国内外码头岸电系统技术应用及发展综述

国内外码头岸电系统技术应用及发展综述

杨坤，陈意

湖北省电力装备有限公司，湖北省 430000

摘要：近年来，我国的水运工程建设有了很大进展，要做到对船舶大气污染物排放的有限控制，提高空气质量，就需要加大引入并推广船舶岸电技术的力度。本文先后就国内外船用岸电技术发展现状、低压岸电供电系统的概念和特点、应用做出了介绍，并讲解了船舶侧岸电系统供电方式和原理，结合传统燃料供电模式的缺点指出了现代环保岸电供电模式的优点所在。

关键词：船舶电网;岸电技术;船舶港口;技术应用

引言

船舶靠港后为维持正常的生产活动，会利用燃油辅助发电机进行发电，进而会排放大量的废气污染物。为了解决环境污染问题，建设绿色港口，船舶岸电系统技术应运而生。船舶岸电系统技术指船舶靠港后，由岸上电源代替船载燃油辅助发电机供电，属于典型的“以电代油”的电能替代技术。该系统主要包括岸基供电系统、船岸连接系统及船载受电系统。

1船舶岸电技术国内外使用现状

美国、德国、挪威和荷兰等欧美发达国家迄今已拥有超过二十个使用岸电电源系统的港口，超过两百艘艘船舶配备了相应的岸电连接系统。其中美、英两国是首先做到在码头使用岸电对靠港船舶进行供电，并且为此制定了相关的法律保证执行力度，并更新或者替换掉了新老码头上过旧的岸电设备。作为世界上最大的海运国，中国目前的港口船舶岸电技术仍处于研究阶段，但随着港口经济的快速发展，如今已越来越受到国家和交通部的重视。《中国港口年鉴》报道，“截止到2018年底，我国所有港口(包括内外河港口)293个，生产泊位26330个，其中万吨级及以上泊位2444个，拥有水运船舶达13．70万艘。”同时我国港口还面临着大量其他地区和国家船舶出入的现象，因此港口设施也在不断的扩充和发展，未来船舶在港口作业的数量仍会上升。但国内许多港口还未开始使用岸电技术，这就需要不断突破岸电技术、建立健全统一的技术标准、制定相关的政策法规，为岸电技术的全面普及铺好路，

2岸电系统分类

（1）按照电压等级及容量。根据电压等级及容量，岸电系统可分为高压岸电系统、低压大容量岸电系统和低压小容量岸电系统。（1）高压岸电系统指额定输出电压为6．6ｋV（60Ｈｚ）或6ｋV（50Ｈｚ），供电容量在630ｋVＡ以上的岸电系统，其典型模式分为高－高变频岸电系统和高－低－高变频岸电系统，主要用于沿海港口大型集装箱码头、跨海客滚班轮码头及大型邮轮码头。其中，高－高变频岸电系统具有无谐波、功率单元模块化和价格便宜等优势；高－低－高变频岸电系统需要滤波器消除谐波，各功能柜间连接电缆较多，但技术成熟度较高。（2）低压大容量岸电系统指额定输出电压为440V（60Ｈｚ）或400V（50Ｈｚ）、供电容量范围为100～630ｋVＡ的岸电系统，主要应用于中型中转海港、沿江大型综合性港口。（3）低压小容量岸电系统指供电容量在100ｋVＡ以下，额定输出交流工频电压为380V或220V的岸电系统，主要应用于内河水系及沿海小型渔港，如一些小型的中转码头、物流园等区域。

3码头岸电系统的发展

3.1专利数量大起大落

根据相关统计，1997年之前仅有为数不多的国外公司来华申请了岸电技术专利，1997—2012年国外公司在中国申请的岸电技术专利一直稳步增长，但是从2014年开始专利数量持续下降，2016年和2017年连续2年专利数量保持在个位数以内。与此相对应的是，中国公司在海外申请的岸电技术数量从2000年开始至2014年持续增长，2015年和2016年连续2年下跌之后，2017年专利数量降为1个。可能的原因是岸电系统的技术突破遇到了瓶颈，例如柔性电缆、大容量岸电电源的研究、变频变压技术的应用等。

3.2岸电接电装置布置

船岸连接用电缆管理系统的覆盖范围有一定局限性，以移动电缆小车方案为例，移动电缆小车上卷筒电缆的长度为35～50米，沿码头水平方向仅可覆盖最大100米左右的距离。据了解，邮轮的受电舱口一般位于船尾烟囱附近（约船长的1/3处），邮轮船侧受电舱口若通过移动电缆小车与码头侧岸电插座箱连接，势必会对岸电插座箱布置的位置有所要求。考虑到邮轮靠泊方向不同；当船型较小时，岸电接电装置布置在泊位中间位置既能满足邮轮左、右舷靠泊时的使用需求；而当船型较大时，移动电缆小车的移动范围无法覆盖整个泊位，则应考虑在船头、船尾两侧分别设置一个岸电插座箱。当泊位停靠船型不大于10万吨级时，邮轮码头泊位的中心位置（约船长的1/2处）距邮轮受电舱口（约船长的1/3处）的距离不大于49米。因此岸电插座箱布置在泊位中间位置，既能满足移动电缆小车的覆盖范围，同时为左、右舷靠泊的邮轮进行供电。当泊位停靠船型大于10万吨级时，邮轮码头泊位中心位置距邮轮受电舱口的距离不小于56米。若岸电插座箱依然设置在泊位中间，则受电舱口至岸电插座箱的距离超过了移动电缆小车的覆盖范围，因此岸电插座箱宜布置在泊位的首尾两端位置，以确保左、右舷靠泊的邮轮均能接入岸电系统。

3.3不同种类的码头面对多种类型的船舶

即使在国内码头，靠泊的船舶配电系统频率不同，电压等级也不尽相同。一方面，船舶受电系统改造成本高、受电系统稳定性与安全性存在隐患，即使成功接上岸电，和码头之间还存在岸电电价标准的争议等;另一方面，码头运营方为了适应多种船型，且预留未来发展余量，常常追求更大容量的码头岸电系统。大容量岸电系统设备体积庞大，无论是新建码头还是改装码头，在安放时既要满足船舶供电需求，又不能影响码头运营，岸电系统模块化设计显得格外重要。

3.4岸电系统的配电方式

码头船舶岸电系统配电方式可采用反射式、树干式或组合式。针对邮轮码头，单泊位和多泊位采用不同的配电方式。单泊位邮轮码头配电方式建议采用树干式；同时根据上述内容，当邮轮尺度大于10万吨级时，在泊位的首尾两端设置2个岸电插座箱，一路岸电电源对2个岸电插座进行树干式供电。多泊位邮轮码头配电方式建议采用放射式，一路岸电电源对应一个泊位的岸电插座箱进行放射式供电。当岸电上船连接方式采用高压上船方式时，绝大部分船舶上电网一般为低压电网，因此船舶必须设置降压变压器才能接受岸电系统的供电。在岸电系统的设计中一般仅在变频变压装置出口处设置隔离变压器，馈线回路不设置隔离变压器，利用船舶降压变压器作为电隔离装置，这种电隔离方式使得一组岸基电源可向多艘船舶供电。而对于邮轮码头，部分邮轮需要配置船上隔离变压器；也就是说，部分邮轮上可能含有高压设备，船舶上的降压变压器已无法起到电隔离装置的作用。同时考虑到邮轮码头单个泊位的用电容量较大，笔者建议多泊位邮轮码头配电方式应采用一路岸电电源对应一个泊位的岸电插座箱进行放射式供电。

结语

综上所述，要让保护环境不只是一个口号，就需要重视各种环保技术的发展。港口岸电技术有着多方面的意义，这就要求相关部门和技术人员从政策、项目运营方面不断地去革新技术、发展应用，切实有效地进行推广和应用，满足我国经济发展和环境保护的需求。

参考文献

［1］交通运输部水运科学研究院．码头船舶岸电设施建设技术规范:JTS155—2012［S］．北京:人民交通出版社，2012．

［2］交通运输部水运科学研究院．码头岸电设施建设技术规范:JTS155—2019［S］．北京:人民交通出版社，2012．

［3］中华人民共和国交通运输部．码头船舶岸电设施工程技术标准:GBT51305—2018［S］．北京:中国计划出版社，2018．