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【摘 要】 响应国家节能减排号召，研究一种在大水位差直立式码头为停靠的船舶提供岸基供电的装置。
【关键词】 船用岸电;大水位差;直立式码头;节能减排
1、概述
我国内河航运资源丰富，拥有大、小天然河流5800多条，河流总长43万公里，通航里程超过12万公里。
现有内河船舶约20万艘，2000多万载重吨。由于船舶在停靠码头、转向和过船闸时，柴油机处于低负荷和变负荷运行，将比正常运行排出更多的有害物。据国家环保局统计，上述长江沿线各个港口城市NOx浓度在0.05到0.15毫克/立方米之间，SOx浓度在0.04到0.10毫克/立方米之间，导致这些城市的中心城区大气环境指标接近或低于国家规定的大气质量二级标准，部分城区甚至低于三级标准。其中，船舶柴油机排出的NOx和SOx占中心城区总量的5%到7%，占港口区域总量的50%。
在目前油价不断攀升及大气污染日益严重的双重压力下，世界各国都在寻找替代燃油的清洁能源，而靠港船舶仍使用燃油发电，显得既不经济又不环保。因此，用岸电电源给停靠船舶供电取代发动机发电，已成为港口未来的发展趋势。
船舶接用岸电技术，是指船舶靠港期间，停止使用船舶上的发电机，而改用陆地电源供电。该项技术是近年来国内外港航界备受关注的一项新技术，是适应港口繁忙的营运要求、实现港口节能减排的重要技术，是建设“绿色港口”和提高码头竞争力的重要措施。
2、船用岸电装置的系统组成
岸电装置由岸电接电箱、电缆卷筒装置、导缆装置I、导缆装置II、上船电缆及插头、滑轨及滑移小车等组成，如图1所示。
图1 岸电装置组成示意图
3、船用岸电装置的工作原理
岸电接电箱安装在码头面轨道的外侧，从码头的配电房敷设一根电缆到岸电接电箱，提供岸电电源。岸电接电箱具有接线、电力传输及电能计量的功能，电能计量既能就地显示也可远程显示。岸电接电箱分两路输出，一路输送到船上给船供电，另一路用于电缆卷筒的驱动。
为了不影响码头设备的正常作业，电缆卷筒安装在码头面以下。电缆卷筒上的供电电缆首先由导缆装置I引出码头面，再由导缆装置II导向，端部插头固定在滑移小车上。滑移小车可沿设置在码头前沿的滑移轨道上下移动。考虑到大水位差码头水位落差较大，为了保证滑移小车处于理想的工位，该装置设有水位定位传感器，用于监测水位数据。滑移小车的初始位置，可根据船型及现场状况人为设定。当水位变化量达到预设值时，控制系统给出指令，电缆卷筒带动滑移小车沿滑轨上下移动来调整位置。
考虑到内河船舶型号众多，滑移小车初始设定位置可能不能满足要求，通过控制柜的面板操作又不能获得较好的视野，因此该装置还设有无线遥控系统。当停靠船舶接入岸电时，操作人员可站在受电船舶上利用无线遥控来操控滑移小车，让其调整到最合适的位置。将岸边的电缆插头从滑移小车上取出，与船上的岸电箱连接。当供电完成后，操作人员将电缆插头拔出，送还到滑移小车上的插头保护盒内。
4、主要技术参数及特点
4.1主要技术参数
安装形式固定式
适应码头大水位落差直立码头
适应船型3000～5000DWT集装箱船
输出电压380V
输出频率50HZ
岸船接口专配插头插座
防护等级IP65
4.2特点
（1）该装置无废气和噪音产生，并且比船舶发电的能耗低，节能环保;
（2）用电比烧油便宜，设备一次性投入也很低，因此经济性好、性价比高;
（3）該装置适应大水位落差，适合内河码头使用;
（4）随船位变化自动柔性收放电缆，因此适应性强、安全性高;
（5）防护等级高（IP65）适应码头恶劣水雾环境;
（6）适应码头作业环境，保证码头作业正常进行;
（7）具有远程抄表功能，便于设备的管理，且操作简单，维护量小;
5、社会效益及经济效益
5.1社会效益
（1）3000吨-5000吨集装箱船舶船上配备柴油发电机容量：两台150kW柴油发电机（包含冷藏用电）;一台40kW停泊生活用柴油发电机。停港期间平均功率消耗按200kW计。
（2）港口泊位利用率按照交通部的《港口工程技术规范》确定取值范围，取折衷值0.58，单泊位全年停靠船舶365×0.58=212天，所以1年=24h×212=5088h。
（3）单泊位年废气减排计算
根据GB20891-2007规定非道路移动机械用柴油机排气污染物排放值限每Kwh为一氧化碳（CO）3.5g，碳氢（HC）1.0g，氮氧化物（NOx）6.0g，悬浮物（PM）0.2g，烟气总量10.7g。
使用岸电后单泊位污染物
年减排：
CO：5088h×200kW×3.5g/kWh/106=3.56ton
HC：5088h×200kW×1.0g/kWh/106=1.02ton
NOx：5088h×200kW×6.0g/kWh/106=6.11ton
PM：5088h×200kW×0.2g/kWh/106=0.20ton
烟气总量：5088h×200kW×10.7g/kWh/106=10.89ton
计算可得，单泊位年减排污染物（包括CO，HC，NOx，和PM）21.78吨。
统计分析，在优先使用水电、风电、核电等绿色电力的情况下，本岸电技术成果若推广应用至全国，则全国内河港口26181个生产用码头泊位每年将减少有害物质排放57.02万吨、减少二氧化碳1625万吨，可以大大缓解船舶在港期间对港区、城市大气环境的影响，有效改善区域环境。
5.2经济效益
船供电以单泊位200kW功率计，每小时辅机耗油为0.04吨.港区对外供电属两级供电按1.2元/kWh、港口码头付给供电公司电费按1.0元/kWh计算
（1）不采用岸电技术的成本核算：
油价市场方面，据2011年度4月份市场报价，船用0#柴油整体报价稳定在7960-7990元/吨之间，国产混调180CST燃料油估价在4850-5400元/吨，考虑均值6550元/吨。
待港大型船舶每小时靠泊耗油成本：0.04吨/h×6500元/吨=260元/h
每年靠泊耗油费用为260元/h×5088h/10000=132.3万元
（2）采用岸电技术的成本核算（单泊位）：
待港大型船舶每年靠泊耗电成本：
5088h×200kw×1.2元/kWh/10000=122.1万元
（3）港口核算（单泊位）：
船舶每年节约总成本合计：132.3-122.1=10.2万元
港务公司单泊位每年用电管理收入合计：
200×5088×（1.2-1.0）=20.3万元
6、结束语
综上可知，船用岸电装置应用前景广阔，若能够在内河沿岸港口加以推广应用，将产生积极的社会效益及经济效益。
参考文献：
[1]马涛，王金全，金伟一，李建科.聚低压船舶岸电系统方案研究
[2]李研，丁建兴，李晓燕.舰船岸电低压配电系统接地型式分析
[3]崔亚欣，孙永涛.高压岸电上船及其关键技术研究
【关键词】 船用岸电;大水位差;直立式码头;节能减排
1、概述
我国内河航运资源丰富，拥有大、小天然河流5800多条，河流总长43万公里，通航里程超过12万公里。
现有内河船舶约20万艘，2000多万载重吨。由于船舶在停靠码头、转向和过船闸时，柴油机处于低负荷和变负荷运行，将比正常运行排出更多的有害物。据国家环保局统计，上述长江沿线各个港口城市NOx浓度在0.05到0.15毫克/立方米之间，SOx浓度在0.04到0.10毫克/立方米之间，导致这些城市的中心城区大气环境指标接近或低于国家规定的大气质量二级标准，部分城区甚至低于三级标准。其中，船舶柴油机排出的NOx和SOx占中心城区总量的5%到7%，占港口区域总量的50%。
在目前油价不断攀升及大气污染日益严重的双重压力下，世界各国都在寻找替代燃油的清洁能源，而靠港船舶仍使用燃油发电，显得既不经济又不环保。因此，用岸电电源给停靠船舶供电取代发动机发电，已成为港口未来的发展趋势。
船舶接用岸电技术，是指船舶靠港期间，停止使用船舶上的发电机，而改用陆地电源供电。该项技术是近年来国内外港航界备受关注的一项新技术，是适应港口繁忙的营运要求、实现港口节能减排的重要技术，是建设“绿色港口”和提高码头竞争力的重要措施。
2、船用岸电装置的系统组成
岸电装置由岸电接电箱、电缆卷筒装置、导缆装置I、导缆装置II、上船电缆及插头、滑轨及滑移小车等组成，如图1所示。
图1 岸电装置组成示意图
3、船用岸电装置的工作原理
岸电接电箱安装在码头面轨道的外侧，从码头的配电房敷设一根电缆到岸电接电箱，提供岸电电源。岸电接电箱具有接线、电力传输及电能计量的功能，电能计量既能就地显示也可远程显示。岸电接电箱分两路输出，一路输送到船上给船供电，另一路用于电缆卷筒的驱动。
为了不影响码头设备的正常作业，电缆卷筒安装在码头面以下。电缆卷筒上的供电电缆首先由导缆装置I引出码头面，再由导缆装置II导向，端部插头固定在滑移小车上。滑移小车可沿设置在码头前沿的滑移轨道上下移动。考虑到大水位差码头水位落差较大，为了保证滑移小车处于理想的工位，该装置设有水位定位传感器，用于监测水位数据。滑移小车的初始位置，可根据船型及现场状况人为设定。当水位变化量达到预设值时，控制系统给出指令，电缆卷筒带动滑移小车沿滑轨上下移动来调整位置。
考虑到内河船舶型号众多，滑移小车初始设定位置可能不能满足要求，通过控制柜的面板操作又不能获得较好的视野，因此该装置还设有无线遥控系统。当停靠船舶接入岸电时，操作人员可站在受电船舶上利用无线遥控来操控滑移小车，让其调整到最合适的位置。将岸边的电缆插头从滑移小车上取出，与船上的岸电箱连接。当供电完成后，操作人员将电缆插头拔出，送还到滑移小车上的插头保护盒内。
4、主要技术参数及特点
4.1主要技术参数
安装形式固定式
适应码头大水位落差直立码头
适应船型3000～5000DWT集装箱船
输出电压380V
输出频率50HZ
岸船接口专配插头插座
防护等级IP65
4.2特点
（1）该装置无废气和噪音产生，并且比船舶发电的能耗低，节能环保;
（2）用电比烧油便宜，设备一次性投入也很低，因此经济性好、性价比高;
（3）該装置适应大水位落差，适合内河码头使用;
（4）随船位变化自动柔性收放电缆，因此适应性强、安全性高;
（5）防护等级高（IP65）适应码头恶劣水雾环境;
（6）适应码头作业环境，保证码头作业正常进行;
（7）具有远程抄表功能，便于设备的管理，且操作简单，维护量小;
5、社会效益及经济效益
5.1社会效益
（1）3000吨-5000吨集装箱船舶船上配备柴油发电机容量：两台150kW柴油发电机（包含冷藏用电）;一台40kW停泊生活用柴油发电机。停港期间平均功率消耗按200kW计。
（2）港口泊位利用率按照交通部的《港口工程技术规范》确定取值范围，取折衷值0.58，单泊位全年停靠船舶365×0.58=212天，所以1年=24h×212=5088h。
（3）单泊位年废气减排计算
根据GB20891-2007规定非道路移动机械用柴油机排气污染物排放值限每Kwh为一氧化碳（CO）3.5g，碳氢（HC）1.0g，氮氧化物（NOx）6.0g，悬浮物（PM）0.2g，烟气总量10.7g。
使用岸电后单泊位污染物
年减排：
CO：5088h×200kW×3.5g/kWh/106=3.56ton
HC：5088h×200kW×1.0g/kWh/106=1.02ton
NOx：5088h×200kW×6.0g/kWh/106=6.11ton
PM：5088h×200kW×0.2g/kWh/106=0.20ton
烟气总量：5088h×200kW×10.7g/kWh/106=10.89ton
计算可得，单泊位年减排污染物（包括CO，HC，NOx，和PM）21.78吨。
统计分析，在优先使用水电、风电、核电等绿色电力的情况下，本岸电技术成果若推广应用至全国，则全国内河港口26181个生产用码头泊位每年将减少有害物质排放57.02万吨、减少二氧化碳1625万吨，可以大大缓解船舶在港期间对港区、城市大气环境的影响，有效改善区域环境。
5.2经济效益
船供电以单泊位200kW功率计，每小时辅机耗油为0.04吨.港区对外供电属两级供电按1.2元/kWh、港口码头付给供电公司电费按1.0元/kWh计算
（1）不采用岸电技术的成本核算：
油价市场方面，据2011年度4月份市场报价，船用0#柴油整体报价稳定在7960-7990元/吨之间，国产混调180CST燃料油估价在4850-5400元/吨，考虑均值6550元/吨。
待港大型船舶每小时靠泊耗油成本：0.04吨/h×6500元/吨=260元/h
每年靠泊耗油费用为260元/h×5088h/10000=132.3万元
（2）采用岸电技术的成本核算（单泊位）：
待港大型船舶每年靠泊耗电成本：
5088h×200kw×1.2元/kWh/10000=122.1万元
（3）港口核算（单泊位）：
船舶每年节约总成本合计：132.3-122.1=10.2万元
港务公司单泊位每年用电管理收入合计：
200×5088×（1.2-1.0）=20.3万元
6、结束语
综上可知，船用岸电装置应用前景广阔，若能够在内河沿岸港口加以推广应用，将产生积极的社会效益及经济效益。
参考文献：
[1]马涛，王金全，金伟一，李建科.聚低压船舶岸电系统方案研究
[2]李研，丁建兴，李晓燕.舰船岸电低压配电系统接地型式分析
[3]崔亚欣，孙永涛.高压岸电上船及其关键技术研究