港口以往停靠碼頭的船舶必須一天24小時採用船舶輔機發電，以滿足船舶用電的需求，輔機在工作中燃燒大量的油料，排出大量的廢氣，同時24小時不間斷地產生雜訊汙染。為了解決這一問題，經過調研和實地考察，採用船舶接岸電系統能夠解決存在的問題，此專案可以使船舶在停靠碼頭期間不再依靠輔機，而是採用碼頭岸電系統來提供能源。
一、概述
對到港船舶實施岸電技術防治汙染的可行性，已經被國內外的專家學者所論證，甚至已經被一些國家和地區先行使用。推廣岸電技術，對節能減排、綠色經濟和環境治理，有著重大社會效益和環境效益。
作為港口、航運交通運輸行業中的大型企業領導，有著高度的社會責任感和使命感，對環境保護等重大問題高度關注。連雲港港口集團****總裁白力群，早在今年年初就開始組織部署，啟動了船舶接用岸電技術課題研究工作。河北遠洋集團董事局主席高彥明，在今年四月份向交通運輸部提出了「關於在我國港口靠泊船舶使用岸電的建議」。
理解岸電技術的基本概念，解決岸電技術的關鍵問題，設計和規劃岸電技術的實施方案，尋求實施岸電技術試點，繼而在全國港口、航運交通運輸行業中推廣岸電技術是目前加快實現低碳交通、深化治理港口環境的重要工作。通過岸電技術的探索、運用和推廣，進而促進國家相關法律法規和行業標準的制定，不僅具有可行性，同時具有緊迫性，對我國低碳交通的發展具有重大意義。
二、船舶接用岸電技術
船舶接用岸電技術，是指船舶靠港期間，停止使用船舶上的發電機，而改用陸地電源供電。
港口提供岸電的功率應能保證滿足船舶停泊後所必需的全部電力設施用電需求，包括：生產裝置（如：艙口蓋驅動裝置、壓載水幫浦等）以及生活設施、安全裝置和其它裝置。
港口(提供岸電)和靠港船舶(接受岸電)各自都專門帶有一套岸電系統。我們的專案——船舶接用岸電系統工程技術，就是從港口岸電系統和船舶岸電系統這兩項工作開始的。
三、港口岸電系統
1、港口實施岸電所需的技術改造
港口實施岸電需要的技術改造集中在以下三個方面：
(1)增容擴建
港區能夠提供岸電的功率對新建碼頭、待建碼頭而言，功率裕量較大，完全能滿足船舶對岸電的需求，可以不考慮功率增容問題；但對於老碼頭，功率裕量較小，必須對港區碼頭的降壓變電站進行增容擴建。
(2)加裝大功率變頻電源
我國港區供電採用50hz的交流電制，而靠港船舶可能來自不同的國家，許多國家的船舶採用60hz的交流電制，因此，為使港口(岸電)和船舶(船電)電制相一致，港口需要加裝船用大功率變頻(岸電)電源。
(3)合理規劃布局
港區變電站和碼頭配電站之間的連線電纜通常是敷設在地下的電纜溝裡，港區可占用的地域也非常有限。因此，需要合理的選擇(碼頭)岸電連線點，合理設定變頻系統和降壓系統的位置，使港區變電站到碼頭配電站的距離最短、低壓接線最短，有利於節約投資，增強可操作性。
2、港口提供岸電的技術障礙
(1)港區和船舶採用電制的差異
我國港區陸地電力大都採用三相四線380v/50hz的交流電；而靠港船舶由於來自不同的國家，船舶電制存在差異，多以三相三線440v/60hz交流電制為主，這勢必會造成港區的電制和船舶的電制不一致。
(2)低壓電力輸送存在的缺陷
目前，岸電多採用低壓440v供電。而對大型船舶來說，由於船上各種電氣裝置負荷很大，若採用低壓供電，在輸送功率一定的情況下，流過電纜的電流較大，要求碼頭提供多根電纜對大型船舶輸送岸電。電纜拖接困難、工作強度大，且過長的低壓電纜導致電力損失大。
(3)船電與岸電連線的安全問題
如果在船電向岸電切換的過程中，船舶岸電開關沒有斷開，就會出現岸電電源和船舶發電機短時並列執行；此時若船舶發電機並列執行條件不滿足，就會造成船電向岸電切換過程中的非同期合閘，易產生事故。
(4)船電與岸電連線的介面問題
不同的船舶和不同的港口可能配備不同的連線介面，如果沒有統一的介面標準，勢必給靠港船舶使用岸電的連線工作造成困難，降低工作效率。
(5)其它問題
實際上，船舶在接用岸電的過程中，除了上述主要技術問題外，還存在其它的技術問題：諸如相序、岸電連線點的選擇、裝置的擺放位置、船電對岸電網路的干擾、安全用電等。
這些技術問題都可能影響到船舶和碼頭的技術改造。
3、解決方案
隨著研究深入，我們已經確定了港口電源系統的基本方案，大多數系統模組已經通過試驗並得到完善，已經完全具備進一步整合並投入實際運營的條件。
方案中我們採用了高壓變頻、高壓電力傳輸為主、多種變壓輸出、多重取樣閉環控制穩壓穩頻技術、自動相序判斷技術、快裝接頭技術、安全聯鎖和安全接地技術等等。關於船舶電羅經的裝置不能斷電問題，新建船在設計及製造時已解決，但對於老船隻須增裝一套24v直流電源即可解決；船舶接用岸電的技術障礙得到了徹底解決。
經過對連雲港、秦皇島、青島等港口碼頭現場勘察，結合目前世界各國船舶狀況，以及未來船舶發展趨勢，我們提出了「多電制、分立式港口船舶接用岸電系統」的方案。
電源系統可選擇輸出為400v、（415v、）440v、（690v、）6.6kv，50/60hz等多種制式的電制。
由於碼頭現場海側位置很小，擺放岸電系統裝置受到限制，同時散貨船上安放大型岸電裝置的條件也非常有限，所以我們確定了分立式設計方案。
分立設計分為4個組成部分：
a)高壓變頻電源系統
b)高壓接線箱
c)高壓電纜捲車
d)移動變電站
將高壓變頻電源系統（高壓變頻電源、高壓正弦波濾波器）安裝在碼頭配電房內，防護等級ip20；在碼頭海側安裝高壓接線箱，防護等級ip56；小型移動變電站直接吊裝在船舶上使用，防護等級ip56；高壓接線箱與移動變電站之間，通過高壓電纜卷車上的高壓電纜連線。隨船攜帶的岸電電纜，直接接入到移動變電站相應的電源輸出端，即可將設定為符合船舶電站要求的電源提供給船舶使用。
高壓接線箱、移動變電站和高壓電纜卷車上的高壓電纜均採用快裝安全接線裝置，以減少接線工作強度和船舶靠港的接線時間，提高工作效率。高壓電纜捲車採用無滑環、對稱伸縮機構，可移動使用，安全可靠，收放電纜快捷、方便。快裝安全接線裝置與供電系統之間設計成電氣聯鎖，接線完成之前和接線過程中，供電系統將無法合閘供電；如果供電系統已經處於供電狀態，將無法開啟接線箱進行接線操作；所有電源輸出側，均採用斷路器保護，確保使用安全性。
為保證港口船舶岸電系統向船舶提供的電源相序與船舶電站的相序一致，港口船舶岸電系統上裝有相序指示器及相序轉換裝置，用於檢測、指示和設定電源相序，保證船舶電氣正常執行。
高壓變頻數位化船用岸電系統示意圖
本方案採用了高壓上船的方法。高壓方案接入簡單。iso/iec已經發布了高壓岸電標準，高壓接入的安全問題可以徹底解決。
方案中高壓側設定零序保護、整個供電系統設定接地保護，降壓變壓器同時充當隔離變壓器，可以確保使用安全。對上船裝置和連線電纜採取必要的安全固定和保護措施。
為克服市電電網供電波動，克服濾波器、變壓器以及供電線路造成的電力壓降，克服大負載使用狀況造成的電力壓降，保證供電電壓的穩定，港口船舶岸電系統採取了多重穩壓和補償措施。從濾波器輸出端進行電壓取樣，反饋到變頻電源控制端進行閉環電壓穩定控制；在變頻電源內部，通過軟體設定，建立負載——電壓補償曲線模型，確保到達船舶用電電器的電源符合規範要求。
本方案對輸入電源有完善的過壓、欠壓、過流、短路、缺相、逆變器和變壓器過熱等保護功能（保護閾值可以設定），考慮對不同船舶的用電負荷的控制，當輸出負荷容量達到一任意設定值時發出預報警訊號，以便控制用電負荷。具有綜合故障報警及故障應急停止。
採用工業控制計算機監控，通過軟體系統實現過程自動化，自動報警、自動保護、遠端通訊、遠端監控、自動化用電管理、自動化用電歷史紀錄、用電智慧型核算。
四、船舶岸電系統
1、船舶接用岸電的技術障礙
僅僅考慮港口電源系統的建設，但沒有可以接用岸電電源的船舶，岸電供電將無法實現。
為適應港口電源系統的建設，船舶的岸電裝置改造工作必須與港口電源系統的建設同步進行。
以往在船舶建造設計時，岸電箱的容量一般只考慮生活設施等裝置的電力負荷，沒有考慮生產作業裝置的負荷。船舶停靠港口改用岸電供電時，只能滿足一般生活用電，如果進行裝卸貨物作業時需要啟用起吊裝置、壓載水幫浦裝置等大功率負荷，岸電箱的容量就不能滿足需要，仍需使用船舶輔機發電。因此，以往船舶停靠碼頭，一般都不使用岸電，只有在船舶修造廠內進行保養維修時才能發揮岸電箱的作用。
為保證船舶靠港後能夠連線和使用岸電並完全替代船舶電站，就必須對正在使用的船舶電力系統的岸電裝置進行改造；對今後製造的船舶，應當考慮採用新的設計方案製造船舶電力系統和岸電裝置。要保證改造後的船舶岸電裝置或者新建船舶的岸電裝置，與港口岸電電力**系統能夠配套使用，還應當通過研究和論證，制定統一的船舶接用岸電連線標準，以符合在全行業內推廣使用岸電技術的要求。
2、對船舶岸電裝置改造的方案
我們在對ccs鋼質海船入級規範、bv、abs、lr等船舶規範的進一步研究基礎上，對船舶岸電裝置提出了改造方案，並力求改造方案與現行船舶規範中關於岸電裝置的要求保持一致：
已在營運的船舶可以通過增加岸電箱容量或者製造新的岸電接入屏，來滿足停泊作業時岸電供電的需要。岸電箱（屏）放置在船尾原岸電箱位置。岸電箱（屏）通過固定電纜直接與船舶電站主匯流排相連線。
岸電箱（屏）至岸電電源裝置之間應備有足夠定量的連線軟電纜。航行時軟電纜儲存在船舶上，為了儲存和使用方便，可在船舶上設定一台或多台岸電電纜絞車。當然，也可以考慮該電纜由港口統一提供，減小船舶配備和保管成本。
為減少接線工作強度和船舶靠港的接線時間，提高工作效率，軟電纜均應採用標準的快裝接線裝置。電纜接線裝置應統一設計規格，以保證任意船舶停靠在任意港口均可通用連線。
改造的船舶岸電裝置有將船體與岸地相連線的設施。主配電板上設岸電指示器，指示岸電電纜是否已經通電。岸電箱（屏）上設定電壓表、電流錶指示端電壓和工作電流。
岸電箱（屏）上設定相序指示，檢查岸電電源與船電系統的相序是否相符。
岸電箱（屏）設定保護和控制斷路器。岸電箱（屏）設有與所有主發電機和應急發電機之間的聯鎖裝置，以避免同時供電。岸電箱（屏）上應設定防止接線端承受過大機械外力的設施。
岸電箱（屏）上設定標明船電的配電系統電制形式、額定電壓、頻率和電流的銘牌。
簡而言之，對於船舶岸電裝置的改造，就是在船舶規範基礎上，加大岸電裝置的容量，與原船舶設計方案沒有其它任何衝突。
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