港口岸电置换可行性报告

1、岸电置换可行性报告目录一、岸电技术应用背景和发展概况1概述2、岸电技术应用背景3、岸电技术应用现状4、岸电技术相关政策二、岸电技术基本介绍三、靠港船舶岸电置换经济性分析1集装箱船舶辅机发电的能耗和排放2、岸电技术的能耗和排放3、经济性分析对比四、岸电实际应用问题五、可行性分析总结和建议六、参考文献一、岸电技术应用背景和发展概况1、概述船舶船用发电机以主发电机作为推进动力装置， 辅助发电机用以满足船内用 电需求。靠港船舶利用辅机发电，满足船上的用电需求。船舶辅机为燃油发电机， 在消耗燃油的同时，排放出二氧化碳（C02）、氮氧化物（NOx八硫氧化物（SOx八 有机挥发物VOC和可吸入颗粒物PM2.

2、5等有害污染物，破坏港区周围的生态环 境。随着国际加大对海上节能减排的关注，靠港船舶燃油发电机污染物排放引起 了重视，一系列船舶节能减排规定和技术应运而生，设立控制排放区，在排放区内必须使用轻质柴油或低硫油；LNG动力船舶的研发促使船舶“油改气”；利 用岸上市政电网的电力替代船舶辅机发电等。在我国推广靠港船舶岸电技术，降低了燃油消耗量，减少港区 C02和污染物排放，降低水运碳排放强度，保护港 区周围生态环境。本文介绍了靠港船舶使用岸电技术的应用背景现状、经济性分析和存在的问题2、岸电技术应用背景海上运输是性价比最高的运输方式，当今全球有近70%的国际贸易量由船运 完成，随着贸易越来越国际化，船

3、舶数量也呈现逐年增长的趋势，根据IMO统计信息显示，截止至2014年全球共有近5万艘船舶在航行。船舶以散货船、邮 轮和集装箱船为主，由于船舶数量的激增，船舶造成的污染也越来越严重，船舶 在离靠港（加减速）时带来的排放量远高于在海上匀速运行， 这就造成了船舶在 靠港期间给港区周围环境带来的污染更加严重。船舶对于大气的污染主要来源于燃料油的燃烧， 船舶航行时主机作为推进动 力装置，辅机发电满足船内用电需求，船舶靠港后关闭主机，利用辅机发电。燃 油设备和燃油品质的不同使得不同船舶的排放因子不同，靠港船舶辅机燃料油以 180CST重油为主，380CST含硫量3.5%，燃烧后排放出大量的二氧化碳和污染

4、性气体。根据IMO组织的统计，船舶排放的硫化物占全球比重的 4%;氮氧化物 的排放占比约为7%；二氧化碳的排放占比为3%3.5%。根据2010年英国船 舶排放清单提供的数据显示：2007年在英国靠港船舶辅机发电每消耗 1t燃 料油排放氮氧化物59.2kg、硫氧化物20.3kg、CO2 3178.8kg、挥发性有机化合物（VOC）3.0kg、可入肺颗粒物（PM2.5）2.4kg和可吸入颗粒物（PM10）2.5kg。鹿特丹港在分析靠港船舶辅机发电的排放时，每消耗1t燃料油排放污染物重量取值如表1所示。港口污染物来源与港口范围内的燃油消耗密切相关，靠港船舶 辅机发电是港口污染物的主要来源之一表1鹿特

5、丹港靠港船舶辅机发电消耗1t燃料油产生的各种排放物重量油品排放物（kg）CO2氮氧化物SO2COVOCPM10含硫0.1%柴油313068.11512.152.612.1含硫0.2%柴油314068.111012.152.612.1含硫2.7%重油317068.115412.152.613.142011年大气化学和物理讨论文件指出，使用船舶交通排放评价模型对 欧洲海域的船舶交通排放源进行了模拟，它使用自动识别系统数据来模拟船舶交 通活动，它记录了 2011年欧洲各种类型船舶的排放总量、排放季节性变化和排 放的地理分布。根据表2和表3显示，欧洲船舶排放北至波罗的海，延伸至地中 海黑海区域，环绕了

6、整个欧洲大陆，地中海作为欧洲船舶发起地，在欧洲海域中 排放分数最高。表4数据显示海上航行船舶以集装箱船、邮轮、货船和客轮为主， 其中集装箱船排放占比最咼。表2 2011年欧洲船舶排放地理分布表3 2011年欧洲海上航运排放区域分数比表4 2011年欧洲各类船舶排放分数比 Cbef_siiip5! lantam匸俯21阳3邮 Cargo jjliipiIMO注册登表5数据显示了 2011年欧盟在安全海域的航运排放量，欧盟船舶（包括在记的船舶和未登记注册的船舶）CO2排放总量为130798034吨；NOX排放总量为2941469吨;SOx排放总量为1242341吨;CO排放总量为 209481吨;

7、PM2.5排放总量为 260521吨。表5 2011年欧盟船舶排放统计数据EU-2011cozMNO.】SO.pm,hcoPayload109lCWi kmSh桦Travelio" kmAN小M1300342 941 4C91 24 空 34126020941105974B7B3B&7IMO regisile-redl)27853 5323BM1171232 3»82570102Q10221059727SB0S22Umdentrhed卫Mi闘2V3fi2g彌3512白4餉021203fiSMtic Sea1774413335® 993SB 046甜殛馆剜B

8、97wNwtti3O7534B76638B4154 23741 14fi530002 131-S&a50720901iia&eo?翊阀412O2S67SS3S4 419-Olher31131 *1972736530637754)550 5513 149一-Top flag stat&aLibero11150 027284274137 70327O5G190571 457fl B1147血丹8715 2841B083112215172071271637112 02246UKS256&51160913722371551113706河2 71S52Malta7667

9、022174 29973162152&61141B7271 8965BBaJhannase 020 Mi13529157 29011956eeie49198032Monday5 767 7921WW7351628 50&9 677232217653Nelherlands5 ?42 984109 772330928 279 7512207 53072Marshal5 699 34314269573471J272価07641 17627Greece5 062 Q9812244855 20411 1557 461S6796925Germany4 746 092W73M430919 2

10、389 2523532 91131and B.71&42B邸删苗耿&7 9506 9&3前51 oe$54Doninarik4 673 B771O3GB941400B3709 0373651 119130C/JKUS3B15 263841793144S如28?29972127Hong Kcng3539 55J鸵45046370 0446 402520眈141Sweden306 531&5 3451B 3«84 5604 260B495120Panama2 9&0DO1770687 4204 aaii3S7B2G13Franoe2 16? M94

11、7 02710 7C3J 2203 8551101 7318Finland2144 77639BS7124223 0993 245TO525Hliuriuay205&?954513922 £784斗733 1B2172日052Z1 925 528M56S150983M73 032as09012Ship typesPassenger ships21570G&B424 776155M736273329531232 078104jhip*333530767559643 彷 00265991477163珈)0613136Container ships35866083897 0

12、&6443 584S7321676223 &272 080133伽吹那岂26262 775626577281 1923707S3 6155 T9B160Cher108OT94018371336 533114M155406 &1190上述情况表明船舶排放带给港区周围海域污染日益严重，岸电技术的推广 应用迈入了新时代。早在2000年瑞典哥德堡港就在全球首先开发靠港船舶使用 岸电技术并应用在其渡船码头上，欧洲荷兰鹿特丹港、比利时安特卫普港和德国 汉堡港等大型港口推广并应用岸电技术， 船舶排放减少效果明显。我国海岸线长 度1.8万公里，东部沿海港口密布，船舶排放成为我国排放污染

13、的重要模块。我 国港区使用燃油的质量要求没有欧美发达国家高，岸电技术的应用会使减排效果 更加显著。3、岸电技术应用现状2000年瑞典哥德堡港成为全球首先开发靠港船舶使用岸电技术并应用在其 渡船码头的港口，岸电替代辅机发电后，靠港船舶的排放减少明显。美国洛杉矶 港2001年开始开发靠港船舶使用岸电技术，2004年在全球首先将靠港船舶使 用岸电技术应用在集装箱码头上，随后长滩港、旧金山港、圣地亚哥港、鹿特丹 港、安特卫普港、温哥华港、新泽西港陆续开始应用岸电技术。亚洲经济发达体 越来越重视船舶排放问题并开始推广应用岸电技术。2002年中国加入WTO后，中国逐渐成为世界工厂，海上航行船舶量随着 中国

14、出口贸易量增加而激增，我国船舶排放带来的环境污染问题更为严重。 目前 我国上海港、青岛港、宁波港等港口的集装箱码头开始应用该项技术。4、岸电技术相关政策2008年10月MEPC第58次会议将“ CO2设计指数”变更为“船舶能效设 计指数” （EEDI），将“CO2营运指数”变更为“船舶能效营运指数” （EEOI）， 通过了使用新船能效设计指数计算方法的临时性导则。2010年7月1日，国际防止船舶造成污染公约（MARPOL）附则VI和氮氧 化物（NOX）技术规则修正案正式生效，这意味着航运界和国际海事组织（IMO） 对船舶排放的重视，目前已有约占世界商船总吨位81.88%的53个国家批准和执 行

15、。发达经济体在本国沿海海域建立起排放标准更高的船舶排放控制区（ ECA）， 目前有：北美控制排放区、波罗的海和北海海域排放控制区， 在排放区内必须改 用轻质柴油（MGO）或低硫燃油（LSF）MARPOL附则VI和排放限制区的最新规定，航运业在进入排放控制区后置 换和使用低硫燃油上面临着相当紧迫的时间表：+ 2010年7月1日起，进入排放控制区的船舶的燃油硫含量限度下调至1.00%；> 2012年1月1日起，全球航行的船舶的燃油硫含量上限下调至3.50%;> 2015年1月1日起，进入排放控制区的船舶的燃油硫含量限度下调至0.10%；>2020年1月1日起，全球航行的船舶的燃油

16、硫含量上限下调至0.50%，但实际执行日期取决于在2018年之前对此上限进行的再度评估；+如果该评估结果不理想，实际执行日期将可能延迟至2025年1月1日。2011年07月 MEPC第62次会议以MEPC.203（62）决议通过了“国际防止船舶造成污染公约（MARPOL 73/78）附则VI修正案一一引入船舶能效规则”，首次确定了包括“船舶能效设计指数（EEDI） ”和“船舶能效管理计划（SEEMP”两项船舶能效标准的全球性强制碳 减排规则，除对EEDI值作出具体规定外， 修正案还要求船舶经营人在船上配备SEEMPEEDI是第一个专门针对国际海运温室气体减排的强制性法律文件。我国通过执行交通运

17、输“十二五”规划，同时制定营运船舶燃料消耗限值及验证方法及营运船舶C02排放限值及验证方法等国家标准，以政策为导向逐步引导企业向低碳技术转型。、岸电技术基本介绍岸电技术，就是指船舶在靠港期间，关闭船舶辅机改用陆地电源供电，港 口提供的岸电功率必须满足船舶靠港后所需的全部用电设备。相对于船舶辅机发 电，靠港船舶在接用岸电后，关闭辅机，由岸电电源提供稳定的适用于船舶用电 设备的电力，节能燃料费用，减少排放和噪音。从国外已投入运行的岸电系统来看，由于各个国家船舶用电电制的不同，各 港为船舶提供的岸电电压和频率不相同，这使得靠港船舶不一定能接收到港口岸 电，给岸电技术的推广带来了一定的困难。表6全国已

18、应用岸电系统的主要港口港口国家咼压低压|频率安特卫普比利时6.6kV50Hz/60Hz哥德堡瑞典6.6kV400kV50Hz赫小十基瑞典400kV/440kV50Hz斯德哥尔摩瑞典400kV/690kV50Hz皮提阿瑞典6kV50Hz科密芬兰6.6kV50Hz圣迭戈美国6.6kV/11kV60Hz奥卢芬兰6.6kV50Hz科特卡芬兰6.6kV50Hz吕贝克德国6.6kV50Hz泽布吕赫比利时6.6kV50Hz洛杉矶美国6.6kV/11kV60Hz长滩美国6.6kV480kV60Hz旧金山美国6.6kV/11kV60Hz西雅图美国6.6kV/11kV60Hz朱诺美国6.6kV/11kV60Hz匹

19、兹堡美国440kV60Hz温哥华加拿大6.6kV60Hz上海中国440kV60Hz岸电米用岸上市政电网或其他发电机组的稳定电力， 根据各船舶用电电制的 不同，改变电压和频率，满足船舶用电。我国市政电网电制为380V/50HZ,与其他船舶用电电制不同，需要配置变电器和大功率变频装置。 船舶用电设备（比如 通信设备和卫星定位）对于电力要求高，大功率变频装置容易受到谐波的干扰， 频率不稳定，这将损坏船舶用电设备，而且大功率变频装置价格昂贵，加大了岸 电改造的投资成本。与市政电网相比，岸上配备发电机组可以根据靠港船舶的用 电需求，调节发电电压和频率，以稳定的电力直接输送给靠港船舶。三、靠港船舶岸电置换

20、经济性分析1、集装箱船舶辅机发电的能耗和排放集装箱船用发电机由主发电机作为推进动力装置，辅助发电机来满足船内 用电需求，船舶发电机发电需要燃烧大量的重油或柴油，目前远洋运输主机燃料油为380CST重油，靠港后辅机以180CST燃料油为主，船舶对于大气的污染主 要源于燃油燃烧后的排放。向大气中排放的污染物气体的主要成分包含氮氧化合 物（NOx）、硫氧化合物（SOx ）、挥发性有机化合物（VOC）和颗粒污染物（PM2.5）深圳港口靠港船舶以集装箱船为主，至2012年底，深圳港相继建成了蛇口、 赤湾、妈湾、盐田、大铲湾、沙鱼涌、下洞、东角头、福永和内河10个港区，共建成500吨级以上泊位172个（含

21、160个生产性泊位和12个非生产性泊位） 其中万吨级以上泊位69个，集装箱专用泊位44个，生产性码头泊位岸线总长度 31.38公里。货物年吞吐能力20035万吨，其中集装箱吞吐能力1925万标准箱 客运泊位19个，年设计通过能力550万人次。根据深圳海事局2014年统计数据表显示，2014年全年深圳港口货物吞吐量22030.99万吨，集装箱吞吐量 2372.39万TEU表7 2014年深圳港各月货物吞吐量201梓深圳港各月货悔呑吐蜀货物吞吐量（万吨）月月月月月月月月月阴伯阴1 234 5 678 9 111表8 2014年深圳港各月集装箱吞吐量月月月月月月月月月阴伯阴1 234 5 678 9

22、 111201梓探圳港各月集装箱吞吐量根据深圳海事局业务数据表显示，深圳港区全年船舶进出港区共达356800艘次，平均每天约有1000艘船舶进出深圳港口。表9 2014年深圳港船舶进出港（艘次）2OHWJWO0进岀港（艘次）月月月月月月月月月阳伯洞1 23456789111口根据深圳港2007年分船舶分吨级到港船舶表显示表，深圳港到港船舶主要 是集装箱船，到港20276艘，占船舶总数的83.3%,其中510万t级的集装箱 船9185艘，占集装箱船总数的45.3%。表10深圳港2007年分船舶分吨级到港船舶表深圳港2007年分船舶分吨级到港船舶表船舶种类总计SOOOt以下50001-1 万 t力

23、t3-5 万 +"。万t>10 万 t油船27&58426474316液化气船1047E5200545645散货船2178621610396501500集转S船2027&45011.22432046459185553其它货船55735311180120L£433323741885486052879322605以深圳南山区三大港区(蛇口港区、妈湾港区和赤湾港区)为例，对港区能 耗和排放进行数据分析。蛇口港区蛇口港区位于深圳湾北部南头半岛的五湾至左炮台山之间，由招商局蛇口工业区开发建设，是深圳市最早开发建设的港区。目前共有500吨级以上泊位47个，其中经营

24、性万吨级以上深水泊位18个，设计最大靠泊能力散杂泊位为 7.5万吨级，集装箱为10万吨级。集装箱泊位13个，码头岸线总长度8227米。该 港区是深圳市重要的水、陆、客、货运输枢纽和设备齐全、综合性、多功能的对 外开放口岸，主要经营散杂货、客运、集装箱、油气品和船舶维修等。根据蛇口集装箱码头统计数据显示，2014年全年度蛇口港SCT码头班轮靠港 共4642艘，每月靠港船舶约为155艘次。2015年3月份SCT码头到港班轮435 艘,其中最大的船舶TPAS吨位为148667吨，停靠时间约19个小时，最小的船舶 BRIS吨位为76474吨，停靠时间约9个小时。整个3月份平均靠港船舶吨位为 66484

25、吨，停靠时间约为12个小时，平均每天泊位停靠率约为 155/(30 X 13) =39.74%2014 年蛇口港班轮到港4642艘，平均靠港船舶吨位66484吨，6万吨级的 集装箱船舶靠岸后每天大概耗油 6吨，集装箱船舶燃油以380CST和 180CST为主，靠港后辅机燃油以180CST为主，高硫燃料油（含硫3.5%） 180CST在新加波市场FOB价为347.41美元/吨。停靠期间实际电功率大约为 1600kW每艘船燃油成本：6X 347.41 X 6.1966=12916.56元/天实际耗电量：1600kWX 12=19200kW深圳蛇口港靠港船舶辅机实际每千瓦发电的燃油成本为0.67元。

26、表112010年英国船舶排放清单2007年英国靠港船舶辅机发电消耗每吨燃料油的排放统计种类CO2NOXSOXVOCPM2.5排放量（kg）3178.859.220.33.02.4CO 2排放：4642X 365X 6X 3178.8 X 10-3=3.23 X 107吨/年SO x排放：4642X 365X 6X 20.3=2.06 X 105 吨/ 年NO x排放量：4642X 365X 6X 59.2=6.02 X 105吨/ 年VOC 排放量：4642X 365X 6X 3.0=3.05 X 104 吨/ 年PM2.5 排放量：4642X 365X 6X 2.4=2.44 X 104吨/

27、 年表12深圳蛇口港每年排放数值种类CO2NOXSOXVOCPM2.5排放量（吨）3.23 X 1072.06 X 1056.02 X 1053.05 X 1042.44 X 104赤湾港区位于南头半岛端部左右炮台间的赤湾内，依托自然港湾逐步形成目前环抱式 港池格局。赤湾港区现有500吨级以上泊位共24个，其中万吨级以上深水泊位 11个，设计最大靠泊能力多用途泊位5万吨级、集装箱7万吨级，集装箱泊位7 个；还有南海石油后勤服务基地专用泊位 7个。码头岸线总长4461米。根据赤湾集装箱码头（班轮）统计数据，2014年全年度CCT码头到港班轮 1489艘，平均每月到港124艘次。2015年3月份C

28、CT码头到港128艘班轮，其 中最大的船舶MLPZ吨位为165978吨，停靠时间10个小时，最小的船舶FECR 吨位为7746吨，停靠时间13.5个小时。整个CCT码头3月份平均靠港船舶吨位 为73966吨，停靠时间约为13个小时，平均每天泊位停靠率约为 128/（30 X 7） =60.95%2014年赤港班轮到港1489艘，平均靠港船舶吨位 73966吨，7万吨级的集 装箱船舶靠岸后每天大概耗油 7吨，停靠期间实际电功率大约为2000kW每艘船燃油成本：7X 347.41 X 6.1966=15069.33元/天实际耗电量：2000kWX 13=26000kW赤湾港每千瓦发电的燃油成本为

29、0.60元。CO 2排放：1489X 365X 7X 3178.8 X 10-3=1.21 X 107 吨/ 年SO x排放:1489X 365X 7X 20.3=7.72 X 104 吨/ 年NO x排放量：1489X 365X 7X 59.2=2.25 X 105吨/ 年VOC 排放量：1489X 365X 7X 3.0=1.14 X 104 吨/ 年PM2.5 排放量：1489X 365X 7X 2.4=9.13 X 103吨/ 年表13深圳赤湾港每年排放数值种类CO2NOXSOXVOCPM2.5排放量(吨)1.21 X 10747.72 X 102.25 X 1041.14 X 103

30、9.13 X 10妈湾港区位于南头半岛西侧，南临赤湾港区，北至大铲湾口南侧。现有500吨级以上 泊位19个，其中万吨级以上深水泊位 9个，设计最大靠泊能力为5万吨级，码 头岸线总长4482米。根据妈湾集装箱码头统计数据，2014全年MCT码头到港班轮541艘，平均 每月到港18艘次。MCT码头2015年3月到港43艘班轮，最大的船舶 CMCO吨 位为157092吨，停靠时间14.5个小时，最小的船舶 W303吨位为30240吨，停 靠时间30.5个小时。整个MCT码头3月份平均靠港船舶吨位为91935吨，停靠 时间约为12个小时，平均每天泊位停靠率为 43/ (30 X 9) =15.9%,妈

31、湾港区万 吨级以上泊位停靠率较低。2014年妈港班轮到港541艘，平均靠港船舶吨位91935吨，9万吨级的集装 箱船舶靠岸后每天大概耗油9吨，停靠期间实际电功率大约为 2500kW每艘船燃油成本：9X 347.41 X 6.1966=19374.85元/天每天实际耗电量：2500kWX 13=32500kW妈湾港每千瓦发电的燃油成本为 0.60元。CO 2排放：541 X 365X 9X 3178.8 X 10-3=5.65 X 106 吨/ 年SO X排放：541 X 365X 9X 20.3=3.61 X 104吨/ 年NO x排放量：541 X 365X 9X 59.2=1.05 X 1

32、05 吨/年VOC 排放量：541 X 365X 9X 3.0=5.33 X 103吨/年PM2.5 排放量：541 X 365X 9X 2.4=4.27 X 103 吨/ 年表14深圳妈湾港每年排放数值种类CO2NOXSOXVOCPM2.5排放量（吨）5.65 X 1063.61 X 1041.05 X 1055.33 X 1034.27 X 1032、岸电技术的能耗和排放船舶用电接受岸电供应可采用市政电网电力和其他发电机组发电，由于我国电力电制与船舶用电电制不同，市政电网电力经大功率变频器和变压器产生相应 电制供应靠港船舶。蛇口港平均每艘船每天用电量19200kW，赤湾港用电量26000k

33、W,妈湾港用电量32500kW，深圳工业用电电价 0.8元/千瓦，采用市政 电网用电，蛇口港每艘船每天用电费用15360元，赤湾港用电费用20800,妈湾港用电量26000元。采用其他发电机组发电供应船舶用电， 消耗天然气，发出稳定的符合船舶用 电设备的电力。GE公司颜巴赫内燃机组发电效率高达40%，天然气热值8600kcal/Nm3,电的热值860kcal/kW，每标方天然气理论上可以产生 4度电，深 圳天然气价格为3元/Nm3,采用发电机组发电成本为0.75元/kW。采用发电机 组供电，蛇口港每艘船每天用电费用 14400元，赤湾港用电费用19500,妈湾港 用电量24375元。与市政电力

34、不同的是，发电机组发电的同时伴随有大量的废热 的排放，内燃机组发电排放出400C以上的高温烟气和80T以上的缸套热水，可 以满足港口对冷热量的需求，带来附加的经济效益。靠港船舶改用岸电供应，不产生 CO2和污染物排放，保护了港区周围生态 环境。3、经济性分析对比对每艘靠港船舶利用辅机发电和接入岸电进行分析对比，对比图如表15。表15靠港船舶辅机发电和接入岸电分析对比图港 口 宀匕港 湾 赤港 湾 妈量 电 发匚nu、一 乙 irH放八65) S 2 (M 物P 合 化物 氧染 硫污 、 、一卫 X 聚 O 和 N 禾 7/|物g 合 V 化 旗勿 氮糾 一、岸市政电网量 电 发放发电机组量 电 发匚放在用电量相同的条件下，蛇口港靠港船舶接入市政电网发电成本比辅机发电多0.13元/千瓦，接入发电机组发电成本比辅机发电多 0.08元/千瓦；赤湾港和蛇口港靠港船舶接入市政电网发电成本比辅机发电多0.20