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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。
船舶岸电系统主要是为船舶提供电能,其最重要的包含岸基供电系统、船岸连接系统和船载受电系统等多个子系统,各个设备共同工作为船舶提供电能服务。
该系统在国内应用较晚,但在国外已经大范围应用,在节能减排等方面有好的效果。
欧美等国,在2014年就要求各大集装箱运输船、客船以及冷藏货物运输船等类型的船只安装船舶岸电系统,欧洲的众多港口也要求过往船只一定得安装船舶岸电系统。
近几年,国内逐渐意识到船舶岸电系统的重要性,要求各大港口配备船舶岸电系统相应的路基设备,要求过往船只安装船舶岸电系统,保护环境。
根据有关数据表明,截至2018年12月,国内已拥有3700多套岸电路基设备,其覆盖的泊位已超越5200个,京杭运河区段的相应服务区已经完全实现岸电系统全覆盖。
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根据相关研究表明,在逐渐应用船舶岸电系 统的过程中,克服很多技术难题,如岸基供电系统统电制差异、船载受电转换等,目前已经有很多岸电系统应用的案例。
在实际应用过程中,虽然国家已经采用政策引导的方式要求过往船只安装船舶岸电系统,很多船只却并没有安装。
几年前,曾要求大型港口上海港、宁波舟山港以及青岛港等安装相应路基设备,但是其相应 的应用率不足5%。
国内船舶岸电系统的应用率并不高,还在于国内海运的经济效益一直不高,安装船舶岸电系统不仅需要购买岸电系统的相应设备,还需要对设备做组装,设备使用期间还要专业的修东西的人对其做维修养护, 所以海运没办法承受这一成本,该系统的推广率低。
目前还没明确的文件要求过往船只一定得安装船舶岸电系统,进一步推广船舶岸电系统、改善港口环境,还面临着较多的问题。
从港口角度分析,让过往船只使用岸电系统供电能改善港口的空气质量,减少二氧化碳等温室气体的排放,缓解环境污染,减少资源消耗。
但是,港口需要投入大量资金建设路基设备,后续供电也需要一定的经营成本,所以其推广力度不高,使用率也偏低。
根据船舶公司角度分析,如果在企业的船只上安装船舶供电系统,需要购买相应设备、支付安装费用和定期维修养护的费用, 这会使得船舶运营的成本增高,并且船舶停靠在港口,使用港口的船舶岸电路基设备需要向港口支付一定的费用。
经过相应计算,如果船舶不采用岸电系统供电,仍然采用柴油机组发电,那么其发电成本为0.7元/ (kW·h)。
如果船舶采用岸电系统,由港口为其供电,船 舶企业要消耗的成本为1.0元/(kW·h)。
通常情况下,船舶岸电系统由船舶受电系统、岸-船连接系统、岸上电源系统构成,详细结构如图1所示。
其中,岸上电源系统主要负责变电站所供给电力的频率转换、电压等级转换,结合电力系统具体需求,促使所提供电力可同电力系统所提出需求相符,并将电力向相应设备的输送,如接电箱及码头连接点等。
岸电依据岸上电源系统输出等级差异,可大致上可以分为低压岸电、高压岸电两种主要类型。
一般情况下,将电源输出高于6.6kV,或高于11kV的岸电电压称之为高压岸电,此类高压岸电在具备大用电负荷需求的大型船舶中应用比较广泛;将岸电电源输出低于440V的岸电电压称之为低压岸电,此类低压岸电多适用于用电负荷较低的小型船舶中。
岸-船系统为实现船上受电设备、电力装置电缆同岸上接电箱相连的一种设备统称。
此设备多安装于船上或岸基,通常设有电缆管理系统,为电缆的快速存储、连接提供便利条件。
船舶受电系统通常是指借助改造船舶配电系统,设置岸电受电装置,通常包括并车系统、控制设备及电缆绞车等设备,若条件允许,部分设备中将会设置船用变频装置。
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。
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。
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的过程中,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。
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, 极度影响绝缘安全,使得船舶无法直接用岸电电源。
然而,为港口岸电系统模块设计特定的IT系统,则会大幅度的增加系统成本,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。
从港口方的经济效益方面出发,港口配套岸电系统在建设前期需要大量的资产金额的投入,其中不仅需要对岸电系统的基础配套设施做改造,同时还需要开发以一系列岸电系统和配备重要的设备。
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,只有当使用岸电的经营成本高于使用燃油时的经营成本,船方才能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,结合各大港口的真实的情况,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。
此外,应注重建设岸电智能化服务平台,统一岸电收费结算方式,建立健全科学的岸电价格体系,提高岸电的运行效益。
国内港口岸电工程正处于发展阶段,规模还不够大, 有关技术以及岸电工程的建设标准还不够成熟。
例如船舶受电装备以及船岸连接的设施,在建设的过程中,还没有统一的建设标准。
在变频计量方面,也需要统一的判定标准,否则就没办法准确估量变频变压的过程中所产生的电量损失。
缺少统一的标准,很难实现对岸电装备下线的有效检测,另外在检测岸电装备下线的工作中,还未成立较为权威的试验检测中心。
在使用船岸并网技术的过程中,部分船舶公司没有信心,对岸电系统能否达到无缝并网供电的要求表示怀疑。
在实际的运行过程中,船舶有可能需要待载转移,也有一定的可能需要切换用电系统,其间,船载精密仪器还有可能遭到破坏, 在此条件下,航行安全就会受到影响。
国内岸电行业的发展正处于起步阶段,不仅要解决应用环境复杂的问题,还要能够攻克一些技术难题。
因此直接照搬国外的岸电技术并不可行,在研制岸电技术的工作中,要密切结合国内的真实的情况,从而制造出符合国情的高端核心设备,为岸电工程在国内船舶行业的应用提供保障。
要有良好的自主创新意识,将多方力量结合起来,除了港口企业和电力企业之外,还要借助高端设备企业和相关科研机构的力量,从而攻克内河港口岸电建设的难题。
目前正在研究的技术有船岸交互技术,目的是实现船岸相互之间的高效沟通和协调,其他的还有大容量的岸电供电电源技术,能为岸电系统提供非常大的电源和电量。
加强对有关技术的研究和实验,确保这些技术在正式应用的过程中有着比较高的安全性和稳定性。
在此期间政府要起到一定的保护作用和维持秩序的作用,实现对技术知识产权的有效保护,加大对技术研发的支持力度。
根据国家交通运输部关于岸电投资建设的 发展规划,政府部门在岸电投资建设过程中,还需要加大扶持力度,建立各部门协同联动机制,结合国家交通运输部在2018年发布的岸电投资鼓励政策,各省市交通运输部门应加大度岸电的财政支持,在岸电电价、税收等方面明确基本任务。
根据《港口岸电相关布局方案》中表述的岸电投资建设基本需求,当前岸电基础设施和配套设施建设还处于起步阶段,岸电在推广应用方面单纯依靠船厂和港口还无法达到其建设需求,因此各省市政府部门仍需要大力推广并引导岸电的使用,以促进岸电建设实现高速发展。
各省市地方政府在推广岸电的过程中,应结合国家节能减排的具体政策措施,大力宣传绿色港口,建设节能型口岸,结合各地区港口的特点,制定适合本地区的岸电扶持政策,全力支持岸电基础设备和配套设施建设, 可通过设立专项扶持基金和调整岸电售电价格等措施, 降低船方、港口方使用岸电的成本,提高其使用岸电的经济效益,政府部门应从财政角度减少航运企业对岸电的投资压力,提高其对岸电投资的兴趣,促进岸电的投资建设发展,也可在某些特定的程度上带动经济发展。
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。
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,望借此逐步推动岸电系统的广泛应用。
本文原创作者系：福州新港国际集装箱码头有限公司 丁明亮返回搜狐，查看更加多