船舶岸电设施建设的瓶颈与解决之策

船舶岸电设施建设的瓶颈与解决之策

发表时间：2018-06-08T15:04:40.980Z 来源：《建筑模拟》2018年第4期作者：马涛

[导读] 现阶段，我国的经济发展的十分的迅速，船舶岸电的发展也有了很大的提高。

天津金岸重工有限公司天津市 300457

摘要：现阶段，我国的经济发展的十分的迅速，船舶岸电的发展也有了很大的提高。近期交通运输部发布《港口岸电布局建设方案》，鼓励已建船舶进行受电设施改造，研究新建船舶受电设施设计建造规范，着力推广应用靠港船舶使用岸电技术。本文总结国内港口船舶岸电建设现状以及标准法规的基础上，探讨如何走出目前阻碍岸电项目发展的困境。

关键词：船舶岸电；设施建设；瓶颈；解决之策

引言

21世纪海上丝绸之路建设是我国实现中华民族伟大复兴的重大战略，同时也是促进世界贸易发展的重大举措。世界贸易的繁荣离不开航运业的发展。数据显示，当前世界贸易商品的80%由船舶运输完成，船舶已经成为世界经济发展的重要载体。然而，当船舶停靠港口时，由于船舶采用传统的辅机发电方式生产电力，产生的废气污染较为严重，上海港船舶排放监测的结果，上海港停靠船舶排放的SO2，NO和PM2．5分别占上海市大气污染物总量的12．0%，9．0%和5．3%。随着世界各国节能减排、大气污染防治工作的不断推进，船舶停靠港口时对城市造成的大气污染问题已经引起各国政府部门及学者的重视。如欧盟2006年开始建议港口提供船舶岸电，并制定颁布《EUDirective2005/33/EC-2010》法令，要求从2010年开始船舶在靠港时使用岸电；我国在2013年也发布《大气污染防治行动计划》，要求控制船舶造成的环境污染。船舶岸电指船舶在停靠港口期间，不使用船上的副机发电，船用照明、制冷、工程作业等用电设备改由码头供电，从而减少船舶大气污染物排放的供电方式。船舶岸电技术是实现节能减排、控制港口城市大气污染的有效手段之一。本文论述船舶岸电系统发展情况，包括岸电系统组成、基本原理、应用现状、电压和频率匹配、国内外已有技术标准和政策文件，并讨论其涉及到的技术难点。

1主要瓶颈

近年来，我国万吨级以上码头建有多套岸基供电设备，据交通运输部水运局在2015年年底统计，一共有15套。2016年，交通运输部综合规划司确认我国码头又建成57套岸基供电设备（不含经交通运输部获批的11个绿色低碳示范港口中包含的港口岸电工程项目），并拟对所建单位给予奖励。上海港从2010年起，陆续有多个码头泊位建设岸基供电设备，力求实现在船舶靠泊期间取代船舶的副机发电实现船舶靠泊时的零排放。但是，在2015年年底前真正投入正常使用的非常少。2017年，交通运输部办公厅发布了《港口岸电布局建设方案》。“方案”提出布局目标：2018年年底前，全国沿海和内河主要港口、排放控制区内港口30%以上，其他规模以上港口6%以上的集装箱、客滚、邮轮和干散货专业化泊位，长江干线港口30%以上的通用散货泊位具备向船舶供应岸电的能力。2020年年底前，全国沿海和内河主要港口、排放控制区内港口50%以上，其他规模以上港口10%以上的集装箱、客滚、邮轮和干散货专业化泊位，长江干线港口50%以上的通用散货泊位具备向船舶供应岸电的能力。“方案”提出布局建设方案：2018年年底前在全国共布局926个具备向船舶供应岸电能力的专业化泊位，其中沿海311个、内河615个。2020年年底前在全国共布局1 543个具备向船舶供应岸电能力的专业化泊位，其中沿海519个、内河1 024个。当前，从工作实践看，船舶岸基供电设施（设备）的建设速度缓慢，远远不能满足市场的需求。（1）港口岸电供电系统与船舶受电系统的匹配问题国内外航运企业的大型船舶电制有380V/50 Hz、6 kV/50 Hz和440 V/60 Hz、6.6kV/ 60 Hz，副机容量从0.8 MV A至5 MV A。电压等级有低压380 V、440 V，高压6.6 kV，供电频率有50 Hz、50/60 Hz等；供电容量有131.6 kV A、2 MV A、5 MV A等。我国提供给港口的电力为6 ～ 10 kV/50 Hz，使用的岸电是380 V/50 Hz，而深水航行的大型船舶使用的电力多为50 Hz和60 Hz，使用的岸电为 440 V/60 Hz。港口岸电供电系统的主要功能是将国内电网50 Hz电源能转换成船用不同电压的50/60 Hz电源。目前，岸电变频电源有2种结构方式。第一种：移相变压器→整流滤波单元变频电源→正弦波滤波器→电力隔离变压器。三相电输入经变频电源整流逆变输出60 Hz电源的SPWM波，而后经正弦波再经电力隔离变压器调整到需要的电压输出60 Hz电源。第二种：变压器→LCL滤波器→整流滤波单元变频电源→LCL滤波器波形预处理电感器→逆变隔离输出变压器与输出60 Hz电源滤波器。三相电输入经变频电源整流逆变输出60 Hz的SPWM波，而后经电感器对波形进行预处理并校正。滤波逆变器所产生的高次谐波分量再输入到逆变输出变压器预输出滤波器对波形进行二次处理并进行调压，达到输出正弦波和需要的电压。目前，国内外成功投入使用的船用变频电源大多采用第二种方式，设备稳定性较高。港口岸电供电系统输入侧的降压变压器和输出侧的隔离变压器，必须使输入标准工业电网和船舶电网间的电压差异得到解决，并使两个不同制式的电网做到很好的隔离。通过设置不同的输出频率参数，让变频岸电电源固定输出50 Hz或60 Hz的电源可选，并且可以通过转换开关实现不同频率电源的简单切换。还应该具备实时的输出电源电压和频率的监控，配合具备额外的电压自动快速补偿响应功能，使变频岸电电源可以为靠岸船舶提供高性能、高稳定性的稳频稳压电源。鉴于船舶自身电网的特殊性，岸电电源输入侧必须采用AFE单元可动态调整网侧无功功率，保证岸电系统功率因数与网侧一致，对船舶自身电网不造成影响。同时，港口岸电供电系统在设计制造时必须考虑到船上、岸边码头等高温、高湿、高腐蚀性、大负荷冲击等恶劣使用环境。

2船舶岸电设施建设的方法

2.1国家应该尽快制定码头船舶岸电设施建设技术标准

设立岸电设施（设备）制造企业的准入门槛和各项码头船舶岸电设施建设技术标准，推动制造企业技术创新，确保岸电设施（设备）制造企业成功研制性能稳定可靠、操作简洁、能适用于各型船舶电制的船舶岸基供电系统，杜绝各类生产事故。

2.2加大电网电力扩容和增容力度

使用岸基供电设施需要电力扩容和增容，目前我国各地电网为港口增加这些容量已基本不成问题。但要真正解决电网公司利用扩容和增容设置障碍的“电老大”问题，路途尚远。建议政府出台相关规定，支持岸电设施扩容建设，督促各地电网支持此项工作。原供电容量不足的港口码头需进行电力增容的，其配套电网改造工程应由电力部门负责建设，电力部门应通过让利方式支持岸电设施建设。

2.3金融部门的支持

银行应该出台相关规定，积极支持岸电设备设施制造企业银行贷款，专款专用，尽快发展岸电产业。可喜的是，国家交通运输部已根据2016年8月发布的《交通运输部办公厅关于做好2017年度中央财政奖励资金支持靠港船舶使用岸电项目申请工作的通知》，奖励了2016年