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(tǒng)技術(shù)探究

丁 鋒

中交三航局第三工程有限公司

船用岸電系統(tǒng)代替原有的燃油發(fā)電，大大降低了靠泊船舶的廢氣排放及對環(huán)境的污染，是節(jié)能減排、建設(shè)“綠色港口”的有效途徑。本文分析國、內(nèi)外船用岸電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向，結(jié)合我國國情，探討船用岸電供電系統(tǒng)在應(yīng)用過程中需重點(diǎn)解決的技術(shù)問題。

港口；節(jié)能減排；船用岸電技術(shù)

1 前言

在經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提升的大背景下，運(yùn)輸業(yè)也越來越受到大家的關(guān)注，各類碼頭如雨后春筍般在改革開放后這30-40年里出現(xiàn)在我國的沿海城市中。因此，碼頭的設(shè)計(jì)成為了一個(gè)新的現(xiàn)實(shí)問題需要相關(guān)專業(yè)的人員進(jìn)行深入研究。其中，如何保證船用岸電供電系統(tǒng)的完善成為了新時(shí)代下該學(xué)科的一個(gè)重要話題。

2 供電系統(tǒng)存在的現(xiàn)實(shí)意義

碼頭能量的供應(yīng)曾經(jīng)選取燃料供應(yīng)模式，但是，在實(shí)際操作過程中，我們逐漸發(fā)現(xiàn)燃料供應(yīng)有諸多弊端：比如污染嚴(yán)重、排放不達(dá)標(biāo)、能耗過大、能量不易儲存等問題。由此，鑒于節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，我們希望對碼頭的能量供應(yīng)系統(tǒng)作出改進(jìn)，那首先自然是從能源供應(yīng)物入手改變。

我們以洛杉磯港和長灘港為例，分析其數(shù)據(jù)背后所蘊(yùn)含的現(xiàn)實(shí)問題：第一，港口排放的氮化物遠(yuǎn)比汽車排放的氮化物多，港口排放的柴油機(jī)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(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(shù)。

首先，該系統(tǒng)供電系統(tǒng)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(tǒng)可有效減弱靠港船舶生產(chǎn)能量時(shí)運(yùn)行所帶來的噪音；最后，這一供電系統(tǒng)還可以有效避免柴油燃燒所帶來的廢氣污染，更加節(jié)能環(huán)保，同時(shí)還完美避開了柴油費(fèi)用上漲趨勢下帶來的成本負(fù)擔(dān)，節(jié)約燃料費(fèi)用，節(jié)省機(jī)電維修支出。

然而，在我國，此項(xiàng)設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)營技術(shù)仍處于起步和探索階段，從技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)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(jìn)此項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)展。交通部在2004年頒布《港口經(jīng)營管理規(guī)定》，其中明確提出港口區(qū)域內(nèi)應(yīng)為船舶提供岸電等服務(wù)，這也是順應(yīng)當(dāng)今號召各行各業(yè)走綠色發(fā)展道路的一項(xiàng)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(yīng)用至所有歐盟港口。

3 國外技術(shù)現(xiàn)狀與國內(nèi)發(fā)展前景

3.1 國外現(xiàn)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(yīng)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(tǒng)的技術(shù)方案最常用也是最穩(wěn)定的則是岸上供電系統(tǒng)這一方式。

3.2 我國需要特別提供的技術(shù)支持

目前該供電系統(tǒng)基本采取兩種模式：岸上供電和船-岸供電。國際船舶電網(wǎng)頻率為60 Hz，但我國在結(jié)合以上事實(shí)和各國實(shí)踐的基礎(chǔ)上，仍然需要注意以下幾個(gè)方面：

首先，變頻技術(shù)，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(yīng)碼頭營運(yùn)需要，高壓6.6kV和低壓440 V，兩種技術(shù)需要同時(shí)滿足，缺一不可。最后，需要具備1000～5000kW功率的供電設(shè)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(wǎng)高壓電源進(jìn)行調(diào)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(shè)備進(jìn)行調(diào)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(tǒng)，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(tǒng)。這五步需要按照流程順序依次進(jìn)行。

4 需要攻克的重點(diǎn)技術(shù)問題

4.1 雙頻供電技術(shù)

我國港口目前均使用50Hz交流電，如何將其轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合國內(nèi)外通用的50Hz，60Hz國際頻率交流電船舶用電，是一個(gè)有待解決的問題。慶幸的是，近幾年，我國各港口已陸續(xù)傳來喜報(bào)，50Hz-60Hz單頻轉(zhuǎn)換已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但50Hz-60Hz雙頻供電技術(shù)仍有待進(jìn)一步的研究和發(fā)展[3]。

4.2 動態(tài)諧波抑制與補(bǔ)償

我們應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求，分析并解決這一供電系統(tǒng)的變頻電源負(fù)載情況，結(jié)合碼頭周邊用電環(huán)境，采用諧波抑制以及補(bǔ)償對策，來滿足船舶用電負(fù)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(gè)重大問題?，F(xiàn)實(shí)應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)，電源并列運(yùn)行的狀況很容易在船舶靠港時(shí)發(fā)生[4]。這一現(xiàn)象很可能會引起著火、短路等安全事故，需要對開關(guān)閘的設(shè)計(jì)、電路合并的設(shè)計(jì)進(jìn)行更加安全性的規(guī)劃和檢驗(yàn)。

4.4 明確標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一尺度

隨著我國碼頭船用岸電供電系統(tǒng)的廣泛推廣，管理是一個(gè)相繼而至的問題，但是，目前我國在此方面仍舊欠缺一些統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，例如，很多專業(yè)領(lǐng)域方面依舊沒有明確的數(shù)值規(guī)范，很容易造成南北不合轍的困境。一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范更容易將此項(xiàng)技術(shù)更大范圍、更快速地推廣開來。

5 小結(jié)

采用碼頭船用岸電供電系統(tǒng)所帶來的效果表現(xiàn)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(fā)展該項(xiàng)供電系統(tǒng)技術(shù)，我國也需要在技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，結(jié)合我國國情，考慮進(jìn)安全的成分，將該系統(tǒng)完整落實(shí)。由此可見，碼頭船用岸電供電系統(tǒng)是目前該領(lǐng)域發(fā)展的趨勢所在，我們需要不遺余力的探索該領(lǐng)域，解決仍待改善的問題，爭取更廣泛的應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。

[1]冒如權(quán),王鋒,吉雨冠.新型發(fā)電機(jī)組負(fù)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(tǒng)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(qū)三期工程集裝箱碼頭船舶岸基供電系統(tǒng)研究與實(shí)踐[J].中國港口,2014(3):54～56.

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

[5]王金旺.船舶岸電技術(shù)應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué),2015.