码头船用岸电供电系统技术探究

丁 锋

中交三航局第三工程有限公司

码头船用岸电供电系统技术探究

丁 锋

中交三航局第三工程有限公司

船用岸电系统代替原有的燃油发电，大大降低了靠泊船舶的废气排放及对环境的污染，是节能减排、建设“绿色港口”的有效途径。本文分析国、内外船用岸电技术发展现状及发展方向，结合我国国情，探讨船用岸电供电系统在应用过程中需重点解决的技术问题。

港口；节能减排；船用岸电技术

1 前言

在经济实力的不断提升的大背景下，运输业也越来越受到大家的关注，各类码头如雨后春笋般在改革开放后这30-40年里出现在我国的沿海城市中。因此，码头的设计成为了一个新的现实问题需要相关专业的人员进行深入研究。其中，如何保证船用岸电供电系统的完善成为了新时代下该学科的一个重要话题。

2 供电系统存在的现实意义

码头能量的供应曾经选取燃料供应模式，但是，在实际操作过程中，我们逐渐发现燃料供应有诸多弊端：比如污染严重、排放不达标、能耗过大、能量不易储存等问题。由此，鉴于节能环保的目标，我们希望对码头的能量供应系统作出改进，那首先自然是从能源供应物入手改变。

我们以洛杉矶港和长滩港为例，分析其数据背后所蕴含的现实问题：第一，港口排放的氮化物远比汽车排放的氮化物多，港口排放的柴油机废气约占南加州排放总量的1/4。第二，我们对港口废弃物排放的具体成分和来源做了探究，发现四成多的可吸入颗粒物和三成多的氮化物都是由靠港船舶产生的[1]。

鉴于以上问题，我们找到的解决措施是：船用岸电技术。

首先，该系统供电系统可有效解决靠港船舶的废气排放所带来的问题；其次，该供电系统可有效减弱靠港船舶生产能量时运行所带来的噪音；最后，这一供电系统还可以有效避免柴油燃烧所带来的废气污染，更加节能环保，同时还完美避开了柴油费用上涨趋势下带来的成本负担，节约燃料费用，节省机电维修支出。

然而，在我国，此项设备系统运营技术仍处于起步和探索阶段，从技术和实际应用领域来讲，可能还不够成熟和完美。但是，值得高兴的是，我国政府通过颁布法令，推进此项内容进展。交通部在2004年颁布《港口经营管理规定》，其中明确提出港口区域内应为船舶提供岸电等服务，这也是顺应当今号召各行各业走绿色发展道路的一项重要举措。2006年，欧盟委员会也明确提出要将这一新模式将应用至所有欧盟港口。

3 国外技术现状与国内发展前景

3.1 国外现状研究分析

国外目前有许多成功的尝试：美国容量为7MW/6.6kV的装置应用在Alaska Juneau港；ABB Marine在美国安装了容量为11MW/11kV的4套豪华邮轮的岸电装置，韩国、日本、欧盟等国同样也不甘落后[2]。

目前，可供借鉴的船用岸电供电系统的技术方案最常用也是最稳定的则是岸上供电系统这一方式。

3.2 我国需要特别提供的技术支持

目前该供电系统基本采取两种模式：岸上供电和船-岸供电。国际船舶电网频率为60 Hz，但我国在结合以上事实和各国实践的基础上，仍然需要注意以下几个方面：

首先，变频技术，60Hz和50Hz两种频率电源在不同的情况下都是必须需要满足的。其次，为适应码头营运需要，高压6.6kV和低压440 V，两种技术需要同时满足，缺一不可。最后，需要具备1000～5000kW功率的供电设备。

3.3 高压供电方式

高压供电方式通常是将码头50Hz的电网高压电源进行调整，将其变频变压为60 Hz和50 Hz这两种模式，再连通到船上的设备进行调试和使用。供电流程一般是第一步陆上变电站，第二步，距离1～5km的高压地下电缆，第三步，岸边变频电源系统，第四步，电源出口，第五步才到船载变电站和电缆盘等船上系统。这五步需要按照流程顺序依次进行。

4 需要攻克的重点技术问题

4.1 双频供电技术

我国港口目前均使用50Hz交流电，如何将其转变为适合国内外通用的50Hz，60Hz国际频率交流电船舶用电，是一个有待解决的问题。庆幸的是，近几年，我国各港口已陆续传来喜报，50Hz-60Hz单频转换已经实现，但50Hz-60Hz双频供电技术仍有待进一步的研究和发展[3]。

4.2 动态谐波抑制与补偿

我们应该根据现实需求，分析并解决这一供电系统的变频电源负载情况，结合码头周边用电环境，采用谐波抑制以及补偿对策，来满足船舶用电负荷的突变性要求，顺便解决其中的污染问题。

4.3 安全因素

安全问题是其中必须考虑的一个重大问题。现实应用中我们发现，电源并列运行的状况很容易在船舶靠港时发生[4]。这一现象很可能会引起着火、短路等安全事故，需要对开关闸的设计、电路合并的设计进行更加安全性的规划和检验。

4.4 明确标准，统一尺度

随着我国码头船用岸电供电系统的广泛推广，管理是一个相继而至的问题，但是，目前我国在此方面仍旧欠缺一些统一的规范标准，例如，很多专业领域方面依旧没有明确的数值规范，很容易造成南北不合辙的困境。一个统一的规范更容易将此项技术更大范围、更快速地推广开来。

5 小结

采用码头船用岸电供电系统所带来的效果表现的十分明显：能耗大幅降低、污染有效改善、利用率明显提升[5]。并且，由于其他各国都在着力发展该项供电系统技术，我国也需要在技术进步的同时，结合我国国情，考虑进安全的成分，将该系统完整落实。由此可见，码头船用岸电供电系统是目前该领域发展的趋势所在，我们需要不遗余力的探索该领域，解决仍待改善的问题，争取更广泛的应用这项技术。

[1]冒如权,王锋,吉雨冠.新型发电机组负载测试兼码头供电双向变频电源[J].船舶,2015(6):80～85.

[2]李斌峰.码头供电系统存在的问题及其对策[J].电子制作,2014(5):265.

[3]张华,王立新,刘文.广州港南沙港区三期工程集装箱码头船舶岸基供电系统研究与实践[J].中国港口,2014(3):54～56.

[4]孙秋萍,孔德鹏.无功补偿装置在散货码头供电系统中的应用[J].港工技术,2015(4):64～67.

[5]王金旺.船舶岸电技术应用研究[D].华北电力大学,2015.