论文部分内容阅读
【摘要】：介绍了岸电电源系统的发展意义、技术定义以及系统组成。
【关键词】：岸电系统；污染；变频电源；电缆连接
1 引言
通常船舶采用燃油供电方式，这种供电方式不仅受船舶自身设备质量、规模、品质等局限性影响，燃油利用率不高、损耗严重，且船舶柴油发电机产生过量电能不能储存，消耗了大量的能源，造成了能源的浪费，也对港口环境造成巨大的破坏。
船用岸电供电技术是在船舶停靠码头时停止使用船上的柴油发电机，而采用由码头的电源系统向船舶供电。船用岸电供电技术的应用，可以消除靠港船舶的废气排放，可以消除靠港船舶自备发电机的噪音污染，可以节约船舶靠港期间的供电成本。
2 发展岸电电源系统的意义
2.1 什么是岸电，为什么要上岸电
岸电系统能够在船舶靠泊停港期间，将船舶上的供电电源由发电机转移到陆地电源，从而减少船舶发电机使用，它能减少废气排放，实现以电代油、节能减排的目的。大型船舶特别是邮轮和集装箱船在靠港时通常使用重油。重油在燃烧过程中产生大量硫化物、氮氧化物及悬浮颗粒物，对周边环境造成污染。
目前，岸用电源推广最好的美国洛杉矶港码头，其主要原因就是周边居民抗议，船舶靠岸后排放废气严重污染周边环境。洛杉矶港估计一艘3MVA的集装箱船停靠1天的污染物排放量在使用岸用电源的前后对比如下：
2.2 国内部分地区已出台的相关办法及优惠政策
2012年交通部提出对新建港口船舶岸电设施的要求；
2013年中国船级社增加了船舶高压岸电装置的入级检验技术要求；
2014年9月，深圳出台《深圳市港口、船舶岸电设施和船用低硫油补贴资金管理暂行办法》，鼓励船舶使用岸电或低硫油，以减少碳排放；
2015年《船舶与港口污染防治专项行动实施方案（2015‐2020年）》；
2015年6月1日，《上海港船舶污染防治办法》正式实施，相比从前新增了防治船舶大气和噪声污染的规定，要求船舶靠港必须使用岸电；
2016年8月，交通部发布《交通运输部办公厅关于做好2017年度中央财政奖励资金支持靠港船舶使用岸电项目申请工作的预通知》 中明确了截止到2018年完成项目奖励的补贴额度及申请办法。
3 岸电技术定义及供电模式
船舶岸电技术是指允许装有特殊设备的船舶在泊位期间接入码头陆地侧的电网， 从岸上获得其水泵、通信、通风、照明和其他设施所需的电力，从而关闭自身的柴油发电机，减少废气的排放量。国际上许多港口管理部门规定船舶靠港必须使用岸电。这样既节能减排，又有效降低硫化物、氮氧化合物以及噪声等污染，减少温室气体的排放。
船舶供电系统主要有三相交流400 V /50 Hz、440 V /60 Hz和6. 6 kV /60 Hz三种电压等级。据中国船舶协会及中国港口资料统计，400 V /50 Hz和440 V /60 Hz两种电压等级的船舶约占我国靠港船舶的90%，而6. 6 kV /60 Hz电压等级的船舶仅占我国靠港船舶的10%。
4 岸电系统介绍
4.1 岸电电源系统的构成
岸电系统主要由供配电系统（公共电网受电系统）、变频电源系统以及电缆连接系统组成。如下图所示：
4.2 岸电电源系统分类
受国内供电电网频率的影响，岸电电源系统最核心的装置即为变频电源，根据受电船舶电压等级的不同，岸电电源系统可大致分为高压岸电系统及低压岸电系统。
1、高压岸电系统-----高压电源上船
2、低压岸电系统-----低压电源上船
4.3 岸电电源性能指标要求
为了保证岸电电源使用的安全可靠性，对整套系统的各项参数均有相应的指标要求。主要参数要求如下：
1、额定输入电压：输入电源为三相10kV/50Hz工业电源；（10kV±10%，50Hz±2%，3phase）；2、额定输出电压：三相6.6kV±5%；3、额定输出频率：60Hz（可任意转换）；4、输出频率精度及稳定性：输出频率误差≤0.05Hz；0～100%负荷变化时，输出频率不变；5、输出电压稳压率：静态<0.3%；动态小于2%；6、50%负荷突加突减时输出电压瞬间变化：<5%，并且在1.5S内恢复到额定输出电压；7、变频电源过载能力：120% 60s，200% 10s；8、输出电压波形总谐波失真度：THD≤3%。
4.4 常见岸电电源系统方案
方案一 单机方案
对于系统容量较小的场合建议采用单机方案，它具有系统简单、系统集成度高、应用成熟等特点；缺点是无备用系统，当设备出现问题时，整个系统恢复的及时性有待提高。
方案二 双机热备份方案
对于重要应用场合，为解决系统稳定性的问题，建议采用双机热备份方案。两套岸电电源系统可实现自动无扰动切换。充分保证系统稳定性、可靠性；缺点是系统成本较高。
方案三 多机热冗余并联方案
对于10000KVA以上的大容量系统要求，建议采用多机热冗余并联方案。整个系统由多台岸电电源组成。通过MCS协调控制系统实现功率均衡、负荷均衡、同步协调控制。当其中一台岸电电源系统出现问题时，通过MCS协调控制系统的控制，将其它设备的输出负荷自动提升以满足用户的需要。
5 结语：
岸电电源系统在经过近些年的发展，新型技术也在不断的进步和完善。为全球节能减排，保护自然环境做出了很大贡献。通过国家及政府部门的各项鼓励措施，我国的岸电系统也得到了飞速发展。但岸电系统的发展远不能止于此，未來还需要各项技术的进一步提高，才能使岸电系统得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1] 大连华锐重工，大连华锐重工集团港口岸电电源系统，2016.
[2] 吴振飞 叶小松，浅谈船舶岸电关键技术，2012.
[3] 张广润，SIEMENS岸电变频电源解决方案，2015.
【关键词】：岸电系统；污染；变频电源；电缆连接
1 引言
通常船舶采用燃油供电方式，这种供电方式不仅受船舶自身设备质量、规模、品质等局限性影响，燃油利用率不高、损耗严重，且船舶柴油发电机产生过量电能不能储存，消耗了大量的能源，造成了能源的浪费，也对港口环境造成巨大的破坏。
船用岸电供电技术是在船舶停靠码头时停止使用船上的柴油发电机，而采用由码头的电源系统向船舶供电。船用岸电供电技术的应用，可以消除靠港船舶的废气排放，可以消除靠港船舶自备发电机的噪音污染，可以节约船舶靠港期间的供电成本。
2 发展岸电电源系统的意义
2.1 什么是岸电，为什么要上岸电
岸电系统能够在船舶靠泊停港期间，将船舶上的供电电源由发电机转移到陆地电源，从而减少船舶发电机使用，它能减少废气排放，实现以电代油、节能减排的目的。大型船舶特别是邮轮和集装箱船在靠港时通常使用重油。重油在燃烧过程中产生大量硫化物、氮氧化物及悬浮颗粒物，对周边环境造成污染。
目前，岸用电源推广最好的美国洛杉矶港码头，其主要原因就是周边居民抗议，船舶靠岸后排放废气严重污染周边环境。洛杉矶港估计一艘3MVA的集装箱船停靠1天的污染物排放量在使用岸用电源的前后对比如下：
2.2 国内部分地区已出台的相关办法及优惠政策
2012年交通部提出对新建港口船舶岸电设施的要求；
2013年中国船级社增加了船舶高压岸电装置的入级检验技术要求；
2014年9月，深圳出台《深圳市港口、船舶岸电设施和船用低硫油补贴资金管理暂行办法》，鼓励船舶使用岸电或低硫油，以减少碳排放；
2015年《船舶与港口污染防治专项行动实施方案（2015‐2020年）》；
2015年6月1日，《上海港船舶污染防治办法》正式实施，相比从前新增了防治船舶大气和噪声污染的规定，要求船舶靠港必须使用岸电；
2016年8月，交通部发布《交通运输部办公厅关于做好2017年度中央财政奖励资金支持靠港船舶使用岸电项目申请工作的预通知》 中明确了截止到2018年完成项目奖励的补贴额度及申请办法。
3 岸电技术定义及供电模式
船舶岸电技术是指允许装有特殊设备的船舶在泊位期间接入码头陆地侧的电网， 从岸上获得其水泵、通信、通风、照明和其他设施所需的电力，从而关闭自身的柴油发电机，减少废气的排放量。国际上许多港口管理部门规定船舶靠港必须使用岸电。这样既节能减排，又有效降低硫化物、氮氧化合物以及噪声等污染，减少温室气体的排放。
船舶供电系统主要有三相交流400 V /50 Hz、440 V /60 Hz和6. 6 kV /60 Hz三种电压等级。据中国船舶协会及中国港口资料统计，400 V /50 Hz和440 V /60 Hz两种电压等级的船舶约占我国靠港船舶的90%，而6. 6 kV /60 Hz电压等级的船舶仅占我国靠港船舶的10%。
4 岸电系统介绍
4.1 岸电电源系统的构成
岸电系统主要由供配电系统（公共电网受电系统）、变频电源系统以及电缆连接系统组成。如下图所示：
4.2 岸电电源系统分类
受国内供电电网频率的影响，岸电电源系统最核心的装置即为变频电源，根据受电船舶电压等级的不同，岸电电源系统可大致分为高压岸电系统及低压岸电系统。
1、高压岸电系统-----高压电源上船
2、低压岸电系统-----低压电源上船
4.3 岸电电源性能指标要求
为了保证岸电电源使用的安全可靠性，对整套系统的各项参数均有相应的指标要求。主要参数要求如下：
1、额定输入电压：输入电源为三相10kV/50Hz工业电源；（10kV±10%，50Hz±2%，3phase）；2、额定输出电压：三相6.6kV±5%；3、额定输出频率：60Hz（可任意转换）；4、输出频率精度及稳定性：输出频率误差≤0.05Hz；0～100%负荷变化时，输出频率不变；5、输出电压稳压率：静态<0.3%；动态小于2%；6、50%负荷突加突减时输出电压瞬间变化：<5%，并且在1.5S内恢复到额定输出电压；7、变频电源过载能力：120% 60s，200% 10s；8、输出电压波形总谐波失真度：THD≤3%。
4.4 常见岸电电源系统方案
方案一 单机方案
对于系统容量较小的场合建议采用单机方案，它具有系统简单、系统集成度高、应用成熟等特点；缺点是无备用系统，当设备出现问题时，整个系统恢复的及时性有待提高。
方案二 双机热备份方案
对于重要应用场合，为解决系统稳定性的问题，建议采用双机热备份方案。两套岸电电源系统可实现自动无扰动切换。充分保证系统稳定性、可靠性；缺点是系统成本较高。
方案三 多机热冗余并联方案
对于10000KVA以上的大容量系统要求，建议采用多机热冗余并联方案。整个系统由多台岸电电源组成。通过MCS协调控制系统实现功率均衡、负荷均衡、同步协调控制。当其中一台岸电电源系统出现问题时，通过MCS协调控制系统的控制，将其它设备的输出负荷自动提升以满足用户的需要。
5 结语：
岸电电源系统在经过近些年的发展，新型技术也在不断的进步和完善。为全球节能减排，保护自然环境做出了很大贡献。通过国家及政府部门的各项鼓励措施，我国的岸电系统也得到了飞速发展。但岸电系统的发展远不能止于此，未來还需要各项技术的进一步提高，才能使岸电系统得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1] 大连华锐重工，大连华锐重工集团港口岸电电源系统，2016.
[2] 吴振飞 叶小松，浅谈船舶岸电关键技术，2012.
[3] 张广润，SIEMENS岸电变频电源解决方案，2015.