港口实施岸电改造技术方案分析

发布于：2015-07-29 19:34:29 来自：电气工程/供配电技术 [复制转发]

船舶接用岸电作为一项可以有效减少港口污染物排放的技术，越来越受到重视。截止2010 年底，国外有20 多个港口实施了岸电技术。洛杉矶港在2011 年将有15 个码头应用船用岸电技术；长滩港计划所有集装箱码头在2014 年应用船用岸电技术，2014 年50% 的靠港集装箱船舶使用岸电，2020 年80% 的靠港集装箱船舶使用岸电。

我国港口岸电技术还处在研究起步阶段，但上海港、连云港港、招商局国际蛇口集装箱码头、青岛港招商局码头等港口或码头已对集装箱船、散货船应用岸电技术进行了研发和试用，节能减排效果显著。

交通运输部对于岸电技术的推广较为重视。2010 年交通运输部启动了上海港、连云港港、蛇口集装箱码头共7 个泊位船舶靠港使用岸电改造的示范工作；2011 年交通运输部在《交通运输行业节能减排工作要点》中提出“ 继续推广应用靠港船舶使用岸电技术” ；同时在《公路水路交通运输节能减排“ 十二五” 规划》中也提出“ 推广靠港船舶使用岸电” 。

1 港口岸电改造

1.1 船舶接岸电技术

船舶接岸电技术是指船舶在靠泊期间停止使用船舶上的发电机，改用陆地电源供电，从而减少废气的排放量的船舶供电方式。

岸电系统是为实现船舶接岸电技术而设置的一系列组件，大体可分为岸上供电系统、电缆连接设备和船舶受电系统3 个部分。岸电系统设计中需要解决的技术问题主要有容量和频率、电压。此外还要考虑电制、电气连接接口、相序校正及缺相保护及电缆安全等。在2006/339/EC 法案文本附件中就给出了靠泊船舶岸电联接装置典型布置图。

1.2 港口岸电改造

港口实施船舶接岸电技术需要进行的改造包括码头供电系统的增容扩建和岸电系统的设置。如果码头变电所供电裕量较大，能够满足船舶接岸电的功率需求，可以不考虑变电所的功率增容问题。进行岸电系统的设置时，首先需要根据到港船舶的用电电制确定是否需要安装船用大功率变频（岸电）电源，同时，需要合理地选择岸上接电箱的位置点，变频电源的设置位置，使港区变电站到码头配电站的距离最短、低压接线最短，有利于节约投资，增强可操作性。

2 岸电系统设计方案

如果靠港船舶为国内航线航行船舶，船舶用电电制与岸方供电电制一致，岸电系统中不需要设置变压变频装置；否则需要布置变压变频装置。

2.1 国内船舶接岸电系统

靠港船舶为国内船舶时，岸上需要设置岸上接电箱，船舶上需要设置插座屏和转接屏等。设置岸上接电箱时应注意两个问题：岸上接电箱的容量应能满足靠泊船舶的最大使用功率；岸上接电箱的布置应保证不影响码头的生产作业，同时应保证船舶在指定范围内的任一位置靠泊时都能接岸电使用。

2.2 外籍船舶接岸电系统

外籍船舶供电的岸电系统需要设置变压变频装置，本文分别以靠泊船舶使用440 V/60 Hz 低压电以及6.6kV/60 Hz 高压电为例，分析外籍船舶接岸电系统的设计方案。根据岸方向船方供电的电压等级，在设计岸电系统时可以选择以下3 种供电方案。

（1 ）低压船舶/ 高压岸电/60 Hz 供电方案

连云港港岸电系统采用的高压变频数字化船用岸电系统就是一种低压船舶/ 高压岸电/60 Hz 供电方案，该系统中：

① 高压变频电源系统安装在码头配电房内，输入侧接10 kV/50 Hz 电源，输出侧为6.6 kV/60 Hz 。

② 码头海侧安装高压接线箱，高压接线箱将配电房内6.6 kV/60 Hz 的电力传输至船舶，由于传输电压高，传输电缆利用1 根高压电缆即可。

③ 高压电缆和电缆卷车置于船上，船舶靠岸后，将船上电缆与高压接线箱对接，从而完成电力由岸上向船舶的传输。

④ 小型船载固定电站（隔离变压器）安装在船舶上，输入电力为6.6 kV/60 Hz ，输出电力为440 V/60Hz 。

该方案的优点在于：

① 采用高压上船，1 根高压电缆就可以把电力传输到船舶上。线路压降小、负载能力大，有利于设计较大功率输出的电源。

② 岸上供电系统采用分体式，大部分供电设备设在配电房，小部分直接吊装上船，岸上码头门机前沿将无任何设备。

③ 使用船载变电站，省去了每次船舶靠港后电站吊装和多根低压电缆的对接工作，使得船舶使用岸电更方便快捷，降低劳动强度、降低了岸电使用成本。

但该方案的实施涉及对船舶的电气改造，需要港方和船方共同完成。

（2 ）低压船舶/ 低压岸电/60 Hz 供电方案

上海港外高桥二期集装箱码头的岸电系统目前采用的就是低压船舶/ 低压岸电/60 Hz 的供电方案。该岸电系统主要是实现岸方向电网电制为440 V/60 Hz 的靠港船舶供电，该系统中：

① 岸电变频电源装置置于岸上，通过一根带有快速接头的电缆连接到10 kV/2 000 kVA 接电箱。

② 岸电变频电源的输入为10 kV/50 Hz ，输出电压为440 V ，输出频率50 Hz/60 Hz 任选。工作原理：利用变压装置将10 kV 电源电压降压到变频器的工作电压720V ，然后利用变频器完成50 Hz 至60 Hz 的变频，最后通过变压器实现660 V/460 V 变压输出，输出变压器还有隔离的作用。变频器如选用高压变频，变频器输入为10kV 、50 Hz ，变频后经过变频器变压，输出为660 V/460V 、60 Hz ，输出变压器还有隔离的作用。

③ 变频电源装置提供9 个440 V/60 Hz 快速接头的插座箱。

④ 连接船岸的电缆及电缆卷筒置于电缆卷筒箱内，变频电源装置与电缆卷筒箱用9 根两端带快速插头的电缆连接。

⑤ 电缆卷筒箱配有9 个440 V/60 Hz 快速接头的插座箱，同时还配有3 个低压卷筒带9 根电缆，9 个插头，电缆用吊车吊入船舶。

上海港外高桥二期集装箱码头船舶接岸电系统中，变频电源装置和电缆卷筒箱均置于码头前沿，变频电源装置置于主体电源移动舱（主移动舱）内，电缆卷筒箱置于电缆卷放移动舱（副移动舱）内。该方案具有如下优点：

① 无需对集装箱码头进行土木改造，也无需对船舶进行电气改造，便于推广应用。

② 将供电装置装入标准集装箱，置于码头边，便于移动，解决了我国港口船舶利用率高、供电位置难以确定的问题。

但该方案中变频电源装置和电缆卷筒箱体积较大，且船岸连接电缆数量多，对码头的设备布置有一定的要求，电缆连接操作时间长，需要专业的操作人员和设备。

（3 ）高压船舶/ 高压岸电/60 Hz 供电方案

高压船舶/ 高压岸电/60 Hz 供电方案可以实现岸方向电网电制为6.6 kV/60 Hz 的船舶供电，该系统中：

① 岸电变频电源装置置于岸上，并通过一根带有快速接头的电缆连接到10 kV/50 Hz 接电箱。