岸電技術(shù)簡介

岸電技術(shù)簡介港口以往?？看a頭的船舶必須一天24小時(shí)采用船舶輔機(jī)發(fā)電，以滿足船舶用電的需求，輔機(jī)在工作中燃燒大量的油料，排出大量的廢氣，同時(shí)24小時(shí)不間斷地產(chǎn)生噪聲污染。為了解決這一問題，經(jīng)過調(diào)研和實(shí)地考察，采用船舶接岸電系統(tǒng)能夠解決存在的問題，此項(xiàng)目可以使船舶在?？看a頭期間不再依靠輔機(jī)，而是采用碼頭岸電系統(tǒng)來提供能源。一、概述對到港船舶實(shí)施岸電技術(shù)防治污染的可行性，已經(jīng)被國內(nèi)外的專家學(xué)者所論證，甚至已經(jīng)被一些國家和地區(qū)先行使用。推廣岸電技術(shù)，對節(jié)能減排、綠色經(jīng)濟(jì)和環(huán)境治理，有著重大社會效益和環(huán)境效益。作為港口、航運(yùn)交通運(yùn)輸行業(yè)中的大型企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，有著高度的社會責(zé)任感和使命感，對環(huán)境保護(hù)等重大問題高度關(guān)注。連云港港口集團(tuán)有限公司總裁白力群，早在今年年初就開始組織部署，啟動了船舶接用岸電技術(shù)課題研究工作。河北遠(yuǎn)洋集團(tuán)董事局主席高彥明，在今年四月份向交通運(yùn)輸部提出了“關(guān)于在我國港口靠泊船舶使用岸電的建議”。理解岸電技術(shù)的基本概念，解決岸電技術(shù)的關(guān)鍵問題，設(shè)計(jì)和規(guī)劃岸電技術(shù)的實(shí)施方案，尋求實(shí)施岸電技術(shù)試點(diǎn)，繼而在全國港口、航運(yùn)交通運(yùn)輸行業(yè)中推廣岸電技術(shù)是目前加快實(shí)現(xiàn)低碳交通、深化治理港口環(huán)境的重要工作。通過岸電技術(shù)的探索、運(yùn)用和推廣，進(jìn)而促進(jìn)國家相關(guān)法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，不僅具有可行性，同時(shí)具有緊迫性，對我國低碳交通的發(fā)展具有重大意義。二、船舶接用岸電技術(shù)船舶接用岸電技術(shù)，是指船舶靠港期間，停止使用船舶上的發(fā)電機(jī)，而改用陸地電源供電。港口提供岸電的功率應(yīng)能保證滿足船舶停泊后所必需的全部電力設(shè)施用電需求，包括：生產(chǎn)設(shè)備（如：艙口蓋驅(qū)動裝置、壓載水泵等）以及生活設(shè)施、安全設(shè)備和其它設(shè)備。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(tǒng)。我們的項(xiàng)目——船舶接用岸電系統(tǒng)工程技術(shù)，就是從港口岸電系統(tǒng)和船舶岸電系統(tǒng)這兩項(xiàng)工作開始的。三、港口岸電系統(tǒng)1、港口實(shí)施岸電所需的技術(shù)改造重取樣閉環(huán)控制穩(wěn)壓穩(wěn)頻技術(shù)、自動相序判斷技術(shù)、快裝接頭技術(shù)、安全聯(lián)鎖和安全接地技術(shù)等等。關(guān)于船舶電羅經(jīng)的設(shè)備不能斷電問題，新建船在設(shè)計(jì)及制造時(shí)已解決，但對于老船只須增裝一套24V直流電源即可解決；船舶接用岸電的技術(shù)障礙得到了徹底解決。經(jīng)過對連云港、秦皇島、青島等港口碼頭現(xiàn)場勘察，結(jié)合目前世界各國船舶狀況，以及未來船舶發(fā)展趨勢，我們提出了“多電制、分立式港口船舶接用岸電系統(tǒng)”的方案。電源系統(tǒng)可選擇輸出為400V、（415V、）440V、（690V、）6.6kV，50/60Hz等多種制式的電制。由于碼頭現(xiàn)場海側(cè)位置很小，擺放岸電系統(tǒng)設(shè)備受到限制，同時(shí)散貨船上安放大型岸電設(shè)備的條件也非常有限，所以我們確定了分立式設(shè)計(jì)方案。分立設(shè)計(jì)分為4個組成部分：a)高壓變頻電源系統(tǒng)b)高壓接線箱c)高壓電纜卷車d)移動變電站將高壓變頻電源系統(tǒng)（高壓變頻電源、高壓正弦波濾波器）安裝在碼頭配電房內(nèi)，防護(hù)等級IP20；在碼頭海側(cè)安裝高壓接線箱，防護(hù)等級IP56；小型移動變電站直接吊裝在船舶上使用，防護(hù)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接。隨船攜帶的岸電電纜，直接接入到移動變電站相應(yīng)的電源輸出端，即可將設(shè)置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采用快裝安全接線裝置，以減少接線工作強(qiáng)度和船舶靠港的接線時(shí)間，提高工作效率。高壓電纜卷車采用無滑環(huán)、對稱伸縮機(jī)構(gòu)，可移動使用，安全可靠，收放電纜快捷、方便?？煅b安全接線裝置與供電系統(tǒng)之間設(shè)計(jì)成電氣聯(lián)鎖，接線完成之前和接線過程中，供電系統(tǒng)將無法合閘供電；如果供電系統(tǒng)已經(jīng)處于供電狀態(tài)，將無法打開接線箱進(jìn)行接線操作；所有電源輸出側(cè)，均采用斷路器保護(hù)，確保使用安全性。為保證港口船舶岸電系統(tǒng)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(tǒng)上裝有相序指示器及相序轉(zhuǎn)換裝置，用于檢測、指示和設(shè)置電源相序，保證船舶電氣正常運(yùn)行。高壓變頻數(shù)字化船用岸電系統(tǒng)示意圖本方案采用了高壓上船的方法。高壓方案接入簡單。ISO/IEC已經(jīng)發(fā)布了高壓岸電標(biāo)準(zhǔn)，高壓接入的安全問題可以徹底解決。方案中高壓側(cè)設(shè)置零序保護(hù)、整個供電系統(tǒng)設(shè)置接地保護(hù)，降壓變壓器同時(shí)充當(dāng)隔離變壓器，可以確保使用安全。對上船設(shè)備和連接電纜采取必要的安全固定和保護(hù)措施。為克服市電電網(wǎng)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(fù)載使用狀況造成的電力壓降，保證供電電壓的穩(wěn)定，港口船舶岸電系統(tǒng)采取了多重穩(wěn)壓和補(bǔ)償措施。從濾波器輸出端進(jìn)行電壓取樣，反饋到變頻電源控制端進(jìn)行閉環(huán)電壓穩(wěn)定控制；在變頻電源內(nèi)部，通過軟件設(shè)置，建立負(fù)載——電壓補(bǔ)償曲線模型，確保到達(dá)船舶用電電器的電源符合規(guī)范要求。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(hù)功能（保護(hù)閾值可以設(shè)定），考慮對不同船舶的用電負(fù)荷的控制，當(dāng)輸出負(fù)荷容量達(dá)到一任意設(shè)定值時(shí)發(fā)出預(yù)報(bào)警信號，以便控制用電負(fù)荷。具有綜合故障報(bào)警及故障應(yīng)急停止。采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)監(jiān)控，通過軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程自動化，自動報(bào)警、自動保護(hù)、遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動化用電管理、自動化用電歷史紀(jì)錄、用電智能核算。四、船舶岸電系統(tǒng)1、船舶接用岸電的技術(shù)障礙僅僅考慮港口電源系統(tǒng)的建設(shè)，但沒有可以接用岸電電源的船舶，岸電供電將無法實(shí)現(xiàn)。為適應(yīng)港口電源系統(tǒng)的建設(shè)，船舶的岸電設(shè)備改造工作必須與港口電源系統(tǒng)的建設(shè)同步進(jìn)行。以往在船舶建造設(shè)計(jì)時(shí)，岸電箱的容量一般只考慮生活設(shè)施等設(shè)備的電力負(fù)荷，沒有考慮生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備的負(fù)荷。船舶?？扛劭诟挠冒峨姽╇姇r(shí)，只能滿足一般生活用電，如果進(jìn)行裝卸貨物作業(yè)時(shí)需要啟用起吊設(shè)備、壓載水泵設(shè)備等大功率負(fù)荷，岸電箱的容量就不能滿足需要，仍需使用船舶輔機(jī)發(fā)電。因此，以往船舶?？看a頭，一般都不使用岸電，只有在船舶修造廠內(nèi)進(jìn)行保養(yǎng)維修時(shí)才能發(fā)揮岸電箱的作用。為保證船舶靠港后能夠連接和使用岸電并完全替代船舶電站，就必須對正在使用的船舶電力系統(tǒng)的岸電設(shè)備進(jìn)行改造；對今后制造的船舶，應(yīng)當(dāng)考慮采用新的設(shè)計(jì)方案制造船舶電力系統(tǒng)和岸電設(shè)備。要保證改造后的船舶岸電設(shè)備或者新建船舶的岸電設(shè)備，與港口岸電電力供應(yīng)系統(tǒng)能夠配套使用，還應(yīng)當(dāng)通過研究和論證，制定統(tǒng)一的船舶接用岸電連接標(biāo)準(zhǔn)，以符合在全行業(yè)內(nèi)推廣使用岸電技術(shù)的要求。2、對船舶岸電設(shè)備改造的方案我們在對CCS鋼質(zhì)海船入級規(guī)范、BV、ABS、LR等船舶規(guī)范的進(jìn)一步研究基礎(chǔ)上，對船舶岸電設(shè)備提出了改造方案，并力求改造方案與現(xiàn)行船舶規(guī)范中關(guān)于岸電設(shè)備的要求保持一致：已在營運(yùn)的船舶可以通過增加岸電箱容量或者制造新的岸電接入屏，來滿足停泊作業(yè)時(shí)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接。岸電箱（屏）至岸電電源設(shè)備之間應(yīng)備有足夠定量的連接軟電纜。航行時(shí)軟電纜儲存在船舶上，為了儲存和使用方便，可在船舶上設(shè)置一臺或多臺岸電電纜絞車。當(dāng)然，也可以考慮該電纜由港口統(tǒng)一提供，減小船舶配備和保管成本。為減少接線工作強(qiáng)度和船舶靠港的接線時(shí)間，提高工作效率，軟電纜均應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的快裝接線裝置。電纜接線裝置應(yīng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)規(guī)格，以保證任意船舶?？吭谌我飧劭诰赏ㄓ眠B接。改造的船舶岸電設(shè)備有將船體與岸地相連接的設(shè)施。主配電板上設(shè)岸電指示器，指示岸電電纜是否已經(jīng)通電。岸電箱（屏）上設(shè)置電壓表、電流表指示端電壓和工作電流。岸電箱（屏）上設(shè)置相序指示，檢查岸電電源與船電系統(tǒng)的相序是否相符。岸電箱（屏）設(shè)置保護(hù)和控制斷路器。岸電箱（屏）設(shè)有與所有主發(fā)電機(jī)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)之間的聯(lián)鎖裝置，以避免同時(shí)供電。岸電箱（屏）上應(yīng)設(shè)置防止接線端承受過大機(jī)械外力的設(shè)施。岸電箱（屏）上設(shè)置標(biāo)明船電的配電系統(tǒng)電制形式、額定電壓、頻率和電流的銘牌。簡而言之，對于船舶岸電設(shè)備的改造，就是在船舶規(guī)范基礎(chǔ)上，加大岸電設(shè)備的容量，與原船舶設(shè)計(jì)方案沒有其它任何沖突。另外，對于暫時(shí)沒有條件改造的船舶，港口岸電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)置臨時(shí)接口，便于未改造的船舶也可以使用岸電，用于靠港船舶生活設(shè)施以及不超過岸電箱容量的其他設(shè)備。這對推廣應(yīng)用岸電大有益處。五、本方案優(yōu)點(diǎn)與國內(nèi)外已有的方案相比，本方案具有很多優(yōu)點(diǎn)：1、本方案采用高壓整流、正弦波逆變輸出、微處理器總線控制的專用變頻電源技術(shù)。輸出的是船舶負(fù)載需要的理想正弦波電源，對電網(wǎng)干擾非常小。以往方案均采用低壓調(diào)速通用變頻器。通用變頻器不是電源專用產(chǎn)品，正弦鋸齒波輸出，波形差，濾波效果差，輸出的不是船舶負(fù)載需要的理想正弦波，且對電網(wǎng)和負(fù)載干擾大。2、本方案采用高壓上船，1根95mm2以下的高壓電纜就可以把電力傳輸?shù)酱吧?。工人工作量很小，?yīng)用很方便，僅需10分鐘。線路壓降小、負(fù)載能力大，有利于設(shè)計(jì)較大功率輸出的電源。省略了從港口到船舶的大量低壓電纜，停泊安裝時(shí)間短，大幅度降低了設(shè)備造價(jià)和使用成本。以往方案均采用低壓上船，需要9根120mm2較粗的低壓電纜。工人工作量太大，光接線就需要近1小時(shí)，應(yīng)用極不方便，。線路壓降大、負(fù)載能力差，不適合大功率負(fù)載的船舶使用。由于低壓電纜太長太重，停泊安裝非常困難，且設(shè)備造價(jià)和使用成本都很高。3、本方案采用高壓變頻技術(shù)，適用于包括大型集裝箱船在內(nèi)的，世界各地各種電制的高、低壓電站系統(tǒng)的船舶，與美國洛杉磯港口供電標(biāo)準(zhǔn)一致。以往方案沒有高壓變頻系統(tǒng)，不適用于使用高壓電站系統(tǒng)的船舶（如超大型集裝箱船），僅適用于使用400V和440V的低壓電制的船舶。4、本方案設(shè)備體積?。ㄖ挥猩虾８鄣?/8左右）、重量輕，上船設(shè)備移動方便，低壓電纜連接距離短，操作簡單、快捷。以往方案必須采用集成安裝，以通過使用低壓母排的方式解決低壓線纜龐大的問題。集成安裝體積過于龐大。通過對連云港、青島、秦皇島等大多數(shù)港口碼頭的實(shí)地勘測得出結(jié)論，一般碼頭都沒有安裝位置，集成安裝的巨大電源裝置沒有實(shí)際實(shí)施的可能。本方案是根據(jù)多處港口實(shí)地勘察，經(jīng)反復(fù)論證，認(rèn)真設(shè)計(jì)所形成的。5、本方案以高壓系統(tǒng)為主要電