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          關于船舶岸電改造那些事,你想知道的都在這里了

          作者:特纜電工點擊:21788 發布時間:2022-10-13

          1989年,全球低壓岸電系統在瑞典哥德堡港開工為國際岸上供電系統建設開啟先河。
          2000年,全球高壓岸電系統在該港口建成。
          2008年,全球高壓變頻岸電系統在比利時安特衛普港建成。
          2017年,我國交通運輸部發布《港口岸電布局方案》,從此拉開了國內岸電高速建設的大序幕。截至2019年底,全國已建成港口岸電設施5400多套,覆蓋泊位7000多個,我國主要港口大部分都已實現岸上供電系統的覆蓋。
          中國是世界港口大國,港口范圍內的船舶碳排放和其他污染物排放量不容小覷,綠色港口建設是交通運輸領域實現雙碳目標的重要組成部分。目前能實現港口停泊船舶“零碳排放”的經濟有效可快速實現的方式是使用岸電。


          船舶岸電系統概圖



          岸電系統工作原理

          岸電系統是指在船舶正常營運靠港期間港口向船舶供電的系統,包括船載裝置和岸基裝置。以電壓1KV為分界線,岸電系統分為高壓岸電系統和低壓岸電系統。業界低壓岸電主要采用的電壓等級為380V/50Hz或440V/60Hz,高壓岸電采用的電壓等級為6KV/50Hz或6.6KV/60Hz或11KV/60Hz。岸電系統工作原理相對簡單,是將岸上供電系統(即岸基裝置)通過船岸交互部分將電力送至船舶受電系統(即船載裝置)。
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          岸電工作拓撲圖

          岸上供電系統是將電網電源經過變壓器、變流器及隔離變壓器轉換成靠港船舶所需要的電壓及頻率等級的電源,并終送至碼頭接線箱處(下圖所示)。值得一提的是岸基裝置中的變流器以功率器件變頻技術為基礎開發的產品,是岸上供電系統中核心設備。

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          岸上供電系統拓撲圖

          船舶受電系統是船舶配電系統的一部分。擁有岸電系統的船舶一般在入級證書上會有AMPS標志。其主要由電纜絞車、船載變壓器和電氣管理系統組成。其中電氣管理系統要具備電壓指示、極性或相序(三相交流)檢測、應急切斷、安全聯鎖、負載轉移、短路保護、逆功率保護等功能。


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          船舶受電系統邏輯框圖



          岸電系統操作流程

          船舶靠泊使用岸電,需要船岸多個部門協同工作,才能安全使用岸電。本文以中國籍某集裝箱輪操作規程為例簡要介紹岸電系統在實際使用過程中的操作流程。岸電使用的操作流程主要分為使用前的準備工作和岸電供電操作:
          使用前的準備工作有抵港前的船載設備的效應檢查和接入岸電前的準備。其中接入岸電前的準備需要首先使用電纜絞車將電纜放出并連接到碼頭岸電插座,同時船舶上發電機要減至一臺,且盡量較少船上負載。

          岸電供電操作分三步走。步是將岸電切換船電,通過合閘試驗后連接岸電,檢查電參數正確后將岸電切換船電。第二步是岸電供電,將船電切換到岸電完成后,恢復船舶電站正常工作,安排人員值班監控狀態。第三步是將船電切換岸電,在離泊前一段時間將發電機備車,降低電網負荷,用船電切換岸電,恢復電站的正常工作??侩x港流程圖如下圖所示。

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          國際方面

          對于船舶岸電的建設布局,IMO及國內相關部門已出臺相關的公約和法律法規。中國在海上安全委員會第98次大會(MSC98)提交的《國際航行船舶岸電安全操作導則》經過多輪討論在MSC103會議上獲得通過,為國際行業岸電操作提供指南。

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          國內方面

          國內現在施行的一些法律法規也都明確部分水域的船舶在靠泊時要使用岸電:

          2015年修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》明確要求“新建碼頭應當規劃、設計和建設岸基供電設施;已建成的碼頭應當逐步實施岸基供電設施改造。船舶靠港后應當優先使用岸電”。

          2021年實施的《中華人民共和國長江保護法》也對岸電使用提出具體要求:  

          《中華人民共和國長江保護法》部分內容

          交通運輸部頒布的《港口和船舶岸電管理辦法》則更詳細的規定了船舶岸電的建設、使用、服務、監督等具體內容。

          此外,還有《上海市環境保護條例》、《上海市港口和船舶岸電管理辦法實施細則》等地方管理條例,以及中國海事局頒布的《國內航行海船法定檢驗技術規則》(2020)、《內河海船法定檢驗技術規則》(2019)都對船舶岸電的使用進行了更加具體的規定。



          標準方面

          岸電的相關技術研究可追溯到上世紀70年代,近十五年來國內外岸電相關的技術標準發展迅速:

          2009年4月,國際電工委員會(IEC)首先發布了闡述高壓岸電系統總體技術的預標準IEC/PAS 60092-510;

          2011年,IEC發布了岸電插接件國際標準IEC 62613;

          2012年,IEC/ISO/IEEE聯合發布了糾正和集成的高壓岸電系統總體技術的標準IEC/ISO/IEEE 80005-1;

          2016年,發布了岸電系統通信協議、數據交互等方面的技術標準IEC/ISO/IEEE 80005-2。

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          IEC標準相關內容


          國內技術標準制定緊跟國際標準步伐。2014年,全國電力電子標準化技術委員會參照IEC 62613-2011標準先后制定《高壓岸電連接系統用插頭插座》(GB/ T30845.1-2014)、《高壓岸電連接系統用插頭插座互換》(GB/T30845.2-2014)。同時,交通運輸部根據實際港口岸電建設狀況牽頭制定了《靠港船舶岸電系統技術條件》(GB/T 36028.1-2018)《碼頭船舶岸電設施工程技術規范》(GB/T51305-2018)。另還有行業標準和企業標準從不同方向對岸電設備進行標準化。



          岸電使用展望

          在岸電的推進過程中也存在一些問題。比如具備受電設施的船舶數量少,港口初始投入高、利潤率低,岸電使用的經濟性不高,接口標準不統一,船舶改造成本高等問題。針對以上問題,相關部門也針對性的出臺了相關政策。比如給予碼頭、船舶所有者或運營者一定的岸電改造補貼,采用優惠電價,修改相關技術規則要求部分類型船舶強制安裝岸電設備,細化接口標準。

          在可預見的未來內,氫動力,氫燃料電池動力,鋰電池動力都不會成為主流的推進動力。LNG動力即使成為主流推進動力,也不能實現靠泊后的零碳排放目的。因此,靠泊期間實現零碳排放,岸電是可行的方案。在國內和內河航行的部分船舶,已有新修訂的技術檢驗規則對岸電安裝進行要求,但由于制造、改裝周期的限制,具有受電設備的船舶還需經過幾年時間才能大量運營,這是未來岸電配套廠家的紅利期,也是后續海事部門監管的新內容。經過近幾年大力推廣建設港口岸基供電基礎設施,陸地的岸電建設已基本完成。隨著硬件設施的全面推廣,相信幾年后中國的綠色港口愿景必將實現。



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