尹晨夕， 杜學(xué)鵬

（南通中遠(yuǎn)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(tǒng)研討

尹晨夕， 杜學(xué)鵬

（南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005）

超大型集裝箱運(yùn)輸是現(xiàn)代交通運(yùn)輸發(fā)展的方向，文中結(jié)合南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司設(shè)計(jì)、建造的13360TEU集裝箱船的實(shí)際特點(diǎn)，研究了船舶岸電系統(tǒng)（AMP），包括對(duì)AMP系統(tǒng)電力容量、電纜卷筒安裝位置、電纜卷筒上電纜長(zhǎng)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(tǒng);電力容量;電纜卷筒

0 引 言

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

岸上供電系統(tǒng)從港口當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)輸入電力電源，變壓變頻后將電力傳輸?shù)酱a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(tǒng)指通過電纜從岸上向船舶供電、實(shí)現(xiàn)船舶與岸上的信號(hào)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(tǒng)負(fù)責(zé)接收岸電，實(shí)施船舶內(nèi)部電源與岸電的切換控制。由于碼頭上提供的岸電規(guī)格差異，AMP系統(tǒng)可分為低壓系統(tǒng)(440 V AC)和高壓系統(tǒng)(6600 V AC)[4]，船舶需根據(jù)自身需要及航線情況選擇合適的AMP系統(tǒng)。

由于岸上供電系統(tǒng)的規(guī)格一般是已經(jīng)固定了的，所以對(duì)AMP系統(tǒng)方案的研究主要是基于已知的岸電電源規(guī)格，設(shè)計(jì)適合的船岸連接系統(tǒng)和船載電力系統(tǒng)，本13360TEU集裝箱船的AMP系統(tǒng)方案研究也是以此為目標(biāo)開展。

1 13360TEU集裝箱船岸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tǒng)（AMP），船廠研討技術(shù)方案、確定規(guī)格并提出報(bào)價(jià)，最終確定了如下方案。

1.1 AMP系統(tǒng)電力容量的決定

AMP系統(tǒng)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(shí)需要的電功率。

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

關(guān)于船舶停泊碼頭時(shí)需要的電功率，則取決于船舶用電設(shè)備情況和船東對(duì)冷藏集裝箱使用數(shù)量的要求。船舶?？繒r(shí)所需電功率可大致分成兩部分:一部分是船內(nèi)的基礎(chǔ)負(fù)荷；另一部分是冷藏集裝箱負(fù)荷。根據(jù)電力負(fù)荷計(jì)算，船舶?？看a頭時(shí)基礎(chǔ)負(fù)荷約為2050 kW。根據(jù)船東提供的信息，并結(jié)合船舶實(shí)際的裝載狀況，本船接岸電時(shí)按照最多裝載600個(gè)40 ft冷藏集裝箱（單箱功率按9.7 kW記）、同時(shí)工作系數(shù)60%來考慮，用電量約為3492 kW（9.7×600×60%）。這樣總功率為5542 kW，經(jīng)與船東協(xié)商，確定5400 kW為本船AMP系統(tǒng)的容量。

該13360TEU集裝箱船自身的主配電網(wǎng)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(tǒng)的配置更加簡(jiǎn)單。

1.2 AMP電纜卷筒安裝位置的確定

本船AMP系統(tǒng)的主要設(shè)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(guān)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(tǒng)，船廠基于此前提研討配置與布置方案。由于?？看a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(shí)際接岸電時(shí)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(jù)AMP系統(tǒng)的容量信息預(yù)估單個(gè)電纜卷筒的尺寸約為2.7 m（長(zhǎng)）×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(shí)首先要考慮空間上的限制，此外還要考慮不同方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)缺點(diǎn)。本船最初研討AMP電纜卷筒安裝位置時(shí)，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?qū)Ю|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(jī)間，然后送電至機(jī)艙內(nèi)的高壓主配電盤。此方案會(huì)占用4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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?qū)Ю|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(jī)間，然后送電至機(jī)艙內(nèi)的高壓主配電盤。此方案會(huì)占用4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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?qū)Ю|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(chǔ)藏間內(nèi)，然后送電至機(jī)艙內(nèi)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(zhǎng)度會(huì)增加，一方面占用的空間更大，另一方面會(huì)增加成本，如圖3所示。

經(jīng)對(duì)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(zhǎng)度；向兩舷方向?qū)Ю|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(zhǎng)度確定

AMP電纜長(zhǎng)度決定很重要，如果長(zhǎng)度不夠，?？看a頭時(shí)可能無法正常連接到岸電插座箱；而如果長(zhǎng)度過長(zhǎng)，一方面可能導(dǎo)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(jià)格昂貴而增加成本。所以電纜長(zhǎng)度的確定是AMP方案研討中的重要事項(xiàng)。

本船AMP電纜長(zhǎng)度的計(jì)算方法是基于船舶?？看a頭時(shí)能夠精確定位的前提的。本船在正常吃水時(shí)，其靠泊示意圖見圖4。

圖4 船舶精確定位停泊時(shí)電纜長(zhǎng)度計(jì)算示意圖

根據(jù)圖4，可以得到導(dǎo)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(biāo)上的簡(jiǎn)單距離疊加，可以計(jì)算出：使用電纜長(zhǎng)度=A+B+C=26 m。一般情況下導(dǎo)纜裝置上需要預(yù)留2圈的安全電纜，長(zhǎng)度約為9 m，那么總電纜長(zhǎng)度就是26+9=35 m。

如果船舶靠泊時(shí)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(dòng)電纜長(zhǎng)度需要能夠適應(yīng)船舶?？亢驛MP系統(tǒng)使用時(shí)的最長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度要求。采用此種方法計(jì)算得出電纜長(zhǎng)度比船舶精確定位時(shí)所需電纜長(zhǎng)得多，會(huì)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(zhǎng)度的計(jì)算方法涉及船舶運(yùn)營(yíng)中外部條件和實(shí)際操縱情況，需要事先取得船東的確認(rèn)。本船船東確認(rèn)接受精確定位的計(jì)算方法，卷筒電纜長(zhǎng)度確定為35 m。

1.4 AMP電纜卷筒機(jī)械保護(hù)方案

AMP系統(tǒng)的電纜絞車設(shè)備一般都安裝在露天甲板部位，除非采用將AMP系統(tǒng)裝在標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)的方式，否則需要對(duì)其機(jī)械及海浪保護(hù)進(jìn)行特別關(guān)注。

本船AMP系統(tǒng)電纜絞車設(shè)備安裝在上甲板尾部靠舷側(cè)部位，在集裝箱立柱之間，絞車高度達(dá)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(shè)計(jì)中，為該絞車加裝鋼質(zhì)的圍壁，給以機(jī)械保護(hù)。

1.5 AMP系統(tǒng)電力控制方案

圖5 AMP系統(tǒng)電氣簡(jiǎn)圖

本船AMP系統(tǒng)的電氣簡(jiǎn)圖見圖5，對(duì)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(tǒng)，2個(gè)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(jī)室內(nèi)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(gè)控制屏，通過電動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)論

本文全面介紹的船舶岸電系統(tǒng)，針對(duì)13360TEU集裝箱船實(shí)際情況，全方面地進(jìn)行了系統(tǒng)方案的研究，具有較強(qiáng)的操作意義。

[1] 崔亞欣,孫永濤.高壓岸電上船及其關(guān)鍵技術(shù)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(shù)的應(yīng)用[J].集裝箱化,2011(8):21-24.

[4] 楊海建.船舶岸電系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J].江蘇船舶,2011(4):23-26.

[5] 杜學(xué)鵬.13360TEU集裝箱船電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[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(xiàng)目管理工作。

2017-04-19