淺談岸電電源的意義及系統(tǒng)構(gòu)成

【摘要】：介紹了岸電電源系統(tǒng)的發(fā)展意義、技術(shù)定義以及系統(tǒng)組成。

【關(guān)鍵詞】：岸電系統(tǒng)；污染；變頻電源；電纜連接

1 引言

通常船舶采用燃油供電方式，這種供電方式不僅受船舶自身設(shè)備質(zhì)量、規(guī)模、品質(zhì)等局限性影響，燃油利用率不高、損耗嚴重，且船舶柴油發(fā)電機產(chǎn)生過量電能不能儲存，消耗了大量的能源，造成了能源的浪費，也對港口環(huán)境造成巨大的破壞。

船用岸電供電技術(shù)是在船舶停靠碼頭時停止使用船上的柴油發(fā)電機，而采用由碼頭的電源系統(tǒng)向船舶供電。船用岸電供電技術(shù)的應(yīng)用，可以消除靠港船舶的廢氣排放，可以消除靠港船舶自備發(fā)電機的噪音污染，可以節(jié)約船舶靠港期間的供電成本。

2 發(fā)展岸電電源系統(tǒng)的意義

2.1 什么是岸電，為什么要上岸電

岸電系統(tǒng)能夠在船舶靠泊停港期間，將船舶上的供電電源由發(fā)電機轉(zhuǎn)移到陸地電源，從而減少船舶發(fā)電機使用，它能減少廢氣排放，實現(xiàn)以電代油、節(jié)能減排的目的。大型船舶特別是郵輪和集裝箱船在靠港時通常使用重油。重油在燃燒過程中產(chǎn)生大量硫化物、氮氧化物及懸浮顆粒物，對周邊環(huán)境造成污染。

目前，岸用電源推廣最好的美國洛杉磯港碼頭，其主要原因就是周邊居民抗議，船舶靠岸后排放廢氣嚴重污染周邊環(huán)境。洛杉磯港估計一艘3MVA的集裝箱船停靠1天的污染物排放量在使用岸用電源的前后對比如下：

2.2 國內(nèi)部分地區(qū)已出臺的相關(guān)辦法及優(yōu)惠政策

2012年交通部提出對新建港口船舶岸電設(shè)施的要求；

2013年中國船級社增加了船舶高壓岸電裝置的入級檢驗技術(shù)要求；

2014年9月，深圳出臺《深圳市港口、船舶岸電設(shè)施和船用低硫油補貼資金管理暫行辦法》，鼓勵船舶使用岸電或低硫油，以減少碳排放；

2015年《船舶與港口污染防治專項行動實施方案（2015‐2020年）》；

2015年6月1日，《上海港船舶污染防治辦法》正式實施，相比從前新增了防治船舶大氣和噪聲污染的規(guī)定，要求船舶靠港必須使用岸電；

2016年8月，交通部發(fā)布《交通運輸部辦公廳關(guān)于做好2017年度中央財政獎勵資金支持靠港船舶使用岸電項目申請工作的預(yù)通知》 中明確了截止到2018年完成項目獎勵的補貼額度及申請辦法。

3 岸電技術(shù)定義及供電模式

船舶岸電技術(shù)是指允許裝有特殊設(shè)備的船舶在泊位期間接入碼頭陸地側(cè)的電網(wǎng)， 從岸上獲得其水泵、通信、通風、照明和其他設(shè)施所需的電力，從而關(guān)閉自身的柴油發(fā)電機，減少廢氣的排放量。國際上許多港口管理部門規(guī)定船舶靠港必須使用岸電。這樣既節(jié)能減排，又有效降低硫化物、氮氧化合物以及噪聲等污染，減少溫室氣體的排放。

船舶供電系統(tǒng)主要有三相交流400 V /50 Hz、440 V /60 Hz和6. 6 kV /60 Hz三種電壓等級。據(jù)中國船舶協(xié)會及中國港口資料統(tǒng)計，400 V /50 Hz和440 V /60 Hz兩種電壓等級的船舶約占我國靠港船舶的90%，而6. 6 kV /60 Hz電壓等級的船舶僅占我國靠港船舶的10%。

4 岸電系統(tǒng)介紹

4.1 岸電電源系統(tǒng)的構(gòu)成

岸電系統(tǒng)主要由供配電系統(tǒng)（公共電網(wǎng)受電系統(tǒng)）、變頻電源系統(tǒng)以及電纜連接系統(tǒng)組成。如下圖所示：

4.2 岸電電源系統(tǒng)分類

受國內(nèi)供電電網(wǎng)頻率的影響，岸電電源系統(tǒng)最核心的裝置即為變頻電源，根據(jù)受電船舶電壓等級的不同，岸電電源系統(tǒng)可大致分為高壓岸電系統(tǒng)及低壓岸電系統(tǒng)。

1、高壓岸電系統(tǒng)-----高壓電源上船

2、低壓岸電系統(tǒng)-----低壓電源上船

4.3 岸電電源性能指標要求

為了保證岸電電源使用的安全可靠性，對整套系統(tǒng)的各項參數(shù)均有相應(yīng)的指標要求。主要參數(shù)要求如下：

1、額定輸入電壓：輸入電源為三相10kV/50Hz工業(yè)電源；（10kV±10%，50Hz±2%，3phase）；2、額定輸出電壓：三相6.6kV±5%；3、額定輸出頻率：60Hz（可任意轉(zhuǎn)換）；4、輸出頻率精度及穩(wěn)定性：輸出頻率誤差≤0.05Hz；0～100%負荷變化時，輸出頻率不變；5、輸出電壓穩(wěn)壓率：靜態(tài)<0.3%；動態(tài)小于2%；6、50%負荷突加突減時輸出電壓瞬間變化：<5%，并且在1.5S內(nèi)恢復(fù)到額定輸出電壓；7、變頻電源過載能力：120% 60s，200% 10s；8、輸出電壓波形總諧波失真度：THD≤3%。

4.4 常見岸電電源系統(tǒng)方案

方案一 單機方案

對于系統(tǒng)容量較小的場合建議采用單機方案，它具有系統(tǒng)簡單、系統(tǒng)集成度高、應(yīng)用成熟等特點；缺點是無備用系統(tǒng)，當設(shè)備出現(xiàn)問題時，整個系統(tǒng)恢復(fù)的及時性有待提高。

方案二 雙機熱備份方案

對于重要應(yīng)用場合，為解決系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題，建議采用雙機熱備份方案。兩套岸電電源系統(tǒng)可實現(xiàn)自動無擾動切換。充分保證系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性；缺點是系統(tǒng)成本較高。

方案三 多機熱冗余并聯(lián)方案

對于10000KVA以上的大容量系統(tǒng)要求，建議采用多機熱冗余并聯(lián)方案。整個系統(tǒng)由多臺岸電電源組成。通過MCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實現(xiàn)功率均衡、負荷均衡、同步協(xié)調(diào)控制。當其中一臺岸電電源系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，通過MCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制，將其它設(shè)備的輸出負荷自動提升以滿足用戶的需要。

5 結(jié)語：

岸電電源系統(tǒng)在經(jīng)過近些年的發(fā)展，新型技術(shù)也在不斷的進步和完善。為全球節(jié)能減排，保護自然環(huán)境做出了很大貢獻。通過國家及政府部門的各項鼓勵措施，我國的岸電系統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展。但岸電系統(tǒng)的發(fā)展遠不能止于此，未來還需要各項技術(shù)的進一步提高，才能使岸電系統(tǒng)得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

[1] 大連華銳重工，大連華銳重工集團港口岸電電源系統(tǒng)，2016.

[2] 吳振飛 葉小松，淺談船舶岸電關(guān)鍵技術(shù)，2012.

[3] 張廣潤，SIEMENS岸電變頻電源解決方案，2015.