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    淺談港口發展岸電技術的效益研究

    發布時間: 2020-06-09  點擊次數: 437次

    摘 要: 隨著可持續發展戰略的不斷深化,各地對于節能環保工作的重視程度越來越高,并結合所在區域特點落實了一系列的節能環保措施,意在提升自身發展的可持續性,而岸電技術就是在這種情況下誕生的,在港口城市當中對岸電技術加強應用,能夠使船舶靠岸期間的污染問題得到有效的控制,這對于港口環境問題的具有積極作用。因此,本文圍繞港口發展岸電技術的效益研究及應用進行討論,對落實該項技術的綜合效益進行研究和分析,并對其應用展開相關論述,希望能夠對岸電技術的有效推廣和應用提供一定的支持。
     
    關鍵詞: 港口;岸電技術;效益研究;應用
     
    0 引 言
    隨著經濟的發展,國家海上貿易日漸頻繁,在推動國家經濟發展的同時,也帶來了一定的環境問題,而為了使這種問題得到有效的改善,港口岸電技術應運而生,其主要是在船舶進入港口停放期間使用岸上電源進行供電,使船舶的照明、通風、通訊以及泵組等用電需求得到有效滿足,這樣能夠有效減少船舶輔機燃油發電造成的污染物排放,對于港口生態環境的保護具有積極的作用,能夠為綠色港口建設目標的實現奠定堅實的基礎。因此,有必要針對相關內容進行深入的研究。
     
    1 淺析港口岸電技術
    所謂的岸電技術,就是在船舶進入港口以后,停止自帶發動機的應用,接入陸地電源,利用陸地電源對船舶當中的各項用電需求加以滿足,而該項技術的應用主要是由岸電系統作為支撐的,該系統由兩部分構成,分別為港口供電系統以及船舶變電系統,港口供電系統的電源通過變壓、變頻,實現輸入供電的轉化從而滿足船舶的電源需求,具體需要通過輸送棧橋以及電纜溝等設施,在港口進行高壓電纜的敷設,并使用高壓接線箱與船舶進行連接,經過船載變電站進行變壓處理以后,實現船舶的有效供電。而港口在發展岸電技術的過程中需要對相關改造工作加以落實,首先,要對港口進行電力增容建設,確保港口能夠具有較高的功率裕度;其次,要對功率較高的變頻電源進行裝設,以此來滿足多種用電需求;再次,要對港口布局進行合理規劃,對岸電電接點進行科學的設置,保證高低變壓、變頻系統的位置能夠具有較高的合理性,盡可能的縮短電纜距離,達到降低成本投入,提升經濟效益的目的 。
     
    高壓船舶-高壓岸電/60Hz 直接供電方案,電網電壓經變電站降至 6~20kV,由碼頭岸電接電箱接岸電上船,上船后可直接切換至船舶配電系統并向船舶供電。國內尚未有港口岸電應用類似方案,及港口發展岸電技術的效益研究。
     
    2 港口發展岸電技術的效益研究
    2.1 環境效益
    港口在大力發展岸電技術以后,船舶靠港停泊以后可以對該項技術進行使用,進而減少燃油污染,使大氣污染物排放得到有效的控制,這對于港口環境保護具有非常積極的作用。例如,連云港 59 號泊位,作為“中韓之星”號客滾船的主要??课?在應用岸電技術以,該船靠港停泊期間主要通過輔機對船上的各項用電需求加以滿足,包括照明、通信、加熱、空調以及冷藏等。而該船的輔機共有三臺,功率為880kW,需要根據船上用電需求,確定開啟臺數,每年該船在連云港當中的停泊時間約為 2000h,年用電量為 100 萬 kWh,停泊期間的油料消耗約為 790t,其中包括輕油 164t、重油626t。而在應用岸電技術以后,該船靠港以后的一切電力消耗,均由岸電系統提供,不再需要輔機運行供電,各種污染物排放量大大減少,其中二氧化硫排放減少了 65t,一氧化碳排放減少了 2440t,而氮氧化物排放減少 70t,除此之外,利用岸電技術,還能減少船舶的發電機噪聲,使港口的空氣環境和聲環境都能得到很大的改善,因此,港口對岸電技術進行大力的發展具有良好的環境效益。
    2.2 經濟效益
    對于港口來說,發展岸電技術以后,其可以將船舶用油和用電之間的差價作為主要經濟收益,例如,連云港針對 59號泊位實施岸電技術改造,其投資主要分為兩部分,一部分是港口岸電設備投資,共計投入 500 萬元,而另一部分是船上設備投資,投入資金為 200 萬元,在項目完成建設以后,港口在電力企業購電為 0.8 元/kWh,而船舶的岸電使用價格為1.8 元/kWh,每周“中韓之星”號會在港口停泊 2 次,每次岸電使用量約為 1 萬 KWh,每年對岸電的使用量大約在 100 萬kWh,如果在改造之,按照年停留時間 2000 計算,其年??坑土舷臑?790t,包括 626 重油和 164 輕油,其中重油按4600 元/t 計算,輕油按 7000 元/t 計算,該船每年停港燃油消耗就需要大約 400 萬元。而在使用岸電技術以后,該船使用的岸電約為 100 萬 kWh,但購電成本僅有 180 萬元,與原有的燃油輔機發電相比,每年可減少 220 萬元的燃油消耗,通過計算可以發現,在該船上的設備投資每年能夠達到 55%的收益率,其經濟效益非常的可觀 。
     
    3 應用港口岸電技術的注意事項
    首先,由于各國家和地區之間在供電的頻率和電壓方面都會具有一定的差異,且船舶的噸位和類型不同其在供電的頻率、電壓和容量等方面的需求也會存在很大的不同,因此,港口在發展岸電技術的過程中,應該結合泊位的性質以及船舶的噸位,對岸電系統標準進行科學的設置,這樣才能確保岸電技術的有效應用。如果在應用岸電技術的過程中缺乏標準,或者是標準設置不一致,容易使港口岸電供應出現很大的局限性,無法對所有船舶的靠港用電需求加以滿足,而國內港口在岸電設備方面,目只能為一些特定的船舶或公司提供服務,還需要對其通用性進行不斷的提升,只有如此,才能將岸電技術的綜合效益充分的發揮出來 [4] 。
    此外,隨著航運事業的發展,船舶噸位也在不斷提升,運行電力需求也越來越大,而為了使舶的用電需求得到有效的滿足,在應用岸電技術的過程中,不僅要考慮船舶的噸位,還要對多船同時用電的情況進行考慮,以此為基礎,對岸電容量進行科學的設置。而針對不同噸位及型號的船舶,需要在岸電系統當中落實變壓和變頻技術,同時,還要從電氣連線方式、岸電并網方式以及繼電保護配置等方面入手,對岸電技術的適普性進行不斷的提升,以此來提升岸電技術的應用效果 。
    其次,國家應該通過行政法規的頒布,對港口岸電技術的應用進行強制執行,因為對靠港船舶使用岸電,與船東和港口的利益具有密切的關聯,不僅需要對國內船舶實施改裝,還需要對??吭诟劭诘拇奥鋵嵪嚓P標準,各項操作影響范圍較為廣泛,因此,只有通過立法的方式才能使該項技術得到全面的落實。
    再次,需要對岸電技術應用為航運企業以及港口帶來的成本投入問題進行全面的考慮,將港口建設及運營管理期間的配套政策問題有效解決,根據調查發現,對單個碼頭泊位進行岸電技術應用,其投資一般需要 200-3000 萬元左右,而在船舶設施方面的改造也需要投入 200-1600 萬元,但這些投資主要收益體現在社會和環境等方面,在經濟收益方面具有較長回收期,因此, 部門應該從政策和資金方面給各方主體相應的支持,由 部門主導,對稅務部門、供電部門、船公司以及港口之間的利益關系進行有效的協調,為岸電技術的廣泛應用奠定堅實的基礎 。
    后,要對岸電設備的布局加強緊湊化研究,由于供電設備容量較大,在對港口岸電進行設計的過程中,要保證供電設備的設置在不影響港口運行的情況下,對船舶的用電需求進行有效的滿足,具體需要考慮移動式設備或者是隱蔽布置,使其空間占用能夠得到有效的控制。此外,要對船岸交互技術加強研究,在靠港船舶進行岸電連接的過程中,應該滿足安全、穩定和快速的技術需求,而該項技術的實現需要對繼電保護方式、連接電纜以及接地方式進行深入的研究,但目我國柔性電纜技術的研究還處在初期階段,且在繼電保護和接地方式等方面的技術標準還不夠統一,還需要針對相關技術進行深入的研究,以此來推動岸電技術的廣泛應用。
     
    4 安科瑞船舶岸電收費運營云平臺
    安科瑞Acrelcloud-9000船舶岸電收費運營云平臺通過物聯網技術對接入系統的計量儀表ADW300,監測充電設備站點和各個充電箱的運行和充電過程,同時對各類故障如充電機過溫保護、充電輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警;用戶通過支付寶小程序掃描二維碼,進行支付后,系統發起充電請求,控制儀表對應的操控機構,對充電樁完成充電過程。
    充電設備通過加裝物聯網儀表,配合加密技術和秘鑰分發技術,基于TCP/IP的數據交互協議,與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電運營的所有功能,包括財務管理、變壓器監控和運營分析等功能。
    4.1平臺結構
     
    4.2平臺主要功能
    1) 資源管理
    充電站檔案管理,充電樁檔案管理,用戶檔案管理,充電樁運行監測,充電樁異常交易監測
    2) 用戶管理
    用戶注冊,用戶登錄,用戶帳戶管理,消息管理
    3) 實時監控
    對平臺連接的所有充電站和充電箱狀態進行監視,發生異常情況時可通過APP、短信及時向運營人員發出報警信號,及時消除火災隱患。
    4) 交易管理
    平臺為運營方提供充電價格策略管理,訂單管理,賬戶交易記錄,營收和財務相關報表。
    5) 充電服務
    可通過軟件搜索附近充電設施,查看充電樁設施,并導航至可用充電樁??赏ㄟ^在線自助支付實現充電,充電結算等
    6) 小程序
    支持支付寶掃碼充電,充電賬單支付。運營商和物業管理人員均可通過小程序管理,監測充電設施狀態和充電交易情況。
    7) 運營分析
    對訂單進行數據化分析,直觀展示數據   
    4.3現場硬件配置

    1.ADW300 三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、相位角、頻率測量;電壓電流相角、電壓電流不平衡度;電壓、電流總諧波及2-31分次諧波;當月和上三月的電壓、電流、功率極值記錄;需量及實時需量、歷史需量記錄、事件記錄;支持過欠壓、過欠流、過欠功率、DI聯動等報警輸出;4時區14時段的費率設置;四象限電能,歷史電能記錄;支持Lora、NB、2G、4G通訊模式,有功電能精度0.5S、1級,無功電能精度2級。
    2.AF-GSM400-2G/4G(如需多個設備集中上傳時選配) 4G遠程無線數據采集設備,采用嵌入式設計,內嵌TCP/IP協議棧,同時采用了功能強大的微處理芯片,配合內置看門狗,性能可靠穩定。提供標準RS485數據接口,可以方便的連接RTU、PLC、工控機等設備,僅需一次性完成初始化配置,就可以完成對MODBUS設備的數據采集,并且與安科瑞服務器進行通訊。
        

     
    注:儀表型號數量按實際的單相、三相和電流規格來選擇。
     
    5 結束語
    綜上所述,對岸電技術進行大力的發展,能夠使港口環境得到有效的改善,同時還能獲得良好的經濟效益,因此,在對岸電技術進行應用的過程中,相關單位必須要對其進行深入的研究,通過綜合的分析與研究,不斷提升該項技術應用的合理性,從而將其綜合效益充分的發揮出來。
     
    參考文獻:
    [1]左強.港口船舶岸電系統技術方案研究[D].江蘇:東南大學,2016,(04):53.
    [2]時悅.港口發展岸電技術的效益研究及應用[J]
    [3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版

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