靠岸船舶供电系统的改造.docx

靠岸船舶供电系统的改造专家点评青岛港招商局国际集装箱码头有限公司成立于2004年2月，是招商局国际在全国港口网络中的重要战略节点。招商局国际集装箱码头位于青岛前湾南港区，毗邻保税区，码头岸线长度为2272米，有八个泊位，目前配有14台65t-65m岸边集装箱起重机，33台轨道式集装箱门式起重机和88万平方米集装箱堆场，年吞吐能力达250万标箱和件杂货60万吨。作为一个大型现代化集装箱专业码头，如果码头达产运营，每年将会靠泊大量船舶。船舶在港期间由于辅机的持续运行，排放大量的污染物，污染港区环境。国外一些港口为减少船舶污染物排放，已经禁止船舶在停靠码头期间使用船舶辅机，而代之以码头岸电系统。为落实科学发展观，建设绿色港口，降低能源消耗、减少排放，青岛港招商局国际集装箱码头有限公司大胆创新，实施了船舶接岸电节能减排项目，这是公司在发展过程中，主动承担社会责任、做好节能减排工作的具体体现。该项目虽然只用于内支线集装箱船舶，具有一定的局限性,但其节能减排理念先进,具有创新性，是我国港口靠泊船舶使用岸电的有益尝试，在交通运输行业有典型的示范作用。该项目节能减排效果明显，值得国内港口企业结合自身特点，参考应用。经验材料项目实施单位：青岛港招商局国际集装箱码头有限公司1概况青岛港招商局国际集装箱码头有限公司（以下称青岛港招商局码头）成立于2004年2月，负责运营集装箱码头业务。招商局青岛公司隶属于招商局集团的旗舰子公司一一招商局国际有限公司。作为招商局国际在全国港口网络中的重要战略节点，该公司为青岛港航事业的发展，为做强做大青岛港，使之建设成为东北亚航运中心发挥了积极作用。青岛港招商局码头位于青岛前湾南港区，毗邻保税区，港区面积为1.65平方公里，码头岸线长度为2272米，有八个泊位，目前配有14台65t-65m岸边集装箱起重机，33台轨道式集装箱门式起重机和88万平方米集装箱堆场。目前，青岛港招商局码头已建成投产三个10万吨级集装箱泊位（1#、2#、3#泊位）、两个3万吨级多用途泊位，另外两个5万吨级多用途泊位预计于2010年底建成投产使用，届时该公司年吞吐能力达250万TEU和件杂货60万吨。作为一个年耗能量在2万吨标准煤以上的大型现代化集装箱专业码头，青岛港招商局码头十分重视港口节能减排工作，在码头设计时就深入贯彻节能减排理念，全部选用了轨道式集装箱门式起重机，使该公司的能源利用效率走到了全国港口前列，避免了走“先浪费、后治理”的老路子。为进一步做好节能减排工作，达到节约能源、创造效益，减少污染物排放,保护城市环境的目的，青岛港招商局码头实施了船舶接岸电节能减排项目，这是公司在发展过程中，主动承担社会责任、做好节能减排工作的具体体现，也是建设“绿色港口”、落实科学发展观的一项重要举措。该项目的实施是我国港口靠泊船舶使用岸电的有益尝试，在交通运输行业有典型的示范作用。2基本原理2.1 需求分析船舶靠港时通常采用船舶辅机发电，来满足船舶用电需求。辅机在工作过程中排放大量污染物，主要成分是二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOX）和硫氧化物(SOx),对周边环境造成污染。国际海事组织(IMO)研究数据表明：全球以柴油为动力的船舶每年向大气排放NOX和SOX数千万吨，污染十分严重；另外，全球海运所排放的C02的绝对数量很大，所排放的C02总量已超过许多京都议定书所列国家每年温室气体的排放量；同时，据资料显示，船舶在港使用辅机产生的噪声也会对环境造成污染。目前，国际一些先进港口已经采用陆地的电源对靠港船舶供电，实施效果良好。以美国洛杉矶港为例，由于采用船舶接岸电技术，有效减少了NOx、SOX和可吸入颗粒物的排放量。2006年5月8日欧盟委员会通过了法案2006/339/EC,提出欧盟港口靠泊船舶使用岸电。国内的一些大型港口也开展了类似的探索，以促进港口节能减排工作。另外，从船舶业主角度来看，能源紧缺造成的国际原油价格的不断攀升也使得靠港船舶使用燃油发电的成本不断升高，如果使用岸电技术，船舶靠港的运营成本会有所降低。原交通部2004年4月颁布港口经营管理规定中也提到了港口区域内应为船舶提供岸电等服务，为船舶提供岸电，将成为绿色生态型港口发展的趋势。青岛港招商局码头地处风景优美的旅游城市，当地政府对减排要求较高。作为一个大型集装箱专业码头，一旦达产运营，每年到港船舶数以百计，造成停靠期间排放污染造成的影响较大，需要进行有效治理。在该码头实施船舶接岸电改造项目，既是满足当地政府减排要求，也是建设“绿色港口”和提高码头竞争力的需要。2.2 功能目标为落实科学发展观，深入贯彻国家、交通运输部关于节能减排的相关要求，青岛港招商局码头针对招商局内支线船舶供电系统，结合自身供电系统实际情况,根据理论研究、现场勘探以及与几家船东交流的结果，制定了以下功能目标：(1)在码头设置岸电系统，保证船舶在靠泊码头后能够完全使用码头提供的岸电电源，减少码头停靠船舶期间辅机运行造成的大气污染物排放。(2)为靠港船舶提供相对价廉、高效能源，减少船公司的燃油消耗，降低靠港船舶在港期间运营成本，提高码头的竞争力。-380V图1岸电电路图2.3 工作思路青岛港招商局码头采用三相四线制380V50Hz交流电制，而靠港船舶由于来自不同国家，使用的供电电制也会有区别，其中国内一些船舶，例如招商局内支线船舶使用三相三线制380V50Hz交流电制，其他国家多以三相三线制440V60Hz交流电制为主。对于采用380V50Hz交流电制的国内船舶，由于与港区电制相同，可以由码头配电装置直接对船舶提供岸电；而另外一些船舶（主要是外轮）采用440V60Hz交流电制，由于与港区电制有所不同，需要安装可以调节电压的大功率变频装置，提供440V60Hz交流电制，方可满足对国外船舶供电的要求。青岛港招商局码头能够靠泊10万吨级以下多种船型。各类船舶供电容量差别较大，如要满足大型船舶供电要求，码头岸电系统需做较大改造。鉴于船舶接岸电需要考虑码头供电系统电制与靠港船舶电制的匹配性以及满足不同船舶供电容量的要求，结合码头目前运营过程中，靠泊船舶的需求，青岛港招商局码头决定首先完成5000吨级内支线集装箱船舶接岸电的改造任务,进行初步尝试；其他船舶的接岸电要求，待条件成熟时，再加以考虑。为满足5000吨级内支线集装箱船舶接岸电的要求，需确定岸电供电系统供电接点数量、安装位置、供电容量、馈出线等，同时需要考虑以下几点：（1）对于岸电箱的改造，要考虑安全性与方便性;（2）插接设备的选用，既要考虑能够保证船用电与岸电相序的一致性，又要有效的防止断电，同时适应码头高温、高湿、高腐蚀性等恶劣的环境；（3）加装计量电表，对靠港船舶接用岸电情况准确计量，便于结算。改造后的岸电电路图如图1所示。3实施方案青岛港招商局码头全部建成后有七个泊位，本次船舶岸电节能减排项目是在1#、2#两个已建成10万吨级集装箱泊位上进行改造实施，见图2。1#、2#泊位岸线长790m,共设两个岸电接电箱（见图3）为停靠船舶图2码头平面布置图供电。两个岸电箱分别布置在1、2号泊位的中部，间隔约40Om能够满足靠岸船舶接引电源的需要。两个岸电箱电源分别由码头9号和8号变电所供电，供电电压采用380V50Hz,岸上供电距离约450m,船舶用电容量按200A设计。箱内安装带相序检测的200A、100A、63A接插装置各一套（见图4）,每套接插装置设有保护断路器，作为短路保护和操作人员接插电源时的隔离电器装置。另外，箱内还安装了一个电度表对船舶用电进行计量。岸上供电电缆采用YJV22-3*150÷l*70,电缆沿电缆沟敷设。岸电箱上还设有船上电缆的固定装置，能够起到防止接电插座受电缆拉力脱落而发生供电事故，也能够保护电缆，以免外皮破损发生短路故障。图4带相序检测接插装置3.2主要的实施措施和解决的关键问题（1）岸电箱与船上供电系统的接口方式改造后的岸电箱采用相序检测插头取代之前的接线端子。这种插头可以指示三相电流的旋转方向，即能保证船上系统用电与岸电系统相序的一致性，又能有效地防止断电，能够适应码头高温、高湿、高腐蚀性等恶劣的环境，空间稳定性和抗腐蚀性也都得到很大提高。（2）对于岸电箱的改造原有码头检修箱的设计标准适用于交流380V50Hz,440V60Hz和单相交流220V以下及直流220V以下的电压等级，所以在这次改造中，不必对岸电箱体进行更换。另外加装了计量电表，能够对靠港船舶接用岸电进行计量。（3）供电容量青岛港招商局码头岸电容量充裕，1、2号码头设有9号和8号变电所，能够满足为船舶提供岸电的需要。对码头岸电箱的供电容量，根据公司现有运营船舶的实际情况，确定每个岸电箱按200A供电容量进行设计，并以此来选择配电装置、连接电缆、插头插座等。3.3关键技术与创新点（1）充分利用码头现有高效、清洁能源，提高能源利用效率，减少排放。（2）采用相序检测插接装置，可以指示三相电流的旋转方向，保证船上系统用电与岸电系统相序的一致性。4主要措施该项目的顺利实施需要有技术措施、管理措施和后期保障措施做支撑。（1）采用高品质的设备和材料针对船用电要求可靠性较高的情况，在项目设计时，设备和材料选用了国际知名品牌或其在国内的合资产品，以此保证岸电上船电源的高可靠性。（2）选用带相序显示的接口设备供电系统对电源相序有严格要求，选用相序检测插头作为接插装置，保证相序一致。（3）选配电压和频率针对招商局内支线船船上供电系统采用380V50Hz交流电源的实际情况，与港区电制一致，可以由码头配电装置直接对船舶提供岸电。（4）对岸电箱进行技术改造利用原有岸电箱，将接线端子改为带相序检测的检插装置，并加装电缆固定装置。（5）选择合理的供电容量根据具体来港船舶情况，确定接线箱配置供电容量为200A、IOoA、63A接插装置各一套。4.2 管理措施（1）成立专门工作小组，确保项目从设计、施工到投用的高质量实施。（2）制定相关管理制度，下达安全运行考核指标，对船岸电系统运行情况进行管理与考核，并制定相应的奖励与惩罚措施。（3）适时与用电方签订相关协议，明确双方责任内容与范围。4.3 后期保障措施对船舶岸电系统进行专业化管理。公司根据船舶岸电系统的管理需要，责成主管部门对船岸电系统进行专业化管理工作，保证船舶岸电系统的安全可靠运行。对船舶岸电系统安排专人，进行定期与不定期巡测工作，发现故障及时进行处理，确保船岸电系统安全、可靠运行，达到节能减排目的。依法管理和使用船岸电系统，与用电方明确倒闸和接电程序，确保供电与用电安全。对船岸电系统运行使用情况进行定期评估，根据需方情况适时进行调整和改造，确保船岸电系统安全和适用。5项目成效5.1社会效益青岛港招商局码头岸电供电系统改造后，在招商局内支线船舶上应用了一年多，取得了良好的效果。按照青岛港招商局码头提供的统计数据：招商局内支线船舶一年航次为180班，每次在港停泊时间约8小时，每小时辅机耗油为0.02吨，累计每年辅机耗油为28.8吨。通过折算，燃烧28.8吨柴油,需排放91.3吨Co2、0.115吨SOX、1.53吨NOX,数量可观。如果将青岛港招商局码头的七个泊位全部进行岸电改造，并且假定码头满足负荷运行，粗略估算，港区船舶在港区期间每年将减排913吨CO2、1.15吨SoX、15.3吨NOX,对港区环境改善将起到重要作用。如果此项技术在全国加以推广，按全国有IooO个万吨级以上泊位采用了岸电技术，港区船舶在港区期间每年将减排1.3万吨Co2、160吨SOX、2200吨NOX,其减排效益十分可观。由此可见,通过实施该项目，可以缓解船舶在港期间对港区大气环境的影响，有效改善区域环境，为保护青岛的碧海蓝天，对节能减排工作做出了积极贡献。5.2经济效益实施青岛港招商局码头船舶接岸电节能减排项目收到了良好的节能效果和经济效益。相比于柴油机发电，船舶停泊一次（按停泊时间平均8小时计算），需要燃料资金：0.02吨/小时*8小时*6300元/吨=IOO8元；接用岸电后，船舶停泊一次需要用电500千瓦时，按0.8元/千瓦时计算，需要400元；两者相比，接用岸电将节省资金600元左右。按招商局内支线一年航次180班计，将能节省IO万余元燃料费，能够有效降低生产成本。