船舶岸电技术研究及其应用

船舶岸电技术研究及其应用

摘要：交通运输部是推广岸电应用的主要部门，近年来，一直在大力推进船舶

靠港使用岸电，制订了岸电的发展目标，同时也在不断的完善标准规范、试点示

范应用等措施，提升了船舶靠港使用岸电的利用率。笔者相信随着我国环保力度

的不断增强以及基础设施建设的不断完善，船舶靠港使用岸电将不断为我国建设

绿色航运做出贡献，为建设交通强国打下坚实基础。

关键词：船舶；岸电技术；应用

1船舶岸电发展背景

长期以来，港口是全球供应链的关键节点，对全球经济的发展有着极为重要的促进作用，但同时也是船舶污染物的主要来源。据估计在船舶靠港停泊的过程中，为了维持正常的装载、卸载和照明等工作，大多数船舶使用自身的柴油机发电来提供电能，其排碳量占港口总排碳

量的40%～70%，船舶工作所产生的有毒害污染物可随着气候等环境的作用扩散到周边

1000km的范围甚至更远[2]，传统的柴油机发电方式会给港口及周边地区带来大规模的空气

污染。此问题受到国内外组织和学者的高度重视，欧盟早在2006年颁布法令对所有在欧盟

港口停靠的船舶进行排放控制。中国2018年交通运输部公布的《船舶大气污染物排放控制

区实施方案》对进入控制区的船舶做出严格的排放要求，随即2019年交通部又发布《关于

进一步共同推进船舶靠港使用岸电工作的通知》。使用船舶岸电成为减少港口泊位排放和缓

解过度能源消耗等问题的有效措施，积极建设船舶岸电已成为港口实现可持续发展的必经之路。

2船舶岸电

船舶岸电是一种清洁能源，是指在船舶抵达港口之后，在作业期间不再使用船舶上的柴

油发电机等船舶辅机，从港口电网获得船舶设备运转所需的电力[4]，其工作的根本是在靠港

期间实现电能对化石燃料的替换，为“以电代油”的新能源使用模式。

国内外的船舶岸电系统大体上由3个部分组成：①岸端配电部分，使电能从高压变电站传输到港口的岸电连接点，主要包括主变电站和岸电箱；②岸电电缆连接部分，负责连接岸

电端与接受电能的船舶，主要包括电缆管理系统；③船舶受电部分，包括船舶变压器和电缆

装置等。

3船舶岸电系统技术难点

船舶岸电系统技术难点主要可包括以下几方面：

（１）高功率电力电子变频技术。结合现阶段国外岸电系统应用情况而言，大部分岸电

系统均为电网向船舶直接供电方式，但同变频技术相关的案例较少。目前，国内电力频率多

为５０Ｈｚ，而国外船舶的电力频率需求通常为６０Ｈｚ。因此，设计高压大功率变频装置

具备重要意义。现阶段，所研发的功率频率装置多适用于小频率的电力转换，且技术相对成熟，而海洋环境、港口环境中所应用的高压船用变频装置尚待改进，仍存在谐波治理、电磁

兼容、系统控制及系统拓扑结构等技术问题。

（２）岸电电源电压相对稳定。在实际应用过程中，岸电电源容量偏小，加之船上所产

生负载一般为感性负载，因此，使得船舶在岸电使用过程中，岸电电压将会伴随负载的改变

而产生变动。一旦电压同额定值偏离较大时，将会对船上电气设施正常运行造成影响，甚至

导致设备损毁。由此可见，岸电变频装置应增加电压自动调整功能，对电压的稳定输出形成

保障，保障船舶供电安全、供电稳定。

（３）供电系统电制匹配方面。国内配电网多以中性点不接地系统为主，以港口码头为例，多以三相四线ＴＮ系统为主，而船舶则多以三相三线ＩＴ系统为主。若ＴＮ系统向ＩＴ

系统直接供电，则易引发绝缘击穿等问题，严重影响绝缘安全，使得船舶无法直接使用岸电

电源。然而，为港口岸电系统设计特定的ＩＴ系统，则会大幅增加系统成本，对最终收益造

成影响。为此，应积极研发可供ＩＴ系统、ＴＮ系统兼容的供电形式，除可保障供电的安全

稳定外，还可确保供电的经济性。

4船舶岸电系统推广建议

4.１健全供售电销售机制

从港口方的经济效益角度出发，港口配套岸电系统在建设前期需要大量的资金投入，其

中不仅需要对岸电系统的基础配套设施进行改造，同时还需要开发以一系列岸电系统以及配

备重要的设备。

另外，港口方在申请岸电扩容的过程中，手续较为烦琐，这也导致会增加一部分资源投入。就船方而言，船舶装配受电设备需要对船舶内部原有布局进行改进，进一步加大了船方

的成本，同时船舶工作人员的工作量增加，改造时间对船舶的航运任务也会受到一定影响，

因此岸电在船方的角度而言，只有当使用岸电的运营成本高于使用燃油时的运营成本，船方

才能够达到其预期的经济效益从而加以引进。然而，当前岸电在供售电方面的机制还不健全，港口方、船舶方以及电力销售方在岸电的电价收益方面持续不断地进行市场博弈，全国各大

岸口没有统一的岸电收费标准，导致港口方和船舶方使用岸电的经济效益得不到体现，很难

对岸电提起投资兴趣，也进一步加大了岸电的推广难度，多数已经建设完毕的港口岸电都处

于闲置状态。

4.２加强政策引导力度

国内港口岸电工程正处于发展阶段，规模还不够大，相关技术以及岸电工程的建设标准

还不够成熟。其中还有很多标准规范空白区需要尽快填补。例如船舶受电装备以及船岸连接

的设施，在建设的过程中，还没有统一的建设标准。另外，岸电操作流程也没有规范的标准，无法进行有效的安全责任认定。在变频计量方面，也需要统一的判定标准，否则无法准确估

量变频变压的过程中所产生的电量损失。

缺少统一的标准，很难实现对岸电装备下线的有效检测，另外在检测岸电装备下线的工

作中，还未成立较为权威的试验检测中心。目前，尽管已经建立了部分标准规范，但在实际

的应用中却没有很好地实施。在使用船岸并网技术的过程中，部分船舶公司没有信心，对岸

电系统能否达到无缝并网供电的要求表示怀疑。在实际的运行过程中，船舶有可能需要待载

转移，也有可能需要切换用电系统，其间，船载精密仪器还有可能遭到破坏，在此条件下，

航行安全就会受到影响。

4.３激励技术及设备创新

国内岸电行业的发展正处于起步阶段，不仅要解决应用环境复杂的问题，还要能够攻克

一些技术难题。从实际情况来看，国内的电制与国外的电制存在很大的区别。因此直接照搬

国外的岸电技术并不可行，在研制岸电技术的工作中，要密切结合国内的实际情况，从而制

造出符合国情的高端核心设备，为岸电工程在国内船舶行业的应用提供保障。要有良好的自

主创新意识，将多方力量结合起来，除了港口企业和电力企业之外，还要借助高端设备企业

和相关科研机构的力量，从而攻克内河港口岸电建设的难题。