上海港口外高桥六期码头岸电试点项目方案论证

上海港是当今世界集装箱吞吐量最大的港口 之一 。上海港很多港区都集中在市区 ,到港船舶 停靠港口产生污染与中心城区环境保护的矛盾已 经越来越突出 。随着国际航运中心的建设 ,越来
3 基金项目 :上海市科委科技创新行动计划项目 ( 08dz1202502 ) ,上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金 ( shs08032) ,上海海事大学科研基础 (2008455)
2. Shangha i In terna tiona l Port ( Group) Co. , L td. , Shangha i 200082)
Abstract: It has great significance for building up the envirenm ental p rotection port to supp ly power to the berthing vessel w ith onshore power. This paper puts forward a p lan of onshore power supp ly in the W aigaoqiao Term inal ( Phase 6) of Shanghai Port. It p roves the main pa2 rameter p lan of Shanghai onshore power, such as the power supp ly ability of Shanghai Port W aigaoqiao Term inal ( Phase 6) , the power introducing situation of the container ship s, etc. A lso it p roves the onshore power supp ly p lan of Shanghai Port and analyses the social efficiency and econom ic efficiency of this p roject. Key words: port vessel onshore power p lan p rove
港口科技 ·科研与技革霞 1 葛中雄 2 江 霞 2 顾 伟 1 (1. 上海海事大学 航运技术与控制工程交通运输部重点实验室 , 上海 200135;
2. 上海国际港务 (集团 )股份有限公司 , 上海 200082)
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港口科技 ·科研与技革
越多的船舶停靠在上海港 。岸电技术的研究 、使 用与推广 ,不但是港口建设的发展方向 ,而且对于 保护港区 、市区的环境 ,建设清洁 、宜人的上海国 际航运中心 ,无疑具有十分重要的意义 。
2004年 ,洛杉矶港采用岸电技术对集装箱船 舶进行供电 ,实施效果良好 。NOx 、SOx和可吸入 颗粒物 PM10的排放量平均减少 95%。洛杉矶港 估计 1艘 3MVA 的集装箱船停靠 1天的 NOx、SOx 和 PM10 排 放 量 分 别 减 少 1. 03 t、0. 59 t 和 0. 043 t[ 1 ] 。除洛杉矶港集装箱码头外 ,国际上还 有其他邮轮 、滚装船以及散货码头实施了岸电技 术 。2000年 ,哥德堡港滚装船码头完成可提供岸 电电源的终端 。哥德堡港使用岸电后估计每年 NOx、SOx和 PM10 排放量分别减少 80 t、60 t和 2 t[ 1 ] 。2002年 , A laska 州 Juneau 港口 5 艘邮轮改 造后可接受岸电电源供电 。Juneau港口估计 1艘 7MW 邮轮停靠 1 次 (约 13h)的 NOx、SOx和 PM 排放 量 分 别 减 少 421 lb, 352 lb 和 23 lb, 共 计 796 lb[ 1 ] 。1991年 California州 Pohang钢铁公司 专用干散货码头建立一个岸电电源系统 ,提供 440V /0. 5MW 岸电 [ 2 ] 。 2006 年 5 月欧盟委员会 通过法案 2006 /339 / EC,提出欧盟港口靠泊船舶 使用岸电 ,要求成员国提高认识 ,与 IMO (国际海 事组织 )合作制订岸电连结的国际标准 ,制订促 进实施此法案的经济政策 ,交流各港口船舶供电 和服务的经验 ,在港口推广提供岸电的设施 。
然而 ,目前世界上已有岸电项目有 60Hz港 口电网向 60Hz船舶电网直接供电 (美国 ) , 50Hz 港口电网向 50Hz船舶电网直接供电 (欧洲 ) ,但 都不涉及变频技术 。国外船舶电网频率大多为 60Hz,我国港口岸电电网频率为 50Hz。所以 ,研 制适合我国电制的岸电变频技术 ,将我国港口电 网交流电变换成适合于外国船舶 60Hz交流电 , 并且实现 50Hz /60Hz双频供电面临更大的挑战 。
中海集运已经岸电改造的船舶配电电压有低 压 440V 和高压 6. 6kV 两种 ,其中低压 440V 船舶 占 85%。供洛杉矶港的电压为 34. 5kV ,经一台 变压器变压后降为 6. 6kV ,接入 6. 6kV 配电船舶 。 针对配电电压为 440V 的船舶 ,采用了一艘配备 缆绳绞车和变压器的驳船连接岸上供电系统和集 装箱船舶受电系统 。驳船上的变压器使岸上 6. 6kV 的电压降为 440V 低压 ,然后对集装箱船舶供 电 。集装箱船舶安装了相关受电电气设备 ,没有 安装电缆绞车 ,电缆由驳船提供 。由于采用低压 440V 供电 ,电流很大 ,使用了 9 根电缆连接 。具 体中海集运船舶配置数据如表 1所示 。
60H z 440V 60Hz 440V 60Hz
1. 3 上港岸电项目电压与功率分析 1. 3. 1 电压分析
岸电供电电压为 440V ,原因如下 : 1)绝大部分船舶配电电压是 440V , 6. 6kV 只 占少部分 。高压供电需要在 440V 的船舶上安装 船用变压器 ,给船舶改造带来困难 。洛杉矶港船 舶接用岸电统计数据表明 ,船舶岸电采用低压 440V 供电方式约占 90% ,而高压 10kV 或 6. 6 kV 仅占 10% [ 4 ] 。 2)中海集团集装箱船是上港岸电能够找到 的最方便的接受岸电供电的船舶 ,中海集团集装 箱船已安装岸电接入装置的船舶 33 艘 ,其中 28 艘为 440V ,占 85%。 2009年 4月 15日 ISO / IEC标准化专家审定 了 PAS ( Publicly Available Specification,公共可用 规范 ) 18 /1094,将于 2009 年 6 月发布 。标准题 目为 " Electrical installations in ship s - Special fea2 tures - H igh voltage shore connection system s" ,标 准中规定高压岸电连接的额定电压为 6. 6kV 或 者 11kV ,频率为 60Hz。该标准包括岸电岸方安 装规范 、接口设备规范以及船方安装规范 ,规定了 邮轮船舶 、集装箱船舶 、液化天然气 (LNG)船舶 的安装规范 。 至今还没有相关低压岸电的标准 。但是低压 岸电非常重要 ,因为低压船舶占绝大部分 ,低压岸 电对船舶的改造很小 ,易于船方接受 。低压岸电 最大的困难一是多根电缆连接工艺复杂 ,二是电 缆 、电缆卷筒和快速接头的成本比较高 ,特别是电 缆卷筒成本 。如果能够通过项目组的努力 ,开发 具有自主知识产权的电缆卷筒 ,一是可以降低成 本 ,二是可以改进工艺 ,缩短岸电连接时间 ,为低 压岸电的推广应用做贡献 。 1. 3. 2 功率分析 ·8·
表 1中单台发电机功率为一台发电机的额 定功率 ,实际停泊期间并没有这么大的功率需求 。 5 688TEU 船 舶 停 港 实 际 负 载 约 为 1 200 kW , 4 250TEU 船舶停港实际负载约为 1 000kW ;另外统
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计数据表明 ,洛杉矶港口岸电供电的集装箱船舶 的平均负载为 0. 976MW [ 3 ] 。
摘要 :用市区供电对靠港船舶直接供电 ,对建设环保型港口有重要意义 。提出了上海外高 桥六期码头岸电试点项目的方案 。对上海港岸电主要参数方案进行了论证 ,如上海港外 六期码头供电能力 ,集装箱船舶接入岸电情况等 。论证了上海港岸电系统方案 。分析了 该项目的社会效益和经济效益 。 关键词 :港口 船舶 岸电 方案 论证
表 1 中海集运接入岸电情况
船类型
装有岸 船数 电接入 量 装置的
船数量
单台发 电机 功率
靠港期 间实际
负载
配电 电压
频率
8 530TEU 5艘 5 688TEU 13艘 4 250TEU 22艘
共计 : 40艘
5艘 7艘 21艘 33艘
2 780kW 6 600V 2 300kW 1200kW 1 972kW 1000kW
岸电变频电源各器件也会产生能量损耗 ,取 变压器效率为 0. 98,变频器效率为 0. 98,滤波装 置的效率为 0. 97,综合效率为 0. 93 ( 1台变压器 ) 或者 0. 91 ( 2 台变压器 ) 。本文取变频电源综合 效率 0. 92。
另外安装 4台散热风机 ,功率约为 10kW ,计 算依据 :一个冷藏厢的负载约为 10kW。
1 上海港岸电主参数方案论证
1. 1 上海港外六期码头供电能力 外六期工程集装箱码头全长 1 008m ,共布置
有 17个 10kV /2000kVA 高压接电箱 ,可同时满足 17处用电 。由于集装箱码头目前岸桥配置为 11 台 ,按 80m 一台最高要求配置 ,可能达到 13 台 , 所以至少留有 4个高压接电箱的富裕量 。
接电 箱 的 容 量 , 也 即 视 在 功 率 S 为 2 000
kVA ,船用功率为有功功率 P, P = S ×coφs ,其中 coφs 为功率因数 ,这里取 coφs = 0. 9。 (选取依 据 :电业部门执行的《功率因数调整电费办法 》中 规定 160kVA 以上的工业用电考核标准功率因数 为 0. 9,达不到将加收调电费 。)