海运港口船舶岸电供电技术探讨

姚文魁

摘要：本文通过对岸电供电技术应用现状的分析，探讨了变频电源等海运港口船舶岸电供电的技术应用，在对相关文献分析研究的基础上从环境效益和经济效益两方面对港口发展岸电技术进行定量研究，为进一步加强港口船舶岸电供电系统的推广应用提供参考。

关键词：海运港口；船舶；岸电供电技术

在全球运输业务不断发展的情况下，海运相比陆地运输模式有着明显的优势，得到迅速发展，这不仅因为其对基础设施需求较小，还因为以往海运很少出现交通阻塞且对环境的污染也相对较小。港口是海运运输系统中重要的组成部分，更是船舶有序进出的枢纽。船舶在港口停泊时，港口供电系统提供足够的电能供给码头机械设备装卸船作业，而船舶本身仍然是燃油驱动，所以，对港口船舶岸电供电技术以及国内外各种船舶对我国港口岸电供电技术要求进行研究，分析、探讨靠岸船舶在供电时对港口岸电供电网络的环境污染等问题具有重要意义。

1、港口船舶岸电供电技术应用的现状

港口岸电技术是船舶在停泊码头期间停止使用辅机，而改用岸上电源供电，从而获得其泵组、通风、照明、通讯和其他设施所需电力。据统计，岸电在港口城市应用后，船舶靠港污染物排放量明显降低。在港区应用船用岸电技术，对于保护港区、市区的环境意义重大，可为未来“绿色港口”建设和发展做出巨大贡献，同时对于船方来讲，靠港后使用岸电可降30%的低燃油消耗成本，其经济效益显著。研究和分析港口船舶岸电供电技术对节约电能、降低污染以及创建环保型港口有相当重要的作用和意义；在某种程度上可以很好的处理港口靠岸船舶因为发电带来的污染问题。

国内港口的船舶岸电技术研究尚处于起步阶段，2009年以来国内多个港口已建立船用岸电试点性工程。当前全世界范围内港口船舶岸电供电的交流电的频率一般有50HZ、60HZ两种，船舶停靠港口时，港口供电系统直接对50HZ以及60HZ船舶供电，这个过程中没有用到相关的变频技术。在我国，港口电网应用的电压为380V，港口电网的频率为50HZ；但是，绝大多数船舶应用的电压为440V以及频率为60HZ，在这种情况下，一旦将频率为50HZ的电源接入到船舶的设施和设备上就会极大的降低船舶设备设施的使用效率。所以说，目前我国港口船舶岸电供电系统多采用的是60HZ的供电电源。

2、变频电源在港口船舶岸电供电技术的应用

2.1、港口船舶岸电供电技术运用变频电源设备，主要是通过干式隔离变压器，它的作用是能很好的防止港口岸电供电传输网络与船舶上面负载供电传输网络之间的互相干扰，更重要的是能高效的预防港口船舶岸电供电过程中因为变频电源设备过载而产生的破坏。另外，港口船舶岸电供电系统中的变频电源核心组件是变频器。在国内，由于对变频器的需求量很大，使得它的生产规模很大、售后服务以及备件充分，更使得供电系统能够可靠的运行。

2.2、港口船舶岸电供电系统中采用变频电源，主要是因为变频电源用的零部件在设计、制作过程中都是非常成熟的产品，利用率以及可靠性都相当的高；并且采用变频电源使得供电系统的线路更加清晰明了、结构更加简洁，极大的缩短了设备设施的维修以及诊断时间，同时节约了大量的经费。

2.3、港口船舶岸电供电系统采用变频电源设备，它的输出电压、输出频率可以在限定的范围内进行调节，尤其是在港口停靠的船舶过多导致岸电供电系统供电不足时，通过调节变频电压的频率或者是提高电压对供电系统的电量进行补充，这在一定程度上简化了岸电供电系统的程序，极大的提高了供电系统的效率。

3、港口船舶岸电供电系统中对变频电源技术的研究

3.1、港口船舶岸电供电系统中对变频电源技术的设计原理

港口船舶岸电供电系统中运用的变频电源核心组件是变频器，经过编程变频电源的变频器，使变频器发挥它的变频功能；与此同时，变频电源在使用过程中应该配备相应地输出变压器以便将港口船舶岸电供电的电流频率由50HZ转换成60HZ、电压由380V转换成440V，进而对港口船舶进行供电。值得注意的是，在港口船舶岸电供电中对变频电源的运用中，一般较为完整的变频电源的变频器由变频器柜、输入进线开关柜、输出隔离变压器柜以及输出开关柜等部分构成；变频器不包括在内，剩余的部件运用的是无源器件，在一定程度上更加稳定、可靠。目前，我国有两种岸电技术，低压变频岸电技术和高压变频岸电技术。我港采用的是高压变频岸电技术，在全国取得了技术领先的地位，为我港建立低碳环保型港口奠定了基础。

3.2、港口船舶岸电供电系统中变频电源的关键技术

港口船舶岸电供电系统中采用变频电源，而变频电源的核心组件是变频器，变频器在工作时会产生一定的谐波；变频电源在港口船舶岸电供电系统中当作标准电源，但是产生的谐波会严重的影响电源的电能效率，从而对船舶设备的使用寿命以及能否安全、稳定的使用有负面的影响。所以，港口船舶岸电供电过程中运用变频电源首先要做的就是消除或者是尽可能的减少谐波的影响。

4、港口船舶岸电供电中环境、经济效益分析

船舶岸电供电系统对于港口的环境贡献主要是降低废气的排出，经济贡献主要是减少了船舶的柴油消耗，节约资金，因此具有经济和社会双重效益。根据洛杉矶港和鹿特丹港提供的数据，如果船舶辅机采用硫含量2.7%燃料油发电，每消耗1t燃料油产生54kg的二氧化硫，船舶辅机发电的燃油消耗率取215g/kWh，则船舶辅机燃油发电的二氧化硫排放强度达到11.61g/kWh。根据国家电力监管委员会公布的数据，2006年我国火力发电厂电力生产二氧化硫排放强度为5.7g/kWh。考虑到近年来火力发电厂发电机组结构的调整和节能减排工作的深入开展，目前我国电力生产的二氧化硫排放强度一定较5.7g/kWh更低，而目前船舶辅机使用的燃料油的硫含量通常高于2.7%，部分甚至高达4%，船舶辅机燃油发电的二氧化硫排放强度较11.61g/kWh更高，因此，在我国港口使用岸电是有效地减少港区污染物排放技术。

参考资料：

1吴振飞，叶小松，邢鸣.浅谈船舶岸电关键技术[J].建筑电气，2013（6）

2丁秀瑜.港口岸边动力配电箱外壳防护等级的选用.上海港口科技，2015（7）