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摘要：大型船舶特别是散货船舶、油轮和集装箱船靠港时通常依靠燃烧石油制品来满足自身用电需求，在燃烧过程中会产生大量的硫化物和氮氧化物等有害气体，会对周边的环境造成污染。如果港口企业对靠港船舶提供岸电，使船舶辅机关闭，则会大大降低船舶废气的排放量，减轻对附近环境的污染。北方H港对国内外码头船舶岸电情况进行技术调研后，研究分析了船舶岸基供电系统的建设框架和实施方案。
关键词：港口码头;岸电工程;应用
1岸电工程应用背景
按照交通运输部《港口岸电布局方案》“2020年底前，实现全国主要港口和船舶排放控制区内港口50%以上已建的集装箱、客滚、邮轮、3千吨级以上客运和5万吨级以上干散货专业化泊位具备向船舶供应岸电的能力。同时，鼓励岸电需求较大、基础条件较好的港口争取实现100%的泊位岸电覆盖率。”的要求，启动港口船舶污染治理，引导进港船舶使用岸电是港口文明生态建设、实现绿色港口发展的需要，对港口可持续发展至关重要。在此背景下，H港拟对5万吨级以上干散货专业化泊位进行船舶供应岸电工程改造。
2岸电改造建设框架
根据码头运營特点和相关技术要求，该港干散货泊位建设船舶岸基供电系统及设施采用“多电制，分立式”船舶接用岸基供电系统技术方案。所谓“多电制”是指船舶岸基供电系统可为船舶提供多种制式的电制，如：400V，440，6.6KV，50HZ/60HZ等多种制式的电制。由于船舶接用岸基供电系统涉及到码头及散货船两个方面，需要分别考虑在码头和船上的岸基供电系统设备安装位置。由于在码头前沿的海侧轨道与海侧之间的距离很小，能够摆放岸电系统设备的尺寸及位置受到很多限制，同时散货船上能够安放大型岸电设备的条件也非常有限，所以一般将船舶接用岸基供电系统分成多个部分，采用所谓“分立式”设计方案。
“分立式”设计方案一般分为4个部分，由高压变频电源系统、高压接电箱、高压电缆卷车、移动变电站组成。其中高压变频电源系统及高压接电箱安装在码头岸侧，移动变电站及高压电缆卷车安装在散货船上。
高压变频电源系统（含高压变频电源，高压正弦波滤波器）安装在码头变电所配电间或专用配电房内，设备防护等级IP20，高压接电箱安装在码头海侧轨道与海侧之间，设备防护等级IP56，小型移动变电站可直接吊装在船舶上使用，设备防护等级IP56，高压电缆卷车安装在散货船上。岸上高压接电箱与船上小型移动变电站之间通过高压电缆卷车上的高压电缆连接。随船携带的岸电电缆，直接接入到船上小型移动变电站输出端，就可根据船舶上用电需求提供相应的电源。
3供电技术方案分析
3.1供电技术方案一
船舶岸电系统分别由码头前沿变配电室或堆场变电所提供AC6.0kV电源，采用容量为1250kVA的“多电制，分立式”船舶岸基供电系统。供电主系统采用独立的金属结构外壳，放置在码头前沿变配电室附近，主要包括高压6.0kV/50HZ进线开关柜，变压变频系统设备（含隔离功能），高压出线开关柜等，经过船舶岸基供电主系统变压变频后通过高压供电电缆，经电缆桥架或电缆管道敷设至码头前沿接电坑，在码头前沿接电坑内设置6.0kV/6.6kV的高压岸电接电箱，可以直接为干散货泊位靠港船舶提供高压6.0kV/50HZ和6.6kV/60HZ的岸电电源。
相应的在靠港散货船舶上应加以改造，配置高压电缆卷车和移动变电站等岸电接收装置。根据现场调查，码头前沿设置的高压岸电接电箱，可通过将码头面上原有的弃用上水栓井改建为高压岸电接电箱坑。
3.2供电技术方案二
供电方案二是在方案一的基础上，在满足基本使用要求的前提下，根据实际使用情况进行部分调整，尽量使相邻的两个泊位不同时作业。
因此，可以在相邻的两个泊位分别各设置一个高压岸电接电箱，利用一座岸电变电站，为相邻的两个泊位高压岸电接电箱供电，一套船舶岸基供电装置能分别满足两个泊位船舶岸电使用要求（两个泊位的船舶岸电不同时使用）。
3.3供电技术方案的比较
（1）方案一设4套岸电系统，1组岸电变电站对应1组高压岸电接电箱，每套岸电系统需服务于315艘船舶用电，每艘船舶按供电时间为18小时计算，每座岸电变电站需运行350天、每天运行16小时。方案二设2套岸电系统，1组岸电变电站对应1组高压岸电接电箱，每套岸电系统需供应630艘船舶用电，每艘船舶按供电时间为14小时，每座岸电变电站需运行355天、每天运行24小时。因此，可以认为方案二不能满足到港船舶全天候供电，或不能满足全部到港船舶的岸电供电需求。
（2）方案一能完全同时满足4个泊位岸电使用要求，但是初期一次性投资较大，改造项目多，实施工程量较大，相对改造工期长。方案二投资相对节省，改造项目相对少，相对工期较短。但仅能同时满足不相邻的2个泊位岸电的使用要求。对港区作业协调要求高，相邻的两个泊位不能同时使用岸电装置作业。
根据上述分析，从能同时满足4个泊位岸电使用要求的角度分析，采用方案一即采用4套船舶岸基供电设备，在4个泊位分别设置一个高压岸电接电箱，每一座岸电变电站，为一个泊位高压岸电接电箱供电，一套船舶岸基供电装置能满足一个泊位船舶岸电使用要求。
4风险分析及控制
本工程具有一次性和固定性的特点，一旦建成，难于更改，为避免各种风险给项目带来损失，需要准确识别风险因素并提出控制方案。
4.1风险分析
本工程拟解决既有散货泊位船舶岸基供电，由港口岸基供电取代船舶油料发电，可有效减轻港口地区的空气污染，实现绿色水运。属于港口配套服设施，不单独运营，无市场风险。从工程、技术方面考量，设计采用的各项技术和设备均为较为成熟的技术和设备，且港区已有示范性项目进行。从风险影响的程度和风险发生的可能性考虑，本工程属于低风险。
本工程属于港口配套服设施，从整个港区发展上来看，是有利于港口发展的，风险可接受。工程所在的港区建设运营多年，建设条件较好，风险因素可控，对工程的建设影响较小。岸电工程位于港内码头前沿，对当地居民的负面影响趋于零，社会风险较小，同时具有一定的社会效益。
4.2风险控制
根据对本工程风险因素的识别与风险等级的判断，工程存在的风险均为"低"风险，对工程构成威胁的机会较小。因此，在工程实施过程中只要予以足够的重视并采取一定措施和投入相应的资金就可以化解。实施完工后，港方应时刻关注与工程相关的风险因素，尽量规避风险的发生，一旦风险发生应及时采取措施，将风险带来的损失降低到最小限度。工程主要的风险对策是采用成熟的技术，加强技术管理，做好码头装卸、储运等环节的控制。做好设备的维护和保养，减少设备运行耗能和维修费用，降低成本。
5结论
港口岸电工程提高了能源利用效率，降低了能源消耗，极大地减少了船舶靠港废气排放。同时，工程实施后还能有效减少船方运行成本，节约燃油支出，改善船员工作休息环境，美化港区环境，提高港船两方节能减排意识，在建设节约型、环境友好型社会中以及港航共建绿色水运、低碳交通运输方面起到表率作用。同时，为我国在国际社会低排放方面争得更多的话语权，为我国树立大国负责任形象起到积极作用，具有更深层次的社会意义和示范效应。
关键词：港口码头;岸电工程;应用
1岸电工程应用背景
按照交通运输部《港口岸电布局方案》“2020年底前，实现全国主要港口和船舶排放控制区内港口50%以上已建的集装箱、客滚、邮轮、3千吨级以上客运和5万吨级以上干散货专业化泊位具备向船舶供应岸电的能力。同时，鼓励岸电需求较大、基础条件较好的港口争取实现100%的泊位岸电覆盖率。”的要求，启动港口船舶污染治理，引导进港船舶使用岸电是港口文明生态建设、实现绿色港口发展的需要，对港口可持续发展至关重要。在此背景下，H港拟对5万吨级以上干散货专业化泊位进行船舶供应岸电工程改造。
2岸电改造建设框架
根据码头运營特点和相关技术要求，该港干散货泊位建设船舶岸基供电系统及设施采用“多电制，分立式”船舶接用岸基供电系统技术方案。所谓“多电制”是指船舶岸基供电系统可为船舶提供多种制式的电制，如：400V，440，6.6KV，50HZ/60HZ等多种制式的电制。由于船舶接用岸基供电系统涉及到码头及散货船两个方面，需要分别考虑在码头和船上的岸基供电系统设备安装位置。由于在码头前沿的海侧轨道与海侧之间的距离很小，能够摆放岸电系统设备的尺寸及位置受到很多限制，同时散货船上能够安放大型岸电设备的条件也非常有限，所以一般将船舶接用岸基供电系统分成多个部分，采用所谓“分立式”设计方案。
“分立式”设计方案一般分为4个部分，由高压变频电源系统、高压接电箱、高压电缆卷车、移动变电站组成。其中高压变频电源系统及高压接电箱安装在码头岸侧，移动变电站及高压电缆卷车安装在散货船上。
高压变频电源系统（含高压变频电源，高压正弦波滤波器）安装在码头变电所配电间或专用配电房内，设备防护等级IP20，高压接电箱安装在码头海侧轨道与海侧之间，设备防护等级IP56，小型移动变电站可直接吊装在船舶上使用，设备防护等级IP56，高压电缆卷车安装在散货船上。岸上高压接电箱与船上小型移动变电站之间通过高压电缆卷车上的高压电缆连接。随船携带的岸电电缆，直接接入到船上小型移动变电站输出端，就可根据船舶上用电需求提供相应的电源。
3供电技术方案分析
3.1供电技术方案一
船舶岸电系统分别由码头前沿变配电室或堆场变电所提供AC6.0kV电源，采用容量为1250kVA的“多电制，分立式”船舶岸基供电系统。供电主系统采用独立的金属结构外壳，放置在码头前沿变配电室附近，主要包括高压6.0kV/50HZ进线开关柜，变压变频系统设备（含隔离功能），高压出线开关柜等，经过船舶岸基供电主系统变压变频后通过高压供电电缆，经电缆桥架或电缆管道敷设至码头前沿接电坑，在码头前沿接电坑内设置6.0kV/6.6kV的高压岸电接电箱，可以直接为干散货泊位靠港船舶提供高压6.0kV/50HZ和6.6kV/60HZ的岸电电源。
相应的在靠港散货船舶上应加以改造，配置高压电缆卷车和移动变电站等岸电接收装置。根据现场调查，码头前沿设置的高压岸电接电箱，可通过将码头面上原有的弃用上水栓井改建为高压岸电接电箱坑。
3.2供电技术方案二
供电方案二是在方案一的基础上，在满足基本使用要求的前提下，根据实际使用情况进行部分调整，尽量使相邻的两个泊位不同时作业。
因此，可以在相邻的两个泊位分别各设置一个高压岸电接电箱，利用一座岸电变电站，为相邻的两个泊位高压岸电接电箱供电，一套船舶岸基供电装置能分别满足两个泊位船舶岸电使用要求（两个泊位的船舶岸电不同时使用）。
3.3供电技术方案的比较
（1）方案一设4套岸电系统，1组岸电变电站对应1组高压岸电接电箱，每套岸电系统需服务于315艘船舶用电，每艘船舶按供电时间为18小时计算，每座岸电变电站需运行350天、每天运行16小时。方案二设2套岸电系统，1组岸电变电站对应1组高压岸电接电箱，每套岸电系统需供应630艘船舶用电，每艘船舶按供电时间为14小时，每座岸电变电站需运行355天、每天运行24小时。因此，可以认为方案二不能满足到港船舶全天候供电，或不能满足全部到港船舶的岸电供电需求。
（2）方案一能完全同时满足4个泊位岸电使用要求，但是初期一次性投资较大，改造项目多，实施工程量较大，相对改造工期长。方案二投资相对节省，改造项目相对少，相对工期较短。但仅能同时满足不相邻的2个泊位岸电的使用要求。对港区作业协调要求高，相邻的两个泊位不能同时使用岸电装置作业。
根据上述分析，从能同时满足4个泊位岸电使用要求的角度分析，采用方案一即采用4套船舶岸基供电设备，在4个泊位分别设置一个高压岸电接电箱，每一座岸电变电站，为一个泊位高压岸电接电箱供电，一套船舶岸基供电装置能满足一个泊位船舶岸电使用要求。
4风险分析及控制
本工程具有一次性和固定性的特点，一旦建成，难于更改，为避免各种风险给项目带来损失，需要准确识别风险因素并提出控制方案。
4.1风险分析
本工程拟解决既有散货泊位船舶岸基供电，由港口岸基供电取代船舶油料发电，可有效减轻港口地区的空气污染，实现绿色水运。属于港口配套服设施，不单独运营，无市场风险。从工程、技术方面考量，设计采用的各项技术和设备均为较为成熟的技术和设备，且港区已有示范性项目进行。从风险影响的程度和风险发生的可能性考虑，本工程属于低风险。
本工程属于港口配套服设施，从整个港区发展上来看，是有利于港口发展的，风险可接受。工程所在的港区建设运营多年，建设条件较好，风险因素可控，对工程的建设影响较小。岸电工程位于港内码头前沿，对当地居民的负面影响趋于零，社会风险较小，同时具有一定的社会效益。
4.2风险控制
根据对本工程风险因素的识别与风险等级的判断，工程存在的风险均为"低"风险，对工程构成威胁的机会较小。因此，在工程实施过程中只要予以足够的重视并采取一定措施和投入相应的资金就可以化解。实施完工后，港方应时刻关注与工程相关的风险因素，尽量规避风险的发生，一旦风险发生应及时采取措施，将风险带来的损失降低到最小限度。工程主要的风险对策是采用成熟的技术，加强技术管理，做好码头装卸、储运等环节的控制。做好设备的维护和保养，减少设备运行耗能和维修费用，降低成本。
5结论
港口岸电工程提高了能源利用效率，降低了能源消耗，极大地减少了船舶靠港废气排放。同时，工程实施后还能有效减少船方运行成本，节约燃油支出，改善船员工作休息环境，美化港区环境，提高港船两方节能减排意识，在建设节约型、环境友好型社会中以及港航共建绿色水运、低碳交通运输方面起到表率作用。同时，为我国在国际社会低排放方面争得更多的话语权，为我国树立大国负责任形象起到积极作用，具有更深层次的社会意义和示范效应。