李 恒 煥

（中海油氣開發(fā)利用公司，北京 100020）

0 引 言

目前，國內(nèi)大型船舶在碼頭靠泊卸載時，船上強大的柴油發(fā)動機必須持續(xù)運行，以保持船舶大功率機泵及其他設備和支持系統(tǒng)的正常運作。這會使溫室氣體和柴油顆粒持續(xù)排放到當?shù)乜諝庵校蔀榭諝馕廴镜闹饕粗?。如果船舶停泊時，連接岸上供電系統(tǒng)，以較低污染的岸電電源系統(tǒng)給船上供電，將可大大減少廢氣和微粒物質(zhì)的排放，改善空氣質(zhì)量。

1 船舶岸電電源系統(tǒng)

船舶岸電電源系統(tǒng)主要由碼頭岸上輸配電系統(tǒng)和船舶自身岸電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)兩大部分組成。

1.1 岸上輸配電系統(tǒng)

我國港口使用的岸電是380V/50Hz，而深水航行的大型船舶使用的電力為440V/60Hz，該系統(tǒng)主要功能是將國內(nèi)電網(wǎng) 50Hz電源轉(zhuǎn)換成船用 60Hz電源。目前岸電變頻電源有2種結(jié)構(gòu)方式。

第一種：變頻電源→正弦波濾波器→電力變壓器。三相電輸入經(jīng)變頻電源整流逆變輸出 60Hz SPWM波，而后經(jīng)正弦波再經(jīng)電力變壓器調(diào)整到需要的電壓。由于正弦波濾波器的電感量很高，因此要求系統(tǒng)中配置的電感器尺寸也很大，從而影響了系統(tǒng)整體效率，而目前業(yè)內(nèi)廠家實測的電子靜止式岸電變頻電源，整體效率僅有 85 %左右。

第二種：變頻電源→波形預處理電感器→逆變輸出變壓器與輸出濾波器。三相電輸入經(jīng)變頻電源整流逆變輸出60Hz SPWM波，而后經(jīng)電感器對波形進行預處理并校正，濾除逆變器所產(chǎn)生的高次諧波分量。再輸入到逆變輸出變壓器與輸出濾波器對波形進行二次處理并進行調(diào)壓，達到輸出正弦波和需要的電壓。由于對波形進行二次處理，第一次波形預處理不需要很高的電感量，僅需要較小尺寸的電感量就能達到目的。第二次波形處理在逆變變壓器與輸出濾波器中進行，逆變變壓器是專門為逆變技術(shù)而設計匹配的，具有變壓和電感雙重功能的一種新技術(shù)變壓器，加上交流濾波電容器，構(gòu)成一種高頻陷波器，所以具有很高的效率，經(jīng)生產(chǎn)廠家整體效率實測高達 93%～95%。目前國內(nèi)船用變頻電源大多采用該方式。

1.2 船舶岸電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

船舶岸電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由一套高壓電力轉(zhuǎn)換裝備組成，主要包括插座盤、岸電與船電并電的轉(zhuǎn)換開關(guān)及相應的保護裝置等。由船東負責規(guī)劃，并安裝于船上供連接岸電用。當船舶?？扛劭跁r，由該系統(tǒng)連接岸上供電系統(tǒng)，停止船上發(fā)電機群運轉(zhuǎn)，以岸電提供停泊期間所需的電力。以美國替換航海電力系統(tǒng)amp（alternative maritime power system）為例，目前開發(fā)的amp系統(tǒng)含有下列主要裝備：

1)電纜卷輪以承載連接岸電電纜及接頭（cable reel）；

2)電纜卷輪控制箱（cable reel control box）；

3)高壓岸電連接盤（high voltage shore connection panel）；

4)岸電供電盤（shore incoming panel）；

5)替換航海電力管理系統(tǒng)（amp management system）。

amp系統(tǒng)在船舶停泊時連接岸上供電系統(tǒng)后，由管理系統(tǒng)主導船電的電力管理系統(tǒng)，控制船電的電壓、相位和頻率等，調(diào)整至與岸電的特性相匹配時即執(zhí)行兩電力系統(tǒng)的短暫并聯(lián)運作，隨即執(zhí)行負載轉(zhuǎn)移的操作，完成供電的交替。

2 岸電技術(shù)的發(fā)展和應用

2.1 船用變頻電源的應用[1]

目前，國內(nèi)60Hz船用變頻電源技術(shù)發(fā)展較快，相關(guān)設備已經(jīng)逐步撬裝化、智能化，已能適應高溫、高濕、高腐蝕性、大負荷沖擊的惡劣環(huán)境，主要用于船舶制造及修理廠、遠洋鉆井平臺和碼頭等需要由50Hz工業(yè)用電變?yōu)?0Hz高質(zhì)量穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源的場合，技術(shù)上具備了向大型船舶提供岸電電源的條件。

2.2 岸電應用情況

國際上，船舶靠港使用岸電已經(jīng)開始制定相關(guān)規(guī)范標準，建立實際應用范例。如：美國加州長灘港是世界上第二座裝備了岸電系統(tǒng)的碼頭，也是世界上第一座為大型油船提供岸電的碼頭。該碼頭岸電系統(tǒng)由英國石油美國公司（BP America）和加州長灘港（Port of Long Beach）聯(lián)合完成，英國石油美國公司已經(jīng)改裝了2艘經(jīng)常往返長灘港的油船，以利用該碼頭的岸電系統(tǒng)[2]。

在國內(nèi)，長期以來船舶岸電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在造船界并未引起足夠重視。因此，大型船舶大部分尚未配備相應岸電轉(zhuǎn)換設備，且大部分港口碼頭也未安裝變頻岸電電源系統(tǒng)，不具備向船舶供電條件。去年連云港港口集團提出了“高壓上船”的接岸電方案：先將岸電在陸域變電所變頻為60Hz的高壓電，變頻后的高壓電送至碼頭接線開關(guān)箱內(nèi)，變壓器、高壓電纜卷車直接固化在船舶上，當船舶靠岸后，只需將船上的高壓電纜放至岸邊，由操作人員接入開關(guān)箱即可。

3 使用岸電的重要意義

近幾年，隨著節(jié)能減排、綠色環(huán)保等要求的不斷提高，國際上許多港口管理部門已經(jīng)開始采取措施減少廢氣排放，控制港口污染，實施船舶靠港使用岸電，就是其中重要的一項。既有較好的節(jié)能減排效益，又能夠有效降低硫化物、氮氧化合物以及噪聲等污染，減少溫室氣體的排放。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年 1000噸級以上的各類船舶在我國港口靠泊裝卸貨物期間消耗的燃油約300萬t[3]，如果改用岸電，全國每年可減排二氧化碳 900多萬 t、減排二氧化硫約10萬t、減排氮化物約20萬t，這無疑對全國節(jié)能減排工作具有極其重大的意義。

4 結(jié) 語

綜上所述，實施船舶靠港使用岸電在技術(shù)上是可行的，具有良好的生態(tài)效益和發(fā)展前景。因此，應進一步開展港船之間的協(xié)作，共同進行技術(shù)論證，制訂相應的技術(shù)規(guī)范，實現(xiàn)港口供配電和船舶電氣之間相互補充銜接，逐步新建或更新大型船舶和港口的岸電電源設施，推動國內(nèi)大型船舶靠港使用岸電的實際應用。

[1] 袁慶林，黃細霞，張海龍.港口船舶岸電供電技術(shù)的研究與應用[J].上海造船，2010, (2): 35-37.

[2] 鄭永高.船舶電氣工藝與操作[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2005.

[3] 周 南.船舶使用岸電系統(tǒng)簡介[J].船舶設計通訊，2007, 2 (3): 10-12.