港口岸基供电关键技术浅析

【摘 要】港口岸基供电技术是建设绿色港口，实现港口节能减排降噪的有效举措。本文跟踪国内外港口岸电技术研究进展，从双频供电技术、稳频稳压和谐波抑制技术以及船舶接岸电的模式这三个方面进行了评述，并结合我国港口岸电技术目前实际发展情况的分析，从中提炼出我国港口岸电技术研究中存在的关键问题。

【关键词】港口节能 岸电技术 电能替代

我国是世界上造船和航运贸易大国，港口的货物总吞吐量处于全球领先地位，连续8年位居世界第一。随着港口建设步伐的提升，船舶数量和密度大幅增加，船舶燃油供电受其自身设备质量、规模、品质等局限性影响，燃油利用率不高、损耗严重，且船舶柴油机产生的过剩电能不能存储，造成了大量浪费，也对港口城市环境造成了巨大破坏。

船舶岸基供电，采用陆地电源对靠港船舶供电，可最大程度降低船舶在靠港期间所带来的噪音、环境污染，采用岸电电源的方案具有以下优势：（1）低排放；（2）减少当地的污染物，噪音；（3）船靠港时有更好的舒适性；（4）满足当地及国际环保法规；（5）降低油耗和维护成本减少了周期性费用。因此发展岸基供电技术对于我国的环境保护、节能减排及可持续发展具有重要的意义。

1 国内外研究现状

国外船舶供岸电技术已发展多年，其先进的港口岸电技术的研究和实际使用均处于领先地位。使用范围也从最初的滚装、邮轮码头扩大到集装箱和油码头等。目前，世界上利用岸电为船舶供电的港口主要包括美国洛杉矶、瑞典哥德堡、加拿大温哥华等。

根据码头供电的电压和频率、船用电力的电压和频率、靠港船舶的船型以及推广应用理念的不同，靠港集装箱船岸电技术实施方案也各不相同。目前大多数国家和地区的供电频率为50Hz，少数国家和地区（包括航运业较为发达的美国、日本、韩国、巴西、加拿大、墨西哥、菲律宾和我国台湾地区）的供电频率为60Hz。大多数远洋船舶的用电频率为60Hz，内河和沿海船舶的用电频率为50Hz；集装箱船的用电电压包括380V，400V，440V，450V和6600V等规格。

各个国家的船舶，除特种船外，船舶的交流电制基本为：三相交流450V/60Hz、三相交流6.6kV/60Hz和400V/50Hz，国际上的岸电方式大体上包括：低压岸电/低压船舶供电、高压岸电/低压船舶、高压岸电/高压船舶三种方式。

（1）低压岸电/低压船舶/60Hz直接供电方式：如洛杉矶港采用趸船式的供电装置，给少量集装箱班轮供电。

（2）高压岸电/低压船舶/50Hz直接供电方式：如哥德堡港采用了码头固定式的供电装置，给邮轮和滚装船供电。

（3）高压岸电/高压船舶/60Hz直接供电方式：如长滩港集装箱码头、洛杉矶港部分集装箱码头。

现阶段国外拥有港口供岸电技术的公司主要包含ABB公司、Simens（西门子）和Cavotec（凯福特）等公司，它们在岸电电源的一些关键技术上具有领先地位。相对而言，我国在靠港船舶供岸电方面的发展近两年刚刚起步，如浙江宁波港、上海外高桥2期集装箱码头、洋山深水港3期码头和吴淞邮轮码头等，均启动了岸电试运营项目，着力研究岸电电源技术，并取得了较大的进步。

2 港口岸电关键技术

各国岸电方案的系统工程组件略有差异，设计大体上可分为三个部分：岸上供电系统，电缆连接设备和船舶受电系统[1]。

（1）岸上供电系统：岸上供电系统使电力从高压变电站供应到靠近船舶的连接点。

（2）电缆连接设备：连接岸上连接点及船上受电装置间的电缆和设备。电缆连接设备必须满足快速连接和储存的要求，不使用的时候储存在船上、岸上或者驳船上。

（3）船舶受电系统：在船上固定安装受电系统，包括电缆绞车、船上变压器和相关电气管理系统等。

关键技术一：双频供电技术。

我国港区陆地电力大都采用三相四线380V/50Hz的交流电；而靠港船舶由于来自不同的国家，船舶电制存在差异，多以三相三线440V/60Hz交流电制为主，这势必会造成港区的电制和船舶的电制不一致，因而存在大功率电力变频变压问题，因此将我国港口50Hz交流电变换成适合国内、国际50Hz/60Hz两种频率交流电的船舶，实现50Hz/60Hz双频供电，是我国发展船用岸电系统必须解决的问题。

关键技术二：稳频、稳压和谐波抑制补偿技术。

为保证码头船用岸电供电系统的可靠性和稳定性，进一步针对码头船舶用岸电供电系统的变频电源的负载情况、周边用电环境所采用的动态谐波抑制、补偿对策，解决船舶供电对码头船用供电系统电网的污染问题，满足船舶用电负荷的突变要求。

关键技术三：船舶接岸电模式。

目前国内外存在高压接入或低压接入两种模式。高压接入方式具有操作方便快捷，港口投资费用小等特点，但是对于船舶的结构和设备要求较高；低压接入方式无需对船体进行改造，接入方式复杂，港口投资费用大。我国当前岸电多采用低压440V供电。而对大型船舶来说，由于船上各种电气设备负荷很大，若采用低压供电，在输送功率一定的情况下，流过电缆的电流较大，要求码头提供多根电缆对大型船舶输送岸电，电缆拖接困难、工作强度大，且过长的低压电缆导致电力损失大。因此需要针对各港口的接入特点基于经济性和实用性两方面进行论证，寻找最优岸电接入模式。

3 结语

当前港口建设岸电在港区和船舶采用电制的差异、船电与岸电连接的安全问题、接口问题等存在有一定的技术瓶颈，可能影响到船舶和码头的技术改造，因此，需要对港口岸电的技术体系进行进一步研究，从内贸小海伦、内河船预先实施，逐步成熟后推广至大型港口，提高港口节能减排的成效，改善港口环境。

参考文献：

[1]黄细霞，包起帆，葛中雄，江霞，顾伟.典型港口岸电比较及对中国港口岸电的启示.港航节能，2009年第4期，2-5页.

[2]宋新涛.推行船舶岸电技术 发展绿色航运经济――关于张家港靠港船舶使用岸电思考.航海，2015年第1期，68-69页.

[3]赫伟建，王妮妮，彭传圣，李睿瑜.在我国推广靠泊船舶使用岸电技术的建议.水运管理，2015年第37卷第1期，26-27页.

[4]袁航， 赵湘前.船舶岸电技术研究及其应用水运工程.2013年第10期，163-165页.