中國(guó)船舶714所 馮書(shū)桓 吳笑風(fēng) 李 萍

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，船舶燃料年消費(fèi)量的5%是在港口停泊時(shí)消耗的，排放的廢氣會(huì)造成港口空氣的嚴(yán)重污染。根據(jù)美國(guó)環(huán)境聯(lián)邦基金組織監(jiān)測(cè)，港口城市均處于大氣重污染區(qū)，而船舶排放的污染物占港口總污染物的60%以上。據(jù)國(guó)際海事組織（IMO）估算，每年船舶排放的二氧化碳和硫氧化物分別是全球汽車(chē)排放量的2倍和200倍。隨著IMO溫室氣體減排戰(zhàn)略和2020全球硫排放限制的實(shí)施，港口環(huán)境污染問(wèn)題亟待解決，船舶岸電的技術(shù)發(fā)展和推廣使用越來(lái)越受到業(yè)界重視。

實(shí)踐應(yīng)用

20世紀(jì)90年代，歐洲最先開(kāi)始進(jìn)行船舶岸電技術(shù)的研究。1989年，瑞典哥德堡港率先開(kāi)始在3艘客滾船上使用船舶岸電。2000年，ABB公司又向哥德堡港交付了世界上第一套高壓岸電電源系統(tǒng)。其采用了6.6kV/10kV的電壓，功率可達(dá)1250kVA，可減少船舶靠港期間污染物排放94%～97%。2007年，荷蘭的鹿特丹默茲港口流域?yàn)閮?nèi)陸躉船供應(yīng)岸電，極大改善了船員的日常生活。此外歐盟的主要港口，如荷蘭阿姆斯特丹港，比利時(shí)安特衛(wèi)普港，德國(guó)漢堡港、呂克貝港等港口也陸續(xù)應(yīng)用了船舶岸電技術(shù)。

美國(guó)在岸電應(yīng)用方面也有10余年歷史，目前已有16個(gè)港口建設(shè)并應(yīng)用了岸電系統(tǒng)，包括朱諾港、西雅圖港、舊金山港、布魯克林港、洛杉磯港、長(zhǎng)灘港、圣地亞哥港、奧克蘭港等。其中高壓岸電主要應(yīng)用在郵輪、集裝箱、油輪和冷藏貨物船，低壓岸電主要應(yīng)用在拖輪和漁船上。目前高壓岸電系統(tǒng)有相似的技術(shù)規(guī)格并均符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，低壓岸電系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)格則差別較大。

截至目前，國(guó)外使用岸電技術(shù)的港口已經(jīng)從最初的滾裝、集裝箱及郵輪碼頭，擴(kuò)展到了油船碼頭與天然氣船碼頭等，供電電壓也從低壓供電向高壓供電方式轉(zhuǎn)變。國(guó)外港口高壓岸電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀如表1所示。

2009年，我國(guó)開(kāi)始在多個(gè)港口展開(kāi)船舶岸電試點(diǎn)性工程建設(shè)。青島港首先完成了5000噸級(jí)內(nèi)貿(mào)支線碼頭低壓岸電改造，但該系統(tǒng)僅針對(duì)內(nèi)貨船只，適用范圍小，不便于推廣。2010年3月，上海港外高橋二期集裝箱碼頭開(kāi)始運(yùn)行移動(dòng)式岸基船用變頻變壓供電系統(tǒng)；2010年10月，連云港港口首次將高壓船用岸電系統(tǒng)應(yīng)用于“中韓之星”郵輪；2011年11月～2012年1月，招商國(guó)際蛇口集裝箱碼頭先后安裝低壓岸電系統(tǒng)與高壓岸電系統(tǒng)；2016年5月，國(guó)家電網(wǎng)與寧波舟山港合資建設(shè)的寧波舟山港項(xiàng)目正式投運(yùn)，這是國(guó)內(nèi)首個(gè)高壓變頻岸電項(xiàng)目。

目前，我國(guó)境內(nèi)岸電供電容量在200kVA以上的港口岸電設(shè)施建設(shè)數(shù)量已有400余套，其中集裝箱泊位、客滾泊位、郵輪泊位、3千噸級(jí)以上客運(yùn)泊位和5萬(wàn)噸級(jí)以上散貨泊位共建設(shè)93套，占泊位個(gè)數(shù)的19.1%。我國(guó)航運(yùn)企業(yè)已完成約345套（3000噸級(jí)及以上）船舶岸電設(shè)施改造，其中集裝箱船、干散貨船、普通客船共建設(shè)岸電262套。連云港、上海港、大連港、廈門(mén)港、舟山港、重慶港等相關(guān)船舶岸電項(xiàng)目，目前已投入使用，應(yīng)用涵蓋高壓和低壓，我國(guó)岸電技術(shù)日趨完善。

圖1 郵輪在漢堡港使用岸電

圖2 洛杉磯港口的岸電設(shè)備

國(guó)際法規(guī)

隨著船舶岸電在全球各大港口的推廣應(yīng)用，國(guó)際海事組織（IMO）當(dāng)前正在加緊制訂船舶岸電相關(guān)法規(guī)。2017年6月7日～16日，在海上安全委員會(huì)第98次大會(huì)（MSC 98）上，中國(guó)代表團(tuán)提交關(guān)于船舶岸電導(dǎo)則制定的立項(xiàng)申請(qǐng)并通過(guò)審議。隨后，在船舶系統(tǒng)和設(shè)備分委會(huì)（SSE）第5～7次會(huì)議上，國(guó)際航行船舶岸電安全導(dǎo)則協(xié)調(diào)組積極推動(dòng)導(dǎo)則制定工作。協(xié)調(diào)組由中國(guó)擔(dān)任協(xié)調(diào)員，來(lái)自加拿大、中國(guó)、德國(guó)、日本、挪威、韓國(guó)、新加坡、瑞典、土耳其、英國(guó)、美國(guó)、中國(guó)香港，以及國(guó)際航運(yùn)公會(huì)、國(guó)際郵輪協(xié)會(huì)、國(guó)際港務(wù)長(zhǎng)協(xié)會(huì)、國(guó)際運(yùn)輸工人聯(lián)合會(huì)的代表參與討論。在交通運(yùn)輸部的協(xié)調(diào)下，水運(yùn)科學(xué)研究院、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織船舶與海洋技術(shù)委員會(huì)秘書(shū)處、國(guó)家電網(wǎng)中國(guó)電力科學(xué)研究院、中國(guó)船級(jí)社、美國(guó)船級(jí)社、英國(guó)勞氏船級(jí)社、法國(guó)船級(jí)社等業(yè)界相關(guān)單位開(kāi)展了深入研究。在SSE第6次會(huì)議成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)三輪討論，工作組將新的導(dǎo)則草案提交SSE第7次會(huì)議（已于2020年3月初召開(kāi)）。新的草案充分吸收了各方意見(jiàn)，刪去了與編制目標(biāo)不相適應(yīng)的部分，將關(guān)注范圍限定在操作要求，對(duì)導(dǎo)則文檔結(jié)構(gòu)和具體內(nèi)容進(jìn)行了修改，同時(shí)計(jì)劃將人員資質(zhì)部分要求提交人因、培訓(xùn)和監(jiān)測(cè)分委會(huì)進(jìn)一步討論。該導(dǎo)則預(yù)期將在MSC 103次會(huì)議審議通過(guò)。

表1 歐美主要國(guó)家船舶岸電應(yīng)用情況

船級(jí)社規(guī)范

目前國(guó)際上主要船級(jí)社都已針對(duì)船舶岸電的連接、安裝等問(wèn)題作出了規(guī)定。中國(guó)船級(jí)社發(fā)布的《船舶岸電岸上供電設(shè)施檢驗(yàn)指南》于2018年5月1日起生效，該指南基于當(dāng)前國(guó)內(nèi)船舶岸電岸上供電設(shè)施的研制水平、中國(guó)船級(jí)社的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC/ISO/IEEE 80005系列，同時(shí)考慮了與相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的銜接，適用于額定電壓1kV以上、15kV及以下的交流高壓船舶岸電岸上供電設(shè)施，是船舶岸電岸上供電設(shè)施進(jìn)行發(fā)證檢驗(yàn)的依據(jù)，也為政府、保險(xiǎn)商、船東、港口等各利益相關(guān)方提供了可選擇的項(xiàng)目驗(yàn)收技術(shù)依據(jù)。同時(shí)，美國(guó)船級(jí)社（ABS）、法國(guó)船級(jí)社（BV）、日本船級(jí)社（ClassNK）針對(duì)高壓岸電連接分別發(fā)布了導(dǎo)則，英國(guó)勞氏船級(jí)社(LR)、挪威船級(jí)社(DNV GL)、意大利船級(jí)社（RINA）也在其船舶入級(jí)規(guī)范中體現(xiàn)了對(duì)于船舶安裝岸電系統(tǒng)設(shè)備的相關(guān)要求。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

歐美各國(guó)開(kāi)展船舶岸電技術(shù)研究時(shí)間較早，標(biāo)準(zhǔn)制定工作也同時(shí)進(jìn)行，現(xiàn)階段船舶岸電國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要由國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）以及國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）等組織完成制修訂工作，已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)文件主要包括高壓/低壓岸電連接系統(tǒng)、高壓插頭等設(shè)備以及數(shù)據(jù)通信的技術(shù)要求，具體情況見(jiàn)表2。

需要指出的是，由于船級(jí)社重點(diǎn)關(guān)注船舶本身的設(shè)計(jì)、建造和入級(jí)，其在船舶岸電方面的規(guī)定也側(cè)重于船上系統(tǒng)，如LR、BV對(duì)船上系統(tǒng)和接口裝置的規(guī)定總體較為詳盡，但未納入岸上系統(tǒng)，或只進(jìn)行了描述性說(shuō)明。意大利船級(jí)社RINA的規(guī)定較為詳盡，包含船上系統(tǒng)、岸上系統(tǒng)，同時(shí)考慮了ISO/IEC/IEEE 80005-1的相關(guān)規(guī)定。ISO/IEC/IEEE 80005系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定最為完整，很多船級(jí)社規(guī)范也以其作為重要依據(jù)，但對(duì)于其中缺少的一些重要環(huán)節(jié)的規(guī)定，需要與船級(jí)社規(guī)范配合使用。

歐洲一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)內(nèi)河船使用岸電的需求，歐洲一些國(guó)家發(fā)布了一系列標(biāo)準(zhǔn)，包括已經(jīng)被德國(guó)和法國(guó)采納的（1）DIN(AFNOR) EN 15869-1-2010內(nèi)河船.三相電流400V、63A及以下、50Hz的電氣岸電連接器.第1部分：一般要求；（2）DIN(AFNOR) EN 15869-2-2010內(nèi)河船.三相電流400V、63A及以下、50Hz的電氣岸電連接器.第2部分:岸上單元，安全要求；（3）DIN(AFNOR) EN 15869-3-2010內(nèi)河船.三相電流400V、63A及以下、50Hz的電氣岸電連接器.第3部分:船上單元，安全要求。此外，還有已被西班牙、法國(guó)和德國(guó)采納的標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 16840內(nèi)河船.三相電流400V、250A及以下、50Hz的電氣岸電連接器。

表2 高壓/低壓岸電連接系統(tǒng)、高壓插頭等設(shè)備以及數(shù)據(jù)通信的技術(shù)要求

我國(guó)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

近年來(lái)，船舶使用岸電技術(shù)越來(lái)越受到國(guó)家和政府有關(guān)部門(mén)的高度重視。2016年《關(guān)于推進(jìn)電能替代的指導(dǎo)意見(jiàn)》出臺(tái)，隨后交通運(yùn)輸部先后印發(fā)了《港口岸電布局方案》；修訂了《港口工程建設(shè)管理規(guī)定》和船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則；會(huì)同財(cái)政部出臺(tái)了資金獎(jiǎng)勵(lì)政策，建立健全了標(biāo)準(zhǔn)體系，統(tǒng)一港、船、電技術(shù)要求，在船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案中明確了岸電使用要求。2019年下發(fā)《港口和船舶岸電管理辦法》，旨在加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)，減少船舶靠港期間大氣污染物排放，更好地保障船舶靠港安全規(guī)范使用岸電。各港口碼頭、船務(wù)公司也積極開(kāi)展了岸電系統(tǒng)的工程應(yīng)用實(shí)踐。在試點(diǎn)工程建設(shè)中，制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)船舶岸電技術(shù)的發(fā)展積累了一定經(jīng)驗(yàn)。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方面，全國(guó)電力電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC60)于2010年制定了GB/T 25316—2010《靜止式岸電裝置》，主要規(guī)定了使用條件、性能要求、試驗(yàn)方法以及檢驗(yàn)規(guī)則等內(nèi)容，適用于靜止式岸電產(chǎn)品；全國(guó)電器附件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC67）采標(biāo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62613—2011，于2014年先后制定了高壓岸電系統(tǒng)插接件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30845.1—2014《高壓岸電連接系統(tǒng)（HVSC）用插頭、插座和船用耦合器 第一部分：通用要求》和GB/T 30845.2—2014《高壓岸電連接系統(tǒng)（HVSC）用插頭、插座和船用耦合器 第二部分：不同類(lèi)型的船舶用附件的尺寸兼容性和互換性要求》，并進(jìn)行了技術(shù)性調(diào)整；2018年，《碼頭船舶岸電設(shè)施工程技術(shù)規(guī)范》和《靠港船舶岸電系統(tǒng)技術(shù)條件》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始實(shí)施；2019年12月，由全國(guó)船舶電氣及電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC531)采標(biāo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC/ISO/IEEE 80005-1—2012的《港口公用連接設(shè)施-第1部分：高壓岸電連接系統(tǒng)（HVSC）-通用要求》船舶岸電技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，將于2020年7月1日起實(shí)施。

圖3 中遠(yuǎn)海運(yùn)人馬座”集裝箱船成功接用岸電

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，交通運(yùn)輸部于2011年起積極組織行業(yè)內(nèi)企事業(yè)單位和研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)規(guī)范的制定工作，連續(xù)發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTS 155—2012《碼頭船舶岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》、JT/T 814—2012《港口船舶岸基供電系統(tǒng)技術(shù)條件》、JT/T 815—2012《港口船舶岸基供電系統(tǒng)操作技術(shù)規(guī)程》及中國(guó)船級(jí)社的《船舶高壓岸電系統(tǒng)檢驗(yàn)原則2011》。其中JTS 155合理規(guī)劃了港口碼頭船舶岸電設(shè)施系統(tǒng)的總體方案，規(guī)范了岸電設(shè)施系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為船舶岸電設(shè)施的設(shè)計(jì)建造提供指導(dǎo)；JT/T 814分為高壓與低壓兩部分，規(guī)定了船舶岸基供電系統(tǒng)的技術(shù)要求；JT/T 815也分為高壓與低壓兩部分，規(guī)定了船舶岸基供電系統(tǒng)的操作基本要求；《船舶高壓岸電系統(tǒng)檢驗(yàn)原則2011》則適用于額定電壓交流1kV以上、15kV及以下，在船舶靠港期間向船舶供電的高壓岸電系統(tǒng)的船上系統(tǒng)。

隨著IMO溫室氣體減排戰(zhàn)略和2020全球硫排放限制的實(shí)施，港口環(huán)境污染亟待解決，船舶岸電越來(lái)越受到業(yè)界重視，結(jié)合技術(shù)實(shí)踐需求，各船級(jí)社、國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織，以及海事監(jiān)管機(jī)構(gòu)相繼出臺(tái)了一系列法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)船舶使用岸電的具體技術(shù)要求做出了規(guī)定。

圍繞標(biāo)準(zhǔn)化需求，當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織已開(kāi)展了大量工作，對(duì)高壓和低壓岸電的通用要求、建設(shè)施工、連接設(shè)備等提出了具體的要求。下一步，要結(jié)合實(shí)踐需求，首先著眼于構(gòu)建港口船舶岸電系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，覆蓋低壓、中壓、高壓岸電，以及岸電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)、使用、維護(hù)和檢測(cè)全流程，形成結(jié)構(gòu)合理、專(zhuān)業(yè)配套、層次分明、劃分明確的港口船舶岸電標(biāo)準(zhǔn)體系表，明確標(biāo)準(zhǔn)缺項(xiàng)，用于指導(dǎo)和規(guī)范港口船舶岸電標(biāo)準(zhǔn)化工作。同時(shí)，加緊推進(jìn)針對(duì)中壓岸電、岸電系統(tǒng)檢測(cè)試驗(yàn)方法、綜合管理、操作規(guī)程，以及連接系統(tǒng)具體設(shè)備要求和數(shù)據(jù)傳輸?shù)汝P(guān)鍵領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，提出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)新項(xiàng)目提案。