冯哲，舒慧中
湖北省电力装备有限公司，湖北省430000
摘要：近年来，我国的船舶岸电系统有了很大进展，其设计工作也越来越受到重视。本文研究了岸电系统的类型，并分析了船舶岸电系统的设计要点。
关键词：岸电系统；码头；功率；IT接地方式
引言
岸电供电技术是指船舶靠港期间，停止使用船上的柴油发电机供电，由码头变频电源通过电缆对船上的负载供电。研究岸电技术对节能、减排和建设绿色港口有着积极的意义，是解决靠岸船舶对港口区域大气环境污染问题的重要举措。
1船舶岸电发展背景
长期以来，港口是全球供应链的关键节点，对全球经济的发展有着极为重要的促进作用，但同时也是船舶污染物的主要来源。据估计在船舶靠港停泊的过程中，为了维持正常的装载、卸载和照明等工作，大多数船舶使用自身的柴油机发电来提供电能，其排碳量占港口总排碳量的40%～70%，船舶工作所产生的有毒害污染物可随着气候等环境的作用扩散到周边1000km的范围甚至更远，传统的柴油机发电方式会给港口及周边地区带来大规模的空气污染。此问题受到国内外组织和学者的高度重视，欧盟早在2006年颁布法令对所有在欧盟港口停靠的船舶进行排放控制。中国2018年交通运输部公布的《船舶大气污染物排放控制区实施方案》对进入控制区的船舶做出严格的排放要求，随即2019年交通部又发布《关于进一步共同推进船舶靠港使用岸电工作的通知》。使用船舶岸电成为减少港口泊位排放和缓解过度能源消耗等问题的有效措施，积极建设船舶岸电已成为港口实现可持续发展的必经之路。
2船舶岸电系统
船舶岸电系统，也被称为“冷铁”系统，是指允许装有特殊设备的船舶在停泊码头时接入码头的岸电电源，船舶可以从岸电系统获得其泵组、通风、照明、通讯和其他设施所需电力，让船舶发电机组停止使用柴油和燃油的使用，避免燃烧产生的有害气体、温室气体排放到港口及其邻近区域，从而减少空气污染、改善空气质量。岸电电源通常是由当地的电网提供。国内的船舶电制一般为440V/50Hz或者380V/50Hz，国际船舶则通常为440V/60Hz。大多数情况下，岸上的主变电站将电流进行变压和变频，使用电缆将电力输送到码头的岸电箱，然后通过岸电连接系统将电力再送往船舶。港口岸电分为高压岸电和低压岸电，此处仅对低压岸电系统展开介绍。低压岸电是由岸上变压器把来自当地电网的6.6kV/10kV高压电先降压为低压440V/380V，50Hz，再通过船舶设备接入应急配电板或岸电控制屏，使岸电与船上发电机功率、电压、相位三者一致，将母排联络开关闭合，让岸电和发电机并网运行;一定时间内无报警信号或故障提示，断开发电机端与电网的连接，实现岸电电源给船舶供电。
3岸电方案设计
电力集团煤运船舶不同时靠岸，故岸电系统容量可按单台最大辅机功率乘以同时系数ＫΣＰ来计算。经调研，船舶中50000ＤＷＴ系列需求最大，其最大用电功率为416ｋＷ（包括主机滑油泵等大电机负载（97.5ｋＷ）），用电功率已考虑空调开启情况，在冬季负荷则会降低70ｋＷ左右。其他吨位船舶耗电量更低，实际全年所有船舶停泊码头期间平均用电负荷约为350ｋＷ。
3.1岸电电源接入
电厂码头原有配电房1座，采用单母分段接线方式，配置电源进线柜2台，ＰＴ柜2台，出线柜5台，联络柜１台。
其中，码头6ｋＶＩＡ段母线电源取自电厂厂用电ＩＡ段＃11柜（码头一线），所带码头负荷2×1000ｋＶＡ，备用出线柜2台；码头6ｋＶＩＢ段母线电源取自电厂厂用电ＩＢ段＃9柜（码头二线），所带码头负荷为卸船机1000ｋＷ，备用出线柜1台。根据码头配电系统后台监控数据，码头6ｋＶＩＡ段母线2台1000ｋＶＡ变压器负载率分别为81％、82.5％，不具备从这两台变压器低压侧接入岸电系统的条件。考虑到岸电系统对船舶供电时的可靠性和安全性，将码头6ｋＶＩＢ段母线备用出线柜＃10柜作为岸电电源。
3.2低压岸电系统的应用
低压岸电系统模式分变频与不变频，不变频模式的使用率相对较高。低压变频岸电系统更适用于国外船舶，泛用度较低。它是由变频电源、进出线开关柜、输入变压器、输出变压器、低压岸电接电箱以及控制系统等部分组成。码头变电所或前沿配电房输出的50Hz的电源经过变频电源和进出线变压器，转换为低压电源后传送到接电箱，经由电缆接插件连接让低压岸电上船。低压不变频岸电系统，由开关柜、低压岸电控制柜、低压岸电接口箱以及控制系统等部分组成。有别于低压变频岸电系统，它不通过变频电源和进出线，而是直接经由码头后方的低压岸电控制柜传送至码头前沿的低压岸电插座箱。由于沿江码头上停泊的船只多为国内船只，因此比起变频系统，不变频岸电系统更适合在沿江沿湖码头展开推广。船舶岸电系统不仅能降低船舶辅机的维护、维修费用，减少船舶使用的运营成本;还能提高港口效率，减少空气污染和声污染，为船员和港口工作人员、邻近居民拥有更好的生活环境、工作环境。岸电技术在国内的全面普及可以有效解决港口运营的难题，节能减排、保护环境，提升经济效益和社会效益。
3.3客滚船岸电连接系统
（1）国内外电缆管理系统形式不同。客滚船目前使用的连接形式有两种，分别是立柱摆臂式和卷筒式。对于立柱摆臂式，其电缆管理设备安装在码头上，船上只要安装一个插座箱；而对于卷盘式，其岸电电缆卷盘安装在船上，码头上只要安装一台插座箱。国外客滚船多使用立柱摆臂形式，而国内建造的客滚船则大多使用卷盘形式。由于形式不一致，各航运公司的客滚船只能在特定的码头使用岸电。（2）接插件标准不统一。国内客滚船码头有威海码头和渤海码头，船岸之间连接需要借助插头和插座。据调查发现，渤海渡轮码头选用的连接器与威海渡轮码头的不一致。目前市场上主流的插头和插座有红色和蓝色两种，两种插头的键位及相位顺序不同。威海客滚船及码头选用的是蓝色这一套，而渤海渡轮及其码头选用的是红色这一套，这将导致威海客滚船和渤海客滚船无法在对方码头使用岸电。国内设计公司需要注意研究标准，并严格按照IEC62613进行设计和选型。（3）安全联锁装置与IEC标准要求存在差异。2012年出版的IEC80005-1规定客滚船安全联锁回路有3路，国内设计建造的客滚船还在执行2012年出版的IEC80005-1。由于2012版的IEC80005-1在内容上存在一些问题，所以其内容在2016年进行了更新。虽然还没有正式颁布，但是欧洲国家建造的客滚船已经按照2016版规范执行。欧洲建造的客滚船安全联锁回路为p1-p7，而国内建造的客滚船其安全联锁回路为p1-p3，这一区别将导致连接电缆的规格和插头的设计均不同，从而使欧洲与中国建造的客滚船岸电系统都无法在对方码头使用。所以国内设计公司必须进行调研，确定客滚船岸电系统执行统一的国际标准。
结语
码头船舶岸电系统是一项综合性工程，制定方案前应详细调研靠泊船舶资料、码头现有供电网络等。在制定方案过程中，要对岸电容量、上船电压、接地方式和设备技术参数等进行比选论证，充分保证岸电系统的安全性、可靠性和经济性。
参考文献
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