丁一，万敏
湖北省电力装备有限公司，湖北省430000
摘要：近年来，我国的海运行业有了很大进展，海运作为贸易的重要运输方式，承担着大部分的货物运输。船舶岸电系统大量应用于船舶，该系统能耗低、污染少、效益高，对提升运输效益，保护环境具有重要作用。通过对船舶岸电系统发展现状的研究，并提出部分策略推广该系统具有重要意义。
关键词：船舶；岸电系统；发展现状；系统特征；推广对策
引言
近年来，为改善港口环境、减少空气污染，国家研发了船舶岸电系统，并在船舶、港口中大量运用。该系统被称为“冷铁”系统，主要是在船舶上装上系统相关设备，在靠岸时将其接入电源，从而为船只供电。如果船舶采用该系统，岸电系统就可以为船舶提供通风、照明、通信等设备所需的电力，减少柴油发电机组的使用率，达到节能环保的作用。目前，国内外众多国家都在应用该系统，并且取得较好的效果，值得推广。
1船舶岸电
船舶岸电是一种清洁能源，是指在船舶抵达港口之后，在作业期间不再使用船舶上的柴油发电机等船舶辅机，从港口电网获得船舶设备运转所需的电力，其工作的根本是在靠港期间实现电能对化石燃料的替换，为“以电代油”的新能源使用模式。国内外的船舶岸电系统大体上由3个部分组成：①岸端配电部分，使电能从高压变电站传输到港口的岸电连接点，主要包括主变电站和岸电箱；②岸电电缆连接部分，负责连接岸电端与接受电能的船舶，主要包括电缆管理系统；③船舶受电部分，包括船舶变压器和电缆装置等。
2船舶岸电系统技术难点
（1）高功率电力电子变频技术。结合现阶段国外岸电系统应用情况而言，大部分岸电系统均为电网向船舶直接供电方式，但同变频技术相关的案例较少。目前，国内电力频率多为50Ｈｚ，而国外船舶的电力频率需求通常为60Ｈｚ。因此，设计高压大功率变频装置具备重要意义。现阶段，所研发的功率频率装置多适用于小频率的电力转换，且技术相对成熟，而海洋环境、港口环境中所应用的高压船用变频装置尚待改进，仍存在谐波治理、电磁兼容、系统控制及系统拓扑结构等技术问题。（2）岸电电源电压相对稳定。在实际应用过程中，岸电电源容量偏小，加之船上所产生负载一般为感性负载，因此，使得船舶在岸电使用过程中，岸电电压将会伴随负载的改变而产生变动。一旦电压同额定值偏离较大时，将会对船上电气设施正常运行造成影响，甚至导致设备损毁。由此可见，岸电变频装置应增加电压自动调整功能，对电压的稳定输出形成保障，保障船舶供电安全、供电稳定。（3）供电系统电制匹配方面。国内配电网多以中性点不接地系统为主，以港口码头为例，多以三相四线ＴＮ系统为主，而船舶则多以三相三线ＩＴ系统为主。若ＴＮ系统向ＩＴ系统直接供电，则易引发绝缘击穿等问题，严重影响绝缘安全，使得船舶无法直接使用岸电电源。然而，为港口岸电系统设计特定的ＩＴ系统，则会大幅增加系统成本，对最终收益造成影响。为此，应积极研发可供ＩＴ系统、ＴＮ系统兼容的供电形式，除可保障供电的安全稳定外，还可确保供电的经济性。
3船舶岸电系统推广建议
3.1健全供售电销售机制
从港口方的经济效益角度出发，港口配套岸电系统在建设前期需要大量的资金投入，其中不仅需要对岸电系统的基础配套设施进行改造，同时还需要开发以一系列岸电系统以及配备重要的设备。另外，港口方在申请岸电扩容的过程中，手续较为烦琐，这也导致会增加一部分资源投入。
就船方而言，船舶装配受电设备需要对船舶内部原有布局进行改进，进一步加大了船方的成本，同时船舶工作人员的工作量增加，改造时间对船舶的航运任务也会受到一定影响，因此岸电在船方的角度而言，只有当使用岸电的运营成本高于使用燃油时的运营成本，船方才能够达到其预期的经济效益从而加以引进。然而，当前岸电在供售电方面的机制还不健全，港口方、船舶方以及电力销售方在岸电的电价收益方面持续不断地进行市场博弈，全国各大岸口没有统一的岸电收费标准，导致港口方和船舶方使用岸电的经济效益得不到体现，很难对岸电提起投资兴趣，也进一步加大了岸电的推广难度，多数已经建设完毕的港口岸电都处于闲置状态。基于此，应加快健全岸电的供售电机制，结合各大港口的实际情况，三方结合确立合理化的岸电供售电机制，制定供电方、港口方都能接受的岸电收益机制，同时积极争取的岸电投资人的设施经营权，推进岸电市场化运行机制。
3.2国家层面岸电政策
“十二五”期，国家层面对于靠港船舶使用岸电技术的推广主要是通过制定相关法律、法规和政策文件进行推动。新修订的《中华人民共和国大气污染防治法》（中华人民共和国主席令2015年第31号）明确规定“新建码头应当规划、设计和建设岸基供电设施；已建成的码头应当逐步实施岸基供电设施改造。船舶靠港后应当优先使用岸电。”，标志着我国不但从国家政策上促进岸电示范应用，同时上升为了法律，是必须遵守的行为和要求，《大气污染防治法》的修订发布使得港航主管部门在开展顶层设计制定岸电建设规划方案推动港口岸电建设时有了法律依据，以此为基础，国家发改委、交通运输部、国家能源局等相继研究制定了一系列岸电相关政策文件，为推动岸电系统建设提供了法律保障与政策支持。2016年以来，国务院相继发布《国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知》（国发〔2016〕74号）和《国务院关于印发“十三五”现代综合交通运输体系发展规划的通知》（国发〔2017〕11号），将控制船舶尾气排放和推进靠港船舶使用岸电作为“十三五”交通运输绿色发展的主要目标和重点工程，作为全国节能减排工作的纲领性文件。《国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知》中将《船舶与港口污染防治专项行动实施方案（2015~2020年）》（交水发〔2015〕133号）提出的岸电建设目标作为国家层面十三五节能减排主要任务，有助于推动靠港船舶使用岸电技术的推广。
3.3并网仿真与模拟实验
20kVA/60Hz柴油发电机模拟船舶发电机。起动20kVA/60Hz柴油发电机，发电机控制柜建立电压，负荷开关合闸，负载柜设定模拟负载由发电机供电;接通岸电电源给逆变双输出无缝接岸电装置供电;岸电与船电并网，转移负荷;负载由变频器供电，通过旁路短接变频器，岸电直接供电。基于虚拟同步发电机控制，测试60Hz船电带1kW+4kVar冲击负载与逆变双输出无缝接岸电装置的对接试验。、b)幅值较大的波形最低点小圆点为船电频率目标值，幅值较小的逆变器输出波形在锁相环控制下相位和频率趋近船电波形，相位差较大，相位差较小、相位差趋近于0，为追相完成之后并网瞬间波形。
结语
综上所述，目前，大气污染为世界各国均面临的环境问题，尤其是港口城市，大气污染物排放总量较高，为治理此现象，国家已出台《中华人民共和国大气污染防治法》，实现大气污染的严格管控。而港口城市应用并推广岸电技术则为对大气污染加以防治的主要手段。因此，本文即围绕现阶段船舶岸电系统发展现状及其推广展开研究，并提出几点建议如健全供售电销售机制、加强政策引导力度、激励技术及设备创新及健全省市顶层设计等，望借此进一步推动岸电系统的广泛应用。
参考文献
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