上海船舶靠港使用岸基供电减少船舶大气污染

发表时间:2019/3/12   来源:《电力设备》2018年第27期   作者:曾沛
[导读] 摘要:我国港口众多,且随着近年来环境污染问题越来越严重,船用岸电技术成为建设绿色港口的重要技术之一,受到了各地政府的重视。
        (中国船级社质量认证公司上海分公司  200135)
        摘要:我国港口众多,且随着近年来环境污染问题越来越严重,船用岸电技术成为建设绿色港口的重要技术之一,受到了各地政府的重视。本文首先对国内外岸电技术发展历程进行概述,并对国内外岸电政策和标准进行总结和评价,然后阐述船舶岸电电源系统的组成和电气配置方案,指出在上海港靠泊船舶实施岸基供电具有良好的生态效益和经济效益,应在上海港进一步推广。
        关键词:船舶岸电;节能减排;绿色港口
        前言:近年来,美国、欧洲等国家对节能减排、环境保护工作的重视程度越来越高。靠港船舶使用岸上电源系统供电,可作为减少港口环境污染问题的一项重要技术,已经在国外一些港口实际应用。船舶在靠港期间,主要利用船上自身携带辅机来满足船舶自用电需求,辅机发电主要依靠燃料油(重油或柴油)。燃油辅机在发电的过程中,会排放包含氮氧化合物(NOx)、硫氧化合物(SOx)、挥发性有机化合物(VOC)和颗粒污染物(PM)在内的污染物,对港口空气及水域造成了很大的污染,同时辅机发电会产生较大的噪音,严重影响附近居民及船员的工作和生活。
        1、船舶岸电电源系统介绍
        船舶岸电电源系统主要分为码头岸上输配电系统和船舶自身岸电转换系统两大类型:
        1.1 岸上输配电系统
        我国港口使用的岸电是380V/50Hz,而深水航行的大型船舶使用的电力普遍为440V/60Hz,该系统主要功能是将国内电网50Hz电源转换成船用60Hz电源。
        目前,岸电变频电源有2种结构方式:①变频电源→正弦波滤波器→电力变压器。三相电输入经变频电源整流逆变输出60Hz的SPWM波,而后经正弦波再经电力变压器调整到需要的电压。由于正弦波滤波器的电感量很高,因此要求系统中配置的电感器尺寸也很大,从而影响了系统整体效率,而目前业内厂家实测的电子静止式岸电变频电源,整体效率仅有85%左右;②变频电源→波形预处理电感器→逆变输出变压器与输出滤波器。三相电输入经变频电源整流逆变输出60Hz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。由于对波形进行二次处理,第一次波形预处理不需要很高的电感量,仅需要较小尺寸的电感量就能达到目的。第二次波形处理在逆变变压器预输出滤波器中进行,逆变变压器是专门为逆变技术而设计匹配的,具有变压和电感双重功能的一种新技术变压器,加上交流滤波电容器,构成一种高频陷波器,所以具有很高的效率,经生产厂家整体效率实测高达93%~95%。目前,国内船用变频电源大多采用该方式。
        1.2船舶岸电转换系统
        船舶岸电转换系统由一套高压电力转换设备组成,主要包括插座盘、岸电与船电并电的转换开关及相应的保护装置等。由船东负责规划,并安装于船上供连接岸电用。当船舶停靠港口时,由该系统连接岸上供电系统,停止船上发电机群运转,以岸电提供停泊期间所需的电力。以美国替换航海电力系统为例AMP(Alternative Maritime Power System)为例,目前开发的AMP系统含有下列主要设备:①电缆卷轮以承载连接岸电电缆及接头(cable reel); ②电缆卷轮控制箱(cable reel control box);高压岸电连接盘(high voltage shore connection panel);岸电供电盘(shore incoming panel);替换航海电力管理系统(amp management system)。


        AMP系统在船舶停泊时连接岸上供电系统后,由管理系统主导船电的电力管理系统,控制船电的电压、相位和频率等,调整至与岸电的特性相匹配时即执行两电力系统的短暂并联运作,随即执行负载转移的操作,完成供电的交替。
        2、使用岸电的意义
        近几年,随着节能减排、绿色环保等要求的不断提高,国际上许多港口管理部门已经开始采取措施减少废气排放,控制港口污染。实施船舶靠港使用岸电,就是其中重要的一项。既有较好的节能效益,又能够有效降低硫化物、氮氧化合物排放,降低温室效应,以及减少噪声等污染。据不完全统计,每年1000吨级以上的各类船舶在我国港口靠泊装卸货物期间消耗的燃油约300万T,如果改用岸电,全国每年可减排二氧化碳900多万T、减排二氧化硫约10万T、减排氮化物约20万T,这无疑对全国节能减排工作具有极其重大的意义。
        3、上海港岸电政策
        2015年7月28日,上海市人民政府批准同意市交通委、发展改革委和市财政局等部门共同研究制定的《上海港靠泊国际航行船舶岸基供电试点工作方案》(以下简称工作方案)。该方案已由上述三个部门联合印发实施。
        根据《工作方案》,上海市将通过节能减排专项资金与港口建设费,共同支持国际集装箱码头、邮轮码头投资建设和岸基供电设施建设与使用,支持范围包括岸电设施建设费、电力增容费、船舶使用岸电所致的电费差价和运行维护费。为制定这一《工作方案》,上海市发展改革委会同市交通委、市财政局等部门历时半年调查研究,先后研究比较了美国洛杉矶港、德国汉堡港、上海洋山港、深圳蛇口港等国内外情况,并多次与上港集团、吴淞邮轮码头、上海电力公司、同盛电力公司、中远、中海等相关企业充分沟通,在此基础上,对支持政策进行了多方面比较,提出本市补贴方案:①对岸电设施建设费用将按照投资额给予30%的节能减排专项补贴,并对港口建设费给予1:1的配套补贴;②对电力增容费将由电力公司减半收取,并对港口建设费补贴10%;③为了避免相关设施“建而不用”,对建设补贴的申请条件作了前置要求,在以往项目竣工验收即可申请补贴的基础上,增加了“使用岸电的船舶艘次需达到具有接电设施船舶靠泊艘次的60%”的使用比率要求;④考虑国际油价波动将影响船舶使用岸电的积极性,为更加充分合理地引导船舶企业使用岸电,设定了“油电联动”补贴标准调整机制,在全额补贴基本电价的基础上,对电度电价实行与新加坡普氏船用油价挂钩,动态调整、定额补贴。此外,为进一步提高港口企业投资建设岸电设备的积极性,还将根据岸电设备的用电量对相关维护费用给予0.07元/千瓦时的补贴,同时鼓励码头所在区县给予配套政策支持。
        目前,上海市洋山冠东码头和吴淞邮轮码头已逐步完成一期岸电建设与试运营工作,大型远洋集装箱船舶和大型国际邮轮码头已先后进行了联船调试工作,并取得了圆满的成功,为后期岸基供电码头规划建设与使用打下了坚实的基础,并起到了良好的典范作用。因此,今后一段时期,岸基供电码头的规划建设与使用都将得到进一步扩大。
        结语:
        上海港靠泊船舶使用岸基供电在技术上是可行的,并且其具有良好的生态效益和发展前景。因此,应进一步开展港船之间的协作,共同进行技术论证,制订相应的技术规范,实现港口供配电和船舶电气之间相互补充衔接,逐步新建或更新大型船舶和港口的岸电电源设施,推动靠泊上海港的国际航行大型船舶实行岸基供电的实际应用,并得到进一步扩大。
        参考文献:
        [1] 周南.船舶使用岸电系统简介【J】.船舶设计通讯,2007,02(03):10-12
        [2] 袁庆林,黄细霞,张海龙.港口船舶岸电供电技术的研究与应用【J】.上海造船,2010,(02):35-37
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