基于低碳環境下的港口智能化發展趨勢

李效明 吳昕

摘要：“十四五”時期，是我國生態文明建設的關鍵時期，是我國港口綠色低碳高質量發展的關鍵時期，也是建設世界一流港口的關鍵時期。在低碳環境的背景下積極探索智能化港口的建設，已經成為促進港口核心優勢與競爭力提升的關鍵手段，在全球港口中樹立綠色低碳港口發展的典范，實現港口高質量發展。

關鍵詞：港口;低碳;智能;綠色

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A?? 文章編號：1006—7973（2022）03-0057-03

1當前綠色低碳港口的發展現狀

哥本哈根氣候變化大會后，"低碳，減排"是一個全球關注的話題。新世紀以來，氣候事故頻發，中國發揮國際責任感，大力倡導提高國家貢獻度，在國際大會上作出莊嚴承諾：力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值，降低高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，非高碳能源消費比例將超過25%。再經過30年努力，力爭在2060年前實現碳中和的目標。這是為應對當前氣候變化我國作出的重大決定，也是推動落實《巴黎協定》的重要舉措，是中國對世界的承諾，要完成這一目標，需要各行各業的努力，也需要各個港口在節能降耗上的不斷努力。

低碳經濟，是以低能耗、低排放、低污染為基礎的經濟形式，是在綠色可持續發展理念指導下，通過技術創新、新能源開發、產業轉型、制度創新等多種手段，降低化石能源消耗，減少溫室氣體排放，核心是能源技術創新、制度創新和人類生存。發展低碳經濟，一方面是應對全球氣候變暖對人類生存和發展的嚴峻挑戰，積極穩定和修復地球環境;另一方面是完成國家節能降耗指標的要求，提高能源利用效益，調整經濟結構，建設新的社會生態文明。要實現低碳經濟，必然要摒棄以往先污染后治理的發展模式，需要通過有效的技術手段，采用新興綠色能源，降低高能耗產業的能耗水平，促進經濟發展與環境保護實現雙贏的局面。

目前，隨著國際貿易的發展，港口裝卸及海上船舶已是嚴重的大氣污染源之一，由于船舶的噸位大，全球船舶每年排放的顆粒污染物總量，已接近全世界汽車所排放顆粒污染物的一半，故近年來大部分港口都在想方設法降低港口大氣污染的危害，降低碳排放量，包括推廣電動車輛、使用低硫油、推廣液化天然氣船舶、使用廢氣洗滌器等措施。

為適應當前低碳經濟的戰略要求，全球港口業吹響了節能降耗發展低碳港口的號角，我國港口積極在優化能源結構深度、提高低碳管理手段、創新環境治理模式上積極探索，開啟“低能耗、低污染、低排放”的建設運營模式，成就低碳港口的美好時代。目前我國新建港口，均把低碳港口作為一個重要的建設目標，傳統港口也紛紛開展了改造改建工作，對港口節能系統予以提升。

1.1國外港口

全球港口發展均面臨不同程度的港口周邊環境破壞、氣候變化、生態惡化等問題，因此國外在綠色港口建設上積累了較多的理論基礎和實踐經驗，并逐步監理低碳港口認證機制。

長灘港是美國重要的集裝箱港口，其很早就提出“綠色港口”的方案，一是對內提高工藝效率，降低能耗，提升港口的內部環境，同時對港區周邊環境質量實施嚴格管理，二是針對船舶靠港期間主要依靠柴油機發電來提供動力，會產生大量的廢氣排放，嚴重影響了港口的空氣之類，因此很早就在碼頭上設置了岸電設施，禁止使用柴油機發電，鼓勵使用岸電設施，同時鼓勵使用低硫燃料。同時，長灘港也推出了較多的環保方案，如2010年對參與其綠色港口相關計劃的船舶所有人和碼頭運營商進行獎勵的方案;另外對碼頭總體布局進行改造，推行運輸結構調整，增加鐵路的集疏運量，減少公路運輸帶來的汽車尾氣排放問題。

洛杉磯港則提出了 AMP 計劃，是岸電使用的先行者及代表，其措施大大降低了港區及周邊區域的空氣污染問題，同時推出的逐步限制老舊殘破卡車進入港區、減少車輛尾氣排放的“綠色港口政策”等。

英國利物浦港考慮到其港口大量裝卸煤炭的特點，通過技術改造和創新，堆場上設置智能化的噴淋裝置來降低粉塵，堆場內對于含煤廢水進行了專業收集處理。通過建立污染檢測中心，對港區環境進行實時監測和保護。

東京港則是致力于將港口打造成景觀港口，通過建立港區景觀公園等，改變了原有港口的生態，通過綠色發展的眼光來改善港區布局。

1.2國內港口

從整體上看，國內對港口綠色低碳發展理念的認識迅速提高。近年來，政府部門逐步建立健全綠色港口的相關職能管理部門，并完善港口的相關法律法規，交通運輸部的各個部門已經有針對性地對于綠色低碳港口出臺了一系列規章及規定，有利于加快建設“資源節約型、環境友好型”社會，也能夠更好地指導各地方港口的綠色低碳發展。同時，人們對港口發展理念的認識從認知層面提升到操作層面，我國各地港口紛紛開展了綠色、低碳港口的建設。

目前，我國綠色低碳港口的管理水平不斷提高，從碼頭的規劃、設計、建設，一直到后期的運營以及管理，出臺了“百年品質工程”等具體實施要求，在法律、法規、規范方面進行了指導。港口的運輸結構不斷優化，新技術在碼頭也得到了實際應用，多式聯運、岸電、綠色能源、設備車輛油改電等新技術已經成為了新建港口的常態，顯著提升了港口的節能減排水平。

從各港口來看：

（1）“十三五”期間，山東港口綠色低碳港口建設成效顯著。青島港集裝箱碼頭根據裝卸特點，優化工藝流程，采用先機的集裝箱智能調度系統，減少起重機空載運行時間，降低了無效的損耗。山東港口積極對接融入省氫能源發展規劃，大力發展氫能源，打造“中國氫港”，青島港率先引進氫燃料電池集卡以及全球首臺氫燃料電池自動化軌道吊，近年來新增太陽能電池板數萬平米， LNG 汽車近500輛，汽車充電樁超100座。在運輸結構調整方面，提高綠色運輸方式的比例，大力發展集裝箱海鐵聯運、水水聯運、鐵水聯運，推進集裝箱海河直達運輸，2020年完成海鐵聯運箱量突破210萬 TEU，多式聯運“一單制”應用范圍不斷擴大，大力發展“公轉鐵”“公轉水”，并形成管道為主、鐵路和公路為補充的油品綠色運輸體系。

（2）7月28日，在中國港口協會2021綠色與安全港口大會上，天津港集團發布“零碳碼頭”，通過采用風力、光伏等綠色能源，采用先進的儲能實施，天津港 C 段智能化集裝箱碼頭成為全球首個人工智能零碳碼頭，實現了港口綠色能源自給自用。該碼頭的一體化儲能系統，可以將風力、光伏所發的電力實現綠色存儲，場內所有設備、車輛均為電力驅動，實現零碳排放。

（3）作為粵港澳大灣區首個5G 綠色低碳智慧港口，媽灣智慧港將成為打造大灣區“一帶一路”貿易樞紐港和建設全球海洋中心城市的重要載體，構建廣東現代化交通運輸體系的一張亮麗名片。媽灣智慧港集成招商 ePort、招商芯、綠色低碳、5G 應用、人工智能、自動化、北斗系統、區塊鏈、智慧口岸共九大智慧元素。通過應用綠色低碳系統，實現了港口全方位環境保護的綠色發展，經過估算，媽灣智慧港每年能減少二氧化氮排放約1350噸，一氧化碳約450噸，二氧化硫約15噸。綜合比較，碳排放量減少約90%。

2低碳環境下智能港口的發展趨勢

在綜合交通運輸體系中，港口起到了樞紐左右，它連接了公鐵水空，各種運輸元素在此交匯。港口是國際貿易的主體，大部分發達城市均是臨海而建，海運業承載了全球貿易中約90%的比例，因此，要實現低碳

目標，港口是重要環節。“智慧港口”是以現代化基礎設施設備為基礎，以云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、智能控制等新一代信息技術與港口運輸業務深度融合為核心，滿足多層次、敏捷化、高品質港口運輸服務要求，其基本特征主要包括港口基礎設施與裝備的現代化、港口生產的智能化、港口運營管理一體化。因此，提高效率、降低能耗、安全環保三個方面是緊密結合在一起的，也就是說，智能化與低碳化是相輔相成的。

我國近年來也在“智慧港口”建設中有許多的建設實踐，比較突出的成效主要表現：一是偏重硬件環境建設方面的全自動化集裝箱碼頭系統建設，如上海洋山四期全自動化集裝箱碼頭、青島港全自動化集裝箱碼頭、天津港北疆港區 C 段智能化集裝箱碼頭、深圳蛇口媽灣智慧港等;二是智慧港口逐步從沿海往沿江、內河拓展，如近期新建的太倉港四期全自動化碼頭、宜賓港5G 智慧港口等，說明智能化已經成為港口建設的常態;三是偏重軟環境建設，焦集聚資源、健全功能、優化環境、高效服務的國際航運中心建設，如上海、大連東北亞、天津北方、廈門東南、廣州等國際航運中心建設。

基于相關的實踐與經驗總結來看，智能化對于港口在低碳環境下的節能降耗提升作用越來越明顯。

港口智能化的關鍵在于使用人工智能技術能改善港口作業的全流程，實現船流、車流的有序流動，帶動港口設備和系統高效周轉、降低人員工作強度。具體到作業過程之中，船舶、運營車輛、港口設備是智能服務的核心對象，可實現多源異構信息的統一、同步與預處理，讓雷達、AIS、視頻 CCTV、港口機械設備、船載設備的信息進行有機融合;基于“船舶與港口車輛、設備協同”、“車輛智能閘口”等核心技術，分別實現船流、車流和港口設備的優化、智能化。同時，也可引入 AGV 等設備，在部分搬運流程實現全自動化。

因此，港口智能化可大大降低運輸環節，促進資源節約高效循環，降低資源消耗強度，能夠提升碼頭操作、口岸通行效率，促進生產、流通、消費過程減量化、資源化，大幅降低能源、水的消耗強度。另外，能源智慧管控系統也是智慧港口的重要組成部分，通過對設備能耗進行全面監測，采用先進算法進行智能分析，實現能耗可查、可辨、可管，這都與綠色低碳港口的建設不謀而合。因此，在低碳環境下，港口的智能化建設將偏向于實現節能環保的可持續性和諧發展，更加綠色，新規劃建設的港口也應該重點考慮智能化系統的運用，以綠色、低碳、智能為建設目標。

3主要發展對策

“智慧港口”的設施配置主要涉及交通運輸基礎設施網絡和信息化基礎設施網絡以及港口運輸裝備三部分，沒有基礎設施的網絡化、數字化，沒有港口運輸裝備的標準化、智能化，就無法實現港口運輸要素的全面感知，無法實現大數據、云計算等新一代信息技術與港口業務的深度融合，也無法實現港口運營的智能管理和運輸組織的創新。

首先，要轉變思路，提升理念。港口由信息化向智能化發展是發展的必然趨勢，“智慧港口”不僅是新技術創新應用，更是生產關系的深刻變化，勢必帶來管理、組織、生產的改革、生產方式與業態的變化。以智慧港口建設實現節能降耗控成本，是推進我國港口行業轉型升級的重要抓手，也是落實國家節能降耗指標的重要標志。

其次，要科技先導，創新驅動。要加強前瞻性研究，重點在大數據環境下的減少運輸環節、提高裝卸效率、降低裝卸能耗，面向新一代港口的數據需求工程方法等方面，在推動港口供應鏈一體化、多式聯運、油改電、風能太陽能等新能源應用等領域的項目建設，開展相關的前瞻性研究。

第三，要營造環境，夯實基礎。要依托結構驅動，夯實雙碳目標實現基礎。大力優化能源結構，倡導風力、光伏、水力發電，構建以電力為核心、其他清潔能源輔助的現代能源體系。推進先進節能降碳技術的應用，加快干散貨港口的自動化控制和集裝箱港口無人化控制等先進技術的應用和推廣;大力推進“油改電”、“油改氣”等清潔能源使用等工作，建立系統性的智慧港口與低碳港口發展政策和標準規范體系。

最后，要對標國際，務實推進。要對標國際先進，緊跟世界港口最新態勢，找到差距不足;不斷鼓勵技術創新+管理創新;同時量力而行，循序推進，突出階段特征和功能需求導向，找準以政府角色推進的切入點和重點。重點在引導港口智能化基礎設施與技術裝備建設、引導港口大數據綜合信息服務與智能決策系統建設、引導港口多式聯運與集疏運組織協同化系統建設、引導港口安全監管與應急處置智能化系統建設、引導港口口岸國際貿易運輸“單一窗口”系統建設、引導能源效能管理系統建設等方面予以務實推進。

4結語

當前我國港口行業同時面臨著其他的諸多壓力與挑戰，一方面，在氣候變化、環境保護、減排降碳、交通擁堵等方面，對今后港口行業的發展形成了倒逼之勢，另一方面，隨著新材料、新能源、新技術的發展，港口行業與現代服務業及相關產業的跨界融合與協同，大數據、互聯網+、電商物流等新液態的涌現，綜合就業、環境、土地資源、稅收等諸多關系的新型港城關系的發展，以及發展低碳經濟、落實“碳達峰、碳中和”目標、多式聯運綜合運輸系統建設等，也給新時代的港口發展提出了新的挑戰，要通過“智慧低碳港口”的建設打造全方位綠色輸運方式，加快港口智能化系統建設，為建設天藍、地綠、水清的美麗中國貢獻港口力量。

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