摘要：伴随着我国40多年的改革开放，经济发展取得了世界瞩目的成就，国内外贸易量急速增长对我国港口码头建设能力提出了一次又一次的挑战，港口与航道工程在国民经济中发挥着重要作用，想要港口航道满足实际航运需求就必须做好港口航道的施工。结合笔者实践工作经验，本文阐述了港口与航道工程施工船舶成本节约技术及成本节约方式进行探讨分析。
关键词：港口；航道工程；船舶；成本节约技术
引言
伴随着中国港口业21世纪的快速发展，广西新港湾工程有限公司应运而生,并在港口与航道工程类企业逐步成为我国民营的翘楚，发展成为国内水下爆破专业规模最大、实力最强的专业公司。作为民营企业，公司十分注重人才的培养、技术创新及节本增效。由于燃油成本是工程施工成本的重要组成部分，现将离网太阳能发电系统在工程船的实际应用进行相关研究探讨。
以下是本人关于船组调查的相关数据及太阳能经济性及实用性的相关资料：
1.引用太阳能发电系统目的
1）节能减排、降本增效
2）用于非施工期间的生活用电，减少非施工期间柴油的消耗。
3）提高船舶及人员安全性能，可保证发电机停机后，船舶夜间示位灯、应急照明灯的电源充足。
4）夏季可以使用风扇、手机等小功率用电设备，一定程度提高我司守船人员的生活质量。
5）可以对停工期间对留守人员供应生活用电以及其他的设备（空压机、发电机）启动电瓶进行补充充电，弥补设备试运行期间电池充电的不足，本套设备输出的电压电流较为稳定可以为我司新装的摄像头及漏水报警系统进行长期供电，防止发电机电压波动造成的电器损伤。
2.船舶离网太阳能发电系统的介绍
2.1船舶离网发电系统的组成
离网发电系统主要由工频逆控器、蓄电池组、太阳能电池板、发电系统三位转换开关等构成。
2.2设计因素
太阳能发电系统的设计需要考虑的因素如下：
1）太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？
2）系统的负载功率多大？
3）系统的输出电压是多少，直流还是交流？
4）系统每天需要工作多少小时？
5）如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？
6）负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？
7）系统需求的数量？
2.3太阳能发电系统的优点
合理的应用太阳能发电系统有以下优点：一是船舶近距离供电，避免了船舶长距离市电、岸电线路的功耗损失；二是太阳能系统结构简单，无易损件，操作级维护简单；三是太阳能发电属于清洁能源，对环境无影响；四是太阳能发电系统施工简单，操作灵活，可以根据负载的变化需求，添加或减少太阳能电池组件，避免过多浪费。
2.4太阳能发电系统的缺点
太能发电系统除了有非常多的优点外，其缺点也不能忽视，该系统的缺点有以下几个方面：一是能量相对较低，通常情况下，地面的太阳辐射强度约为1千瓦/平方米。大规模安装时，占地面积较大；二是地面应用时有间歇性和随机性，发电量与地区、天气等条件有关，在阴雨天、夜间很少或不能发电；三是安装太阳能系统需要考虑到船舶稳性、施工震动、及抗台风能力等情况。四是价格较贵，相对于岸电单价，成本仍比较贵，初次投入相对较高。
3.试验船舶的选定
3.1新港湾19号
沿海钻机船无岸电供应。全部依靠日用发电机供电，场地面积充足，太阳能发电系统在船舶非施工期间供电以减少非施工期间燃油消耗，因此可以得到更准确的试验结果。
3.2功率统计
功率统计情况如下表1所示。
表1新港湾19号功率统计
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3.3时间统计
沿海钻机船，日常供电为饭后7点到睡觉前10—11点，如利用太阳能可以满足日常供电，平时船组利用国产495柴油机组供电，油耗每小时约3KG，市场油价7000元/吨，每小时燃油费用21元，一年有约300天日照情况良好的天气，可使用太阳能发电。
4.离网太阳能设备的选定。
4.1六块300瓦多晶硅太阳能电池板
选择6块300瓦多晶硅太阳能电池板的理由具体有以下几个方面：一是考虑到青岛等北方港口，冬季日照时间较短，四块电池板预计会出现功率不足情况；二是多晶硅太阳能电池的光电转换效率约15％左右，在制造成本上比单晶硅太阳能电池要低一些，一般采取防水树脂级钢化玻璃进行封装，因此其材料结实耐用，使用寿命一般情况下为15年。
4.2工频逆控一体机选用48V3000W
选择48V3000W工频逆控一体机的理由有以下几点：一是48V逆控设备与24V控制器和24V逆变器相比电流较小，发热量小；二是与逆变器及控制器分体机相比，自动化程度更高，接线更简单。缺点：逆控器一体机与逆变器单独体积差不多大（稍大于电脑机箱），控制器体积较小（约路由器大小），但是一旦控制器部分损坏，一体机需整体运回厂家进行维修，运费会稍高；三是与普通逆变器相比工频逆变器抗冲击能力较强，防止船员私用大功率用电设备冲击电流导致设备损伤；四是逆控器（逆变器、控制器）多数厂家保修一年，后期维修会收取一定费用，使用寿命5—8年，
4.3安装6块200AH的免维护电池
电池需要制作专门的电池箱，以保证用电安全及节省空间。
4.4发电系统转换开关
三路转换开关，自动在发电机、市电、太阳能发电系统之间进行优先级转换。
此套太阳能发电系统总费用在2万元左右，理论储能14.4度电，按折算功耗损失30%后，每日至少可提供10.08度电供船舶使用，正常施工的船舶，每年可以节约18900--25200元燃油成本，估计1到2年之间可以节约整套设备成本。
5.设备的维护工作
太阳能发电机系统特点是首次投入成本较大，维护成本极低，一般多晶硅电池板使用寿命是20—25年，非动力免维护电池寿命4年。
5.1清洗工作
定期用水冲洗清洁电池板表面如在水冲方式清洗后存在仍无法清除的组件区域建议采用手工清洗进行补充清洗。建议水冲洗周期设定为每月一次，其间至少每周还应进行一次检查，以便根据灰尘附着程度确定及时清洗；
5.2检查线路
定期检查线路的连接情况，注意线路接头的松动情况、防鼠、防虫如发现电线老化现象及时更换，可在系统运行期间，通过监控逆控器运行参数，分析判断其工作状态，以便及时发现问题，及时排除故障，避免影响使用。
5.3检查支架
由于受降雨量，盐雾、风力影响，因此，建议应定期对支架进行检查，并及时对螺栓添加牛油防止锈蚀，以免由于腐蚀影响造成结构锈蚀，机械强度衰减，从而影响太阳能组件安全。
对于上述的维护与检修工作，我们建议其检查周期设置为每月进行一次，同时还要保证检工作的质量，确保严谨认真。
6.注意事项
6.1船舶的稳定性能
安装太阳能系统需要考虑到船舶稳性、施工震动、及抗台风能力等情况。所以建议安装太阳能电池板的时候要将太阳能电池板焊1米高钢架，斜铺的太阳能电池板受风力及船舶转动的影响较大，建议将太阳能电池板平铺于生活区顶部，减少因大风导致的对船舶稳性的影响在安装时加装防震脚垫以达到隔热、防风、防震、保稳性的目的。
6.2防台拆卸工作
因太阳能电池板与钢架是螺栓连接，是方便于拆卸的，太阳能电池板与逆控器之间是防水接头插口连接，据调查此处可能是易损件之一。日常防台拆卸只需将几块电池板的固定螺栓拆下，并将每个电池板的两个正负极接线柱做好标记拆下即可。台风过后按照太阳能电池板要求，串并联。
7.实践结果
经过2014年一整年的试验，离网太阳能发电系统在公司内得到领导及船员的一致好评，其在小型工程船上的应用即节能环保又解决了诸多日常生活问题，2015年获得了“新港湾技术创新活动”二等奖，截至发稿前，公司沿海及内河25组工程船舶均安装了离网太阳能发电系统，每年为公司节约燃油成本60余万元。
8.结语
伴随着全球石油、煤炭、天然气等传统能源的逐年递减，新的能源危机离我们越来越近，为了更好的缓解能源危机带来的一系列问题，我国开始重视太阳能的开发利用工作，尤其是离网型发电系统深受大家追捧，该系统广泛应用于各行各业。其中在船舶行业，离网太阳能发电系统巧妙与船舶进行融合，不仅可以为船舶提供源源不断的电能，而且长期来看相比化石燃料发电更加环保更加节省成本，因此离网太阳能发电系统工程船应用前景非常大，也是今后船舶业发展的一种趋势。
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作者简介：任春刚，男，1986年2月出生，本科学历，中级工程师职称，中国工程院院士工作站科研人员，主要从事电气自动化设计、港口与航道设备制造等方面研究。