸電使用要求的角度分析，采用方案一即采用4套船舶岸基供電設備，在4個泊位分別設置一個高壓岸電接電箱，每一座岸電變電站，為一個泊位高壓岸電接電箱供電，一套船舶岸基供電裝置能滿足一個泊位船舶岸電使用要求。

4風險分析及控制

本工程具有一次性和固定性的特點，一旦建成，難于更改，為避免各種風險給項目帶來損失，需要準確識別風險因素并提出控制方案。

4.1風險分析

本工程擬解決既有散貨泊位船舶岸基供電，由港口岸基供電取代船舶油料發(fā)電，可有效減輕港口地區(qū)的空氣污染，實現綠色水運。屬于港口配套服設施，不單獨運營，無市場風險。從工程、技術方面考量，設計采用的各項技術和設備均為較為成熟的技術和設備，且港區(qū)已有示范性項目進行。從風險影響的程度和風險發(fā)生的可能性考慮，本工程屬于低風險。

本工程屬于港口配套服設施，從整個港區(qū)發(fā)展上來看，是有利于港口發(fā)展的，風險可接受。工程所在的港區(qū)建設運營多年，建設條件較好，風險因素可控，對工程的建設影響較小。岸電工程位于港內碼頭前沿，對當地居民的負面影響趨于零，社會風險較小，同時具有一定的社會效益。

4.2風險控制

根據對本工程風險因素的識別與風險等級的判斷，工程存在的風險均為"低"風險，對工程構成威脅的機會較小。因此，在工程實施過程中只要予以足夠的重視并采取一定措施和投入相應的資金就可以化解。實施完工后，港方應時刻關注與工程相關的風險因素，盡量規(guī)避風險的發(fā)生，一旦風險發(fā)生應及時采取措施，將風險帶來的損失降低到最小限度。工程主要的風險對策是采用成熟的技術，加強技術管理，做好碼頭裝卸、儲運等環(huán)節(jié)的控制。做好設備的維護和保養(yǎng)，減少設備運行耗能和維修費用，降低成本。

5結論

港口岸電工程提高了能源利用效率，降低了能源消耗，極大地減少了船舶靠港廢氣排放。同時，工程實施后還能有效減少船方運行成本，節(jié)約燃油支出，改善船員工作休息環(huán)境，美化港區(qū)環(huán)境，提高港船兩方節(jié)能減排意識，在建設節(jié)約型、環(huán)境友好型社會中以及港航共建綠色水運、低碳交通運輸方面起到表率作用。同時，為我國在國際社會低排放方面爭得更多的話語權，為我國樹立大國負責任形象起到積極作用，具有更深層次的社會意義和示范效應。