楊承志，姚琪海，張 偉

（1.交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院，北京 100088；2.中國(guó)船級(jí)社質(zhì)量認(rèn)證公司廣州分公司，廣東 廣州 510235）

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與港口船舶的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，港口大氣環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻。船舶岸電技術(shù)作為一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)，因可有效解決船舶在靠港期間排放大量大氣污染物的問(wèn)題，目前已得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。對(duì)此，文章結(jié)合目前岸電的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀，從技術(shù)角度研究分析了10萬(wàn)噸級(jí)及以下干散貨船舶岸電供電形式，可為后續(xù)干散貨碼頭岸電建設(shè)發(fā)展提供參考。

1 碼頭岸電基本要求

按照《碼頭船舶岸電設(shè)施工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51305—2018）和《碼頭岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（JTS 155—2019）的要求，碼頭船舶岸電設(shè)施供電容量應(yīng)根據(jù)泊位允許靠泊船舶單臺(tái)最大發(fā)電機(jī)組額定容量、泊位利用情況和船舶用電需求綜合考慮，并留有余量。碼頭岸電供電系統(tǒng)的供電電壓和頻率具體規(guī)定如表1所示。

表1 碼頭岸電系統(tǒng)供電電壓和頻率表

2 船舶岸電基本要求

5萬(wàn)～7萬(wàn)噸級(jí)船舶的單臺(tái)輔機(jī)額定功率最大約為800kW，船舶功率因數(shù)按照0.8計(jì)算，岸電最大需要容量約在1000kVA；10萬(wàn)噸級(jí)船舶的單臺(tái)輔機(jī)額定功率最大為1000kW，船舶功率因數(shù)按照0.8計(jì)算，岸電最大需要容量約在1250kVA。

目前，國(guó)內(nèi)外船舶配電電壓主要有低壓（0.4kV/0.44kV）和高壓（6kV/6.6kV）兩種，根據(jù)船舶電制的不同，船舶岸電的供電參數(shù)也分為低壓供電和高壓供電兩種。船舶岸電在供電參數(shù)的選擇方面，需重點(diǎn)需要考慮靠港船舶的用電參數(shù)需求、岸電系統(tǒng)容量、船岸接插件、接電安全性等多方面因素。

根據(jù)《碼頭岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（JTS 155—2019）等相關(guān)資料，干散貨船舶的輔機(jī)發(fā)電電壓基本都是低壓。其中，5萬(wàn)噸及以上的干散貨船舶輔機(jī)發(fā)電頻率是60Hz。

就岸電供電方式而言，對(duì)于干散貨船舶岸電，采用高壓供電方式的，需在受電船舶上加裝變壓器和電纜管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)上船岸電的降壓和電纜及安全系統(tǒng)的管理，這會(huì)顯著增加船舶岸電的改造投資。目前，中國(guó)、新加坡、巴西、北歐等國(guó)家和地區(qū)干散貨船舶也采用高壓供電方式。采用低壓供電方式的，碼頭可以直接為船舶提供低壓電源，船舶只需要簡(jiǎn)單改造后就可以開展靠港岸電接駁工作。另外，由于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)供電電纜沒有強(qiáng)制要求，供電電纜有由碼頭提供的，也有由船舶提供的。目前，我國(guó)深圳能源集團(tuán)、上海時(shí)代航運(yùn)的船舶岸電上船電纜是由船舶提供的，華能集團(tuán)石洞口電廠、申能集團(tuán)外高橋電廠、上電集團(tuán)漕涇電廠、中遠(yuǎn)海集團(tuán)嘉禾航運(yùn)、上海時(shí)代航運(yùn)等船舶岸電上船電纜是由碼頭提供的。

就船舶岸電容量而言，對(duì)于干散貨船舶岸電，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 80005的技術(shù)要求，采用低壓供電方式的船舶用電容量應(yīng)在1000kVA及以下，采用高壓供電方式的船舶用電容量應(yīng)大于1000kVA。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)規(guī)定，容量小于630kVA時(shí)，可采用低壓供電方式；碼頭船舶岸電系統(tǒng)容量在630～1600kVA時(shí)，宜采用高壓供電方式；碼頭船舶岸電系統(tǒng)容量大于1600kVA時(shí)，應(yīng)采用高壓供電方式。

3 高壓供電

3.1 碼頭岸電

碼頭供電電源經(jīng)岸基電源裝置變頻變壓后將船舶岸電電制變化為6.6kV/60Hz，由碼頭供電電纜敷設(shè)至碼頭前沿岸電接電箱。

3.2 船舶岸電

船舶配置岸電電纜管理系統(tǒng)并提供岸船供電電纜，通過(guò)岸電電纜管理系統(tǒng)將供電電纜輸送至岸上岸電接電箱。船上配置降壓變壓器，將岸上輸送來(lái)的6.6kV/60Hz電源將壓為0.44kV/60Hz，通過(guò)船上固定電纜將岸電接入到船舶主配電屏。

高壓岸電技術(shù)方案如圖1所示，高壓岸電系統(tǒng)連接示意如圖2所示。

圖1 高壓岸電技術(shù)方案圖

圖2 高壓岸電系統(tǒng)連接示意圖

4 低壓供電

4.1 碼頭

碼頭供電電源經(jīng)岸基電源裝置變頻變壓后將船舶岸電的電制變化為6.6kV/60Hz，通過(guò)碼頭變壓器降壓為0.44kV/60Hz，由供電電纜敷設(shè)至碼頭前沿電纜升降裝置處。岸上電纜升降裝置將上船電纜輸送至船上，為船舶提供岸電服務(wù)。

4.2 船舶

船上配置岸電插座箱，經(jīng)岸電接插件，將碼頭岸電供電電纜插入船舶岸電插座箱，為船舶主配電屏提供0.44kV/60Hz電源。

低壓岸電技術(shù)方案如圖3所示，低壓岸電系統(tǒng)連接示意如圖4所示。

圖3 低壓岸電技術(shù)方案示意圖

圖4 低壓岸電系統(tǒng)連接示意圖

5 技術(shù)方案比選

（1）高壓供電方案。①碼頭：投資少，僅需要配置一個(gè)岸電插座箱即可；占用碼頭的空間少，這對(duì)空間有限的碼頭具有優(yōu)勢(shì)；接電過(guò)程簡(jiǎn)單快速，安全性高，操作簡(jiǎn)單。②船舶：改造投資大；因?yàn)榘惭b電纜管理系統(tǒng)會(huì)占用船舶甲板空間，安裝變壓器需要占用機(jī)艙空間，所以船上需要具備安裝空間；船舶需要配有經(jīng)過(guò)中壓培訓(xùn)的船員，增加了人員成本。

（2）低壓供電方案。①碼頭：需要配置電纜升降裝置，增加了投資；電纜升降裝置占用碼頭前沿的空間，這對(duì)碼頭作業(yè)有一定影響；碼頭需要操作電纜升降裝置將電纜輸送至船上，操作復(fù)雜。②船舶：投資少，僅需要配置一個(gè)插座箱；占用船舶的空間少，這對(duì)空間有限的船舶具有優(yōu)勢(shì)；船舶接電操作簡(jiǎn)單；不需要額外配置船員。

高壓供電方案和低壓供電方案具體對(duì)比見表2所示。

表2 方案比較表

船舶和碼頭應(yīng)依據(jù)相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀和設(shè)備設(shè)施來(lái)最終確定岸電供電形式。

6 總結(jié)

綜上，目前10萬(wàn)噸級(jí)及以下的干散貨船舶，其岸電最大需要容量約在1250kVA，船舶岸電供電形式可采用低壓供電和高壓供電兩種方案。高壓供電方案碼頭側(cè)建設(shè)成本低，建設(shè)難度小；低壓供電方案船舶改造建設(shè)投資少，占用船舶空間小。實(shí)際建設(shè)岸電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并結(jié)合碼頭和船舶的特點(diǎn)及實(shí)際情況，最終確定岸電供電形式。