高压变频数字化船用岸电系统_陈钢.pdf

高 压 变 频 数 字 化 船 用 岸 电 系 统 连云港港口集团有限公司 陈 钢 摘 要 高压变频数字化船用岸电系统 AM P 针对到港船舶接用岸电而设计 系统采用了多种技术及安全 保护措施 排除了船用岸电的技术障碍 试用取得了成功 它具有减少排放 降低成本 操作方便等诸多优点 易于 形成标准 规范和实现产业化 具有很好的推广应用前景 关键词 高压变频 数字化 岸电 H igh Voltage Frequency Conversion Digital Ship Purpose of Quayside Power Supply System Lianyungang Port Group Co Ltd Chen Gan Abstract H igh voltage frequency conversion digital ship purpose of quayside power supply system is designed for arrival ship using the quayside power supply The syste m is successful by adopting many techniques and safety protection measures and overcom ing the difficulties in the system Ithas the advantages in less exhaust less cost and convenient oper ation and it is easy to be a rule or standard and to be industrialization so it has a good application prospect Key words high voltage frequency conversion digita l quayside power supply 1 船用岸电的意义 我国港口货物年吞吐量达 70多亿 t 居世界之 首 每年在我国沿海和内河港口靠泊装卸货物的船 舶数量巨大 全世界几乎所有的船舶均使用燃烧柴 油的发电机自行发电 也就是每艘船上都有一个小 型发电厂 一个移动的烟囱 既造成污染 又浪费能 源 据测算 如果船舶在港口靠泊期间关停自身的 燃油发电机而改用岸电 每年就能减少二氧化碳排 放 917万 t 相当于 180万人 1年的排放量 减少二 氧化硫排放 12 6万 t 相当于 720万人 1年的排放 量 减少氮氧化物排放 19 5万 t 发展低碳经济 减少二氧化碳排放 有效应对气 候变化 是全人类的共同责任 船舶接用岸电利国 利民 利航 利港 对于船方来讲 靠港后使用岸电 在靠港期间关闭辅机 使靠港成本减少 30 以上 同时减少了船舶的振动和噪声 使船员生活环境大 为改善 对港口来讲 一方面因提供电力而有所收 益 另一方面完善了港口的功能 提升了港口的核心 竞争力 根据美国 2005年加州南岸空气质量管理 局数据统计 洛杉矶和南加州长滩港口地区总共 600万辆卡车所排放的 NOX为 101 t 而洛杉矶港口 和南加州长滩港口船舶每天排放的 NOX则高达 128 t 使用岸电就会减少排放 提高空气质量 对 国家来讲 以往我国在环保方面是被西方国家指责 的对象 这在很大程度上是由于我们在一些环保项 目上没有主导权和话语权 目前国际上在船舶接岸 电方面尚处于空白 如果我们在这方面取得显著成 果 就很有可能在这个技术领域中推动制定世界标 准 从而取得主导权及话语权 连云港港目前有 44个生产泊位 可以进出世界 上最大的集装箱船 30万吨深水航道及 30万吨级 散货码头 大吨位级的液体泊位等重大基础设施正 积极推进并逐步形成生产能力 平均每天在港作业 船舶为 21艘 44个泊位都使用岸电全年可减少二 氧化碳 排放 119 170 93 t 减少二 氧化硫 排放 2 076 96 t 减少氮氧化物排放 2 825 21 t 船上发 电的成本很高 如果采用岸电 则无论是对地方环 境 还是对船方的效益以及对港口的竞争力的提升 都将有很大的改观 2 码头现状及存在的问题 船用岸电项目的实施难度很大 主要有八大难 题需攻关 一是靠港船舶来自不同的国家和地区 它 们采用的电制与我国不同 需进行变频 变压处理 二是要制定国际 国内标准 三是可参照的港口不 多 美国虽有长滩港 纽约港等少数几个港口要求接 用岸电 但它们的船电和岸电制式相同 接电相对简 单 国内也有港口制作了岸电设备 但操作繁琐不适 用 四是该项目涉及岸电与船电的共同改造 需要港 口和船公司相互配合才能完成 五是船舶要求供电 容量大 船舶辅机一般是除提供停泊时正常用电外 1 港口装卸 2010年第 6期 总第 194期 还要提供压舱水泵用电 锚绞机及船用吊机的用电 对于 17万吨级左右的开普型船 其容量大于 1 000 k VA 六是增加的这套设施既要安全 可靠 方便拆 装 又不能影响岸边机械的正常作业 七是船舶上的 改造方案必须经入籍国的船级社审核同意 八是船 舶的改造有不间断供电的需求 主要是船上的一些 用电设备起动时需要的稳定时间长 3 方案设计 针对上述问题 结合我港的具体情况 项目攻关 组在集团领导的亲自带领下 进行了深入的研究与 攻关 于今年 5月份拿出了初步方案 为确认船方 用电情况及优化岸船对接方案 项目组技术人员到 河北远洋总部请教有关专家 并到青岛在建的新船 上进行实地勘察 之后 对原方案进行了改进与细 化 得出的结论是港口接岸电项目在我港是完全可 行的 但要区别对待 我们准备分三步走 一是在建 或即将建造的泊位 要求设计时预留出位置和接口 二是对在用的电容量富裕且可以高压上船的泊位马 上进行改造 三是对在用的电容量不足的泊位 准备 列入下一步改造计划 到港的船舶我们选择除自家 拥有的客货滚装船外 其他选到港频次高 在港停泊 时间长的大型散杂货船舶作为本次改造项目的主选 船型 通过采用多种技术及安全保护措施 排除了船 舶接用岸电的技术障碍 结合目前世界各国船舶的 状况 以及未来船舶的发展趋势 我们确定了 高压 上船 不间断供电 的方式 并将此系统命名为 高 压变频数字化船用岸电系统 AMP 码头现场海侧位置很小 分立式设计 高压接入 方案简单易操作 国际相关组织已经发布了高压岸 电标准 高压接入的安全问题得以解决 高压侧设 置零序保护 整个供电系统设置接地保护 降压变压 器同时充当隔离变压器 确保使用安全 为克服市电电网供电波动 克服滤波器 变压器 以及供电线路造成的电力压降和大负载使用情况造 成的电力压降 保证供电电压的稳定 该系统采取了 多重稳压和补偿措施 采用工业控制计算机监控 通过软件系统实现 过程数字自动化 自动报警 自动保护 远程通讯 远 程监控 自动化用电管理 自动化用电记录 用电智 能核算等 图 1 高压变频数字化船用岸电系统示意图 连云港码头 高压变频数字化船用岸电系统 是将高压电源安装在码头上 小型船载变电站安装 在船上 其优点是 一根电缆 高压上船 不间断 供电 船岸平衡 船东和港口成为利益共同体 方 案要求双方投资共担 利益共享 与其他方案相比 更加合理与实用 港口 船方和供电单位三方满 意 港口码头面上不需增加太多的设施 而且没有阻 碍港口生产作业的设置 船方不需专门配备相关人 员 不间断供电带来诸多便利 因断电后再供电船上 有时需要近 1 h的操作才能恢复 而且操作相当复 杂 如果程序有误还会引起安全事故 并且一些老船 上的电罗径在停电后需几个小时的恢复时间 而不 间断供电解决了这些问题 方案采用高压变频技术 输入电流谐波失真很小 综合因数高 输出电压经滤 波后对电网不造成污染 各方都方便 船 岸操作 只需联接一个接头 十分方便 老船 老码头改造方 便 因为许多工作是在工厂内进行组装再到现场安 装 对于老码头变电所停电只需几个小时的接线时 间 对于老船也只需 2天的改造时间 不用专门上 坞 在作业或航行过程中即可完成 对于新船 新码 头就更加方便 可直接将设备设计到变电所的配电 房内以及船舶的控制室内 对于国外 60 Hz电制的 2 PortOperation 2010 No 6 SerialNo 194 国家推行起来尤其方便 在岸上只需增加一个高压 接线盒和一套稳压装置 多重保护 对输出电源 有完善的过压 欠压 过流 短路 缺相 逆变器和变 压器过热等保护功能 易于形成各国多方都易接 受的国家标准和国际标准 目前该项目的多项专利 正在申请中 4 方案实施 该项目在广泛调研的基础上提出了初步方案 并于今年 6月 21日在我港召开了方案探讨会 交通 运输部很重视并派人参加 会议肯定了方案的先进 性和可行性 6月 28日 交通运输部政法司在秦皇 岛主持了岸电专题会议 会上我们演示了技术方案 并与其他港口的方案进行了比较 得到与会专家的 肯定 交通运输部已将连云港港 上海港 蛇口港定 为岸电项目试点港口 并准备给予资金支持 会后 我们积极地推进项目 边实施边优化 将 原来码头岸边的变压器箱改成船载变电站安装在船 上 并将高压电缆卷车一并安装在船上 确定 59号 泊位作为本次试验泊位 8月份完成了高压电缆和 软电缆及高压开关柜的设计 选型与定购 并选定安 置高压变频电源箱变的场地 完成箱变基础及电缆 沟的图纸设计 并完成了高压开关柜及箱变到海侧 电缆的安装 项目中的主要设备的设计与采购 以及接线箱 箱体的设计与制造等都于 9月中下旬完成 船载变 电站也于 9月中旬进行了出厂试验 并于 9月底在 我港集装箱公司 601变电所附近的仓库中安装就 位 AMP设备与模拟船载变电站的并网试验于 10 月 5日完成 试验两次都取得了成功 10月 6日 将高压变频及滤波的设备房安装在 59号泊位变电所外 将船载变电站用浮吊吊装在 中韩之星 号船舶上进行安装 现在所有的设备全 部安装就位 相关资料及图纸已整理好并分别上报 韩国船级社 KR 及中国船级社 CCS 现正在进行 积极沟通 已取得了 KR回复 CCS也表示过程实船 实验将出台新的规范 10月 23日 我们在 中韩之星 靠港半小时后 进行了两次岸电与船电不间断并网及退网的试验 一次性地取得成功后 就将辅机关闭一直使用岸电 至次日仪式后船舶离港前 供电平稳正常 试验取得 了成功 11月 14日 通过了 KR 的验收并获签相关证 书 标志着该设备已完全符合国际大型船级社的严 格要求 已具备在国际船舶上推广使用的基础 5 效果及前景 中韩之星 不间断地使用岸电试验的成功 说 明这套方案解决了到目前为止船用岸电的各种疑难 问题 而且操作时间控制在半小时以内 只需船上 1 个船员 岸上 2个电工进行接头的连接 在试用期 间 一直是用岸上的电来供船用 将船上的辅机关 闭 整个船舶十分安静 表 1 表 2是一些试验数据 统计及经济效益推算 表 1 实测岸电技术数据 电压450 2 V平均功率330 kW 频率60 0 2H z谐波值 2 9 岸电供电时间14 h实际耗电量3 360 k W h 表 2 一昼夜的耗费 船舶使用辅机船舶使用岸电 耗油量3 8 t耗电量5 760 kWh 油品单价4 325元电的单价2元 kWh 昼夜费用16 302元昼夜费用11 520元 节约费用一昼夜可节约 4 728元 节省 30 首套系统是对旧船 老码头的改造 还没有完全 发挥出岸电技术方案的优势 如果把方案完善成国 家标准或国际标准 在新建造的码头和船舶上推广 应用 必将使船舶靠港使用岸电进入一个新的历史 阶段 陈钢 222042 江苏省连云港市中华西路 18号 收稿日期 2010 11 01 DOI 10 3963 j issn 100