靠港集装箱船岸电技术的应用

靠港集装箱船岸电技术的应用

孙国厂宋东阳刘斌范相杰

（许继电源有限公司461000）

摘要：应用靠港船舶岸电技术能够有效地减少港区温室气体和污染物的排放量，改善港区环境质量，协调港口与城市的发展。船舶岸电系统供电技术是指船舶靠港期间，停止使用船舶发电机，改用港口电网电源供电，港口提供岸电电源的电压、频率、功率等能够满足船舶停泊后所必需的全部电力设施用电需求。

关键词：港口建设；船舶岸电；技术

近年来，港口建设的步伐越来越快，船舶停靠码头的数量和密度大幅增加，燃油消耗造成大量废气和颗粒物排放，船舶岸电系统（AlternativeMarinePower（AMP）System）作为一种可以有效减少港口污染物排放的技术，不仅是各港口可持续发展的重要举措，也是构建绿色低碳港区、协调港口与城市发展的战略部署，具有重大的社会效益和经济效益。但是，港口企业在实际运用船舶岸电过程中仍面临一些技术经济问题，需要我们认真分析和思考。

1船舶岸电系统设计基本原则

船舶岸电系统设计基本原则如下：

1）船舶岸电系统设计需遵循安全、高效的理念，最大化满足港口船船的负荷用电需求，减少船舶废气排放，实现节能减排。

2）遵循全面性、先进性、适用性、差异性的原则，在总结国内外岸电技术经验的基础上，针对所建港口岸电系统的具体情况，提出具体建设方案，实现港口节能减排。

3）遵循岸电系统电能质量在谐波、电压偏差、电压不平衡度、电压波动和闪变等方面应满足相的国家标准。

4）船舶岸电系统在投入或退出时都应具有高度的可靠性、可用性、稳定性和少维护性。

5）船舶岸电系统设计在满足相关功能、性能要求的同时，还要保证资本投入经济合理。

6）船舶岸电系统配置监控系统。监控系统由网络通讯、PLC控制、人机界面、工业电视、信息管理和现场设备等部分组成。监控系统可实现数据共享和存储，支持第H方接口，具有容错和自诊断功能。

2船舶岸电关键技术

2.1变频、变压电源装置

我国港区供电采用50Hz的交流电，靠港船舶可能来自多个不同国家或地区，许多船舶用电设备采用60Hz的交流电。因此，为使港口和船舶电制相协调一致，顺利的实现港口变电所向靠港船舶供电，港口需要利用岸电技术新建或者改建岸电电源。

船舶岸电变频电源可分为控制电路和功率变换主电路两大部分。主电路采用交直交整流逆变型结构，包括整流器、直流滤波器、逆变器、交流滤波及变压器等部件组成。其中，交直部分为二极管桥式整流，经交流接触器软启到整流器，然后到电解电容滤波，得到较为稳定的电源电压。逆变器选用IGBT作为软开关器件，采用正弦脉宽调制方式（SPWM）对逆变器进行控制，将平稳直流变换为脉宽调制输出的交流，该交流基波频率为所需要的岸电电源输出频率。逆变器输出的脉宽调制波经输出LC滤波电路滤波后，输出正弦波交流电。为提高电磁兼容性能，在电源的输出端和输入端都连接有抗干扰型滤波器。

2.2高压电缆接线箱

本方案提供一个标准的6.6KV/6.0KV高压电缆接线箱。接线箱固定安装在港口指定泊位前沿，接线箱上同侧合理布局固定两套标准快速连接插座，蓝色、红色外观各一套；插座箱带有6芯光纤接口，并设置电气连锁保护。插座箱内安装加热除湿装置，适应码头特殊的工作环境。本方案高压电缆接线箱，采用封闭式结构设计，符合IEC/ISO双重国际标准要求，具备如下特点：

1）电缆插接件自带锁销，具有防脱落、防震动功能；

2）采用敷铝锌钢板，密封式设计，具有防盐雾、防凝露、防潮入侵等功能；

3）接线箱与变频电源、船舶具有完整的安全联锁功能；

4）接线箱具有机械联锁机构，防止带电插拔等误操作；

2.3船载并网柜

岸电电源在电压和频率上都是按照船舶电力系统的等级设置的，在并网的过程中主要是调节相位和频率，使双方满足并网的条件。

并网检测参数：船舶岸电系统并网需要采集交互的信息如下：电网侧参数：电网三相电压、相位、电网频率、电网相序、网侧主断路器及电压、电流故障综合保护装置是否正确动作等；船舶发电机侧参数：发电机输出的三相交流电电压、相位、频率、相序、发电机输出电流、电功率、功率因数、发电机输出电流谐波含量、发电机侧并网开关及电压、电流故障综合保护装置是否正确动作等。由船舶并网同期装置检测以上并网参数，判断是否满足并网条件、满足并网条件后由船舶上的并网同期装置动作，实现由电网向船舶供电（船舶发电机并入港区电网，用电负荷逐渐由港区电网供电，满足一定条件后（如船舶发电机功率≤10kW）船舶发电机脱离电网，由港区电网独立向船舶负荷供电，即所谓的船舶岸电）。

2.4监控系统

船舶岸电系统配置一套完整的监控系统，监控系统放置在港口中心变电所监控室，方便领导、工作人员及时查看相关信息。条件许可亦可通过通讯系统将监控信息发送至相关主管、人员的手机上监控系统主要监控以下信息：

1）船岸通过无线、光纤传输实行双向对电网运行的电源参数显示：船方受电：开关状态、电压、负载、电流、谐波、频率；岸电输出：通讯传输状态、电流、负载、电压、频率、开关状态、谐波、电源接插头状态；

2）船舶配电系统通讯传输状态、对应开关动作、电源插拔状态：事故报警记录的储存等。

船舶岸电系统的研制与应用是一项复杂的系统工程，集变频、配电、保护、监控、船舶改造于一体，其节能减排效益已倍受国际国内环境组织和政府部门的关注，船舶靠泊码头时使用岸电必将是未来发展的趋势。

参考文献：

[1]吴振飞，叶小松，邢鸣.浅谈船舶岸电关键技术[J].电气应用，2013（6）：22-26.

[2]李学文，孙可平.船舶接用岸电技术研究[J].上海海事大学学报，2006（3）：10-14.

[3]李建科，王金全，金伟一，马涛.船舶岸电系统研究综述[J].船电技术，2010（10）：12-15.