船舶岸电供电系统建设要点

船舶岸电供电系统建设要点

夏海

舟山甬舟集装箱码头有限公司 浙江 舟山 316000

摘要：为更好地处理船舶在靠泊码头期间带来的大气污染问题，船舶岸电系统改造技术应运而生，电缆作为连接岸电和船电系统的重要设备，其作用尤为突出。本文通过比较岸电接用技术中电缆及辅助设备不同安装位置的特点，从电缆选择及岸基辅助设备布置两个方面提出最优方式，既节省了船舶岸电改造费用，又能提高岸电设备的使用效率及安全性能，解决船舶靠泊码头带来的大气污染问题。

关键词：岸电系统；电缆；布置；比较分析

引言

电力推进是目前较为先进的一种船舶推进方式，利用推进电机直接带动螺旋桨旋转，推动船舶行进。随着电机控制技术、交流变频调速技术、电力电子技术的发展，船舶电力推进的应用领域越来越广。目前，世界上各大船用设备制造商，如ABB、SIEMENS、ALSTOM等都在研发电力主推进装置及其控制系统。船舶电力推进技术正从传统的小功率、简单化、直流电力推进，向大功率、综合化、交流电力推进方面转变。

1发展船舶岸电技术的必要性

1.1船舶节能需求

岸电的使用改善了船舶发电机使用工况，让船舶在靠泊期间仍能依靠岸电能源保证部分设备的正常运行，减少了船舶电网在低负荷时柴油机组发电的工作时长，从而减少了因机械能耗而带来的非必要的损失，在很大程度上减少了能源的浪费。

1.2提高供电品质

船用机组由于容量较小，启动大负荷时对电网的冲击大，造成电网频率和电压的波动较大，供电品质一般不高；而岸网的容量较船网要大得多，电压频率较稳定，抗冲击负荷的能力强；另外，船网发电时，发电机本身交变磁场会对周围设备产生谐波干扰，发电机之间相互干扰时还会产生二次谐波干扰；一些设备甚至是重要设备广泛采用通信技术，这些谐波干扰会对通讯的稳定产生不可预测的潜在危害；岸电供电时，可通过采用高通滤波和低通滤波过滤这些浪涌脉冲，提供高品质的电能。

1.3减少港口大气污染

港口大气污染的来源之一就是船舶靠泊时依靠发电机提供能量造成的尾气污染。采用岸电后，来自发电机带来的尾气污染将得到很好地控制，是实现港口污染防治的重要举措。

2船舶岸电供电系统建设

2.1船舶岸电容量

船舶岸电容量的选择须根据靠泊后船舶电力负荷计算结果确定，通常以船舶靠港后工况所需功率为基础,为了避免用电过载，船舶岸电容量选择应留有适当冗余量。船舶用电负荷的计算方法主要有概率统计法、三类负荷系数法和聚类分析法等。船上用电设备使用次数和使用时长、需要运行的设备数量等均存在较大的不确定性,精确计算船舶用电负荷的难度较大。根据某大学“育明”号远洋教学实习船的实例分析，船舶靠港后装卸货和停泊工况负载下的工作概率和功率统计计算中最大总功率需求为1114.8kW,这对船舶岸电容量选择具有一定参考意义";但该实习船实例分析中缺少对大型集装箱船和大型邮船的用电案例分析,同时缺少对大型外贸集装箱船靠泊期间冷藏集装箱用电负荷的统计。在选择船舶岸电容量时,应当综合考虑泊位允许靠泊船舶单台发电机组额定容量、泊位利用情况和船舶用电需求,同时考虑设计合适的冗余能力,包括故障冗余能力、上级电源波动冗余能力、船岸送电抗冲击冗余能力、突加负载冗余能力、突卸负载冗余能力等。JTS155--2019《码头岸电设施建设技术规范》对不同船型集装箱船发电机组功率和电压实施统计,具体见表1。

表1不同船型集装箱船发电机组功率和电压

2.2各部门协同统一船岸标准

针对当前行业反映的部分船岸岸电设施接口不统一、行业间标准不衔接、相关标准执行效果不理想的问题，交通运输和能源等部门应强化标准的协调与衔接，加快完善行业重点标准规范，强化宣贯和培训，推动行业间、港船电之间标准的协调及有效执行，以满足不同类型船舶用电的需求。船检机构应针对船舶岸电改造系统中一些关键技术要素进行分析研究，提出岸电系统船用产品检验重点技术要求，在检验流程和标准上进行统一。

2.3应急发电机组的启动装置要求

①应急发电机组应在温度为0℃的冷机状态下,仍能立即起动。否则需要配备主管机关认可的加热装置,以确保发电机组能立即起动,从失电到应急配电板恢复供电时间不得超过45s；②自动起动的应急发电机组,均应设有主管机关认可的起动装置,其储能容量至少能供连续三次起动,如以蓄电池启动需要关闭充电的情况下满足连续3次启动；③除了如蓄电池自动启动还需要有人工起动有效方式,否则需设有在30min内再起动3次的第二能源,以防止自动启动失败或反复启动把启动能源耗尽,而人工起动有效方式为启动有效的手摇曲柄、惯性起动器、人工充液液压蓄能器或火药填充筒,目前大部分船舶采用人工充液液压蓄能器和手摇弹簧蓄能器；④用于应急发电机启动的储备的能源均应设置在应急发电机处所内,如启动气瓶,启动蓄电池组等,不得有任何其他用途,且由应急配电板保持能量,例如蓄电池充电装置由应急电供电,若为压缩空气启动方式,机舱空气到启动气瓶进口设有止回阀,若是独立空压机为其供气,空压机需应急电供电。

2.4岸基电缆卷筒及辅助设备

船用电缆及卷筒设备因其特殊要求，其电缆在长度、设备重量、防护等级等方面的要求也较为特殊，为了满足在各种复杂码头设计情况下电缆都能够接到岸电箱，其长度必须足够长；由于岸电电缆都是直接沿陆地拉接，需要拖拽，与周围环境和人员接触的几率大，为安全起见，一般设计有铠甲保护，增加了其自身的重量。这些因素给船舶岸电系统改装工程带来很大不便，船舶改装时需借助专门的吊装机器来辅助完成设备上船运输，直接增加了岸电系统改造费用。在此情况下，岸基电缆传送辅助设备的采用就非常有必要了，采用码头专用设备不但可以减轻单独依靠人工操作带来的不便，同时可以减少人工操作带来的不安全因素。考虑船舶在装卸货过程中船体相对码头产生的距离变化，可以配合电缆卷筒安装自动收紧或放松装置，自由控制电缆的松紧程度，减少因电缆收缩导致的对用电箱等设备的伤害，对整个岸电系统起到很好的保护作用。

3 结语

随着船舶岸电技术的不断发展，船舶岸电供电系统建设和改造方案不断迭代演变。不同类型码头对船舶岸电建设的要求不同，不同船舶岸电使用环境和需求不同，使得船舶岸电供电系统建设方案也不尽相同；因此，在建设船舶岸电供电系统的过程中，应当综合考虑泊位允许靠泊船舶的发电机组功率、船舶岸电供电模式、船舶岸电容量、供电经济性和安全性等因素。当前码头船舶岸电已基本步入常态化使用阶段，持续发展船舶岸电是推进港口生态文明建设的重要举措。

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