摘要： 隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深化,各地對于節(jié)能環(huán)保工作的重視程度越來越高,并結(jié)合所在區(qū)域特點落實了一系列的節(jié)能環(huán)保措施,意在提升自身發(fā)展的可持續(xù)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(huán)境問題的有效改善具有積極作用。因此,本文圍繞港口發(fā)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?qū)Π峨娂夹g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(jīng)濟的發(fā)展,國家海上貿(mào)易日漸頻繁,在推動國家經(jīng)濟發(fā)展的同時,也帶來了一定的環(huán)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(fā)電造成的污染物排放,對于港口生態(tài)環(huán)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(xiàn)奠定堅實的基礎。因此,有必要針對相關內(nèi)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(fā)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(tǒng)作為支撐的,該系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成,分別為港口供電系統(tǒng)以及船舶變電系統(tǒng),港口供電系統(tǒng)的電源通過變壓、變頻,實現(xiàn)輸入供電的轉(zhuǎn)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(jīng)過船載變電站進行變壓處理以后,實現(xiàn)船舶的有效供電。而港口在發(fā)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(guī)劃,對岸電電接點進行科學的設置,保證高低變壓、變頻系統(tǒng)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(jīng)濟效益的目的。

高壓船舶-高壓岸電/60Hz 直接供電方案,電網(wǎng)電壓經(jīng)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(tǒng)并向船舶供電。國內(nèi)尚未有港口岸電應用類似方案,及港口發(fā)展岸電技術的效益研究。

2 港口發(fā)展岸電技術的效益研究

2.1 環(huán)境效益

港口在大力發(fā)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(huán)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?在應用岸電技術以前,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(diào)以及冷藏等。而該船的輔機共有三臺,功率為880kW,需要根據(jù)船上用電需求,確定開啟臺數(shù),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(tǒng)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(fā)電機噪聲,使港口的空氣環(huán)境和聲環(huán)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(fā)展具有良好的環(huán)境效益。

2.2 經(jīng)濟效益

對于港口來說,發(fā)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(jīng)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(yè)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,如果在改造之前,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(fā)電相比,每年可減少 220 萬元的燃油消耗,通過計算可以發(fā)現(xiàn),在該船上的設備投資每年能夠達到 55%的收益率,其經(jīng)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(qū)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(fā)展岸電技術的過程中,應該結(jié)合泊位的性質(zhì)以及船舶的噸位,對岸電系統(tǒng)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(xiàn)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(nèi)港口在岸電設備方面,目前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(fā)揮出來 [4] 。

此外,隨著航運事業(yè)的發(fā)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(tǒng)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(wǎng)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(guī)的頒布,對港口岸電技術的應用進行強制執(zhí)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(lián),不僅需要對國內(nèi)船舶實施改裝,還需要對停靠在港口的船舶落實相關標準,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落實。

再次,需要對岸電技術應用為航運企業(yè)以及港口帶來的成本投入問題進行考慮,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(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),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(xiàn)在社會和環(huán)境等方面,在經(jīng)濟收益方面具有較長回收期,因此,政府部門應該從政策和資金方面給各方主體相應的支持,由政府部門主導,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(xié)調(diào),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(wěn)定和快速的技術需求,而該項技術的實現(xiàn)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,但目前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(tǒng)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(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的計量儀表ADW300，監(jiān)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；用戶通過微xin或支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制儀表對應的操控機構(gòu)，對充電樁完成充電過程。

充電設備通過加裝物聯(lián)網(wǎng)儀表，配合加密技術和秘鑰分發(fā)技術，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)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(jiān)控和運營分析等功能。

4.1平臺結(jié)構(gòu)

4.2平臺主要功能

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(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測

用戶管理

用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理

實時監(jiān)控

對平臺連接的所有充電站和充電箱狀態(tài)進行jian視，發(fā)生異常情況時可通過APP、短信及時向運營人員發(fā)出報警信號，及時消除火災隱患。

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。

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(xiàn)充電，充電結(jié)算等

微xin小程序

支持微xin'或者支付寶掃碼充電，充電賬單支付。運營商和物業(yè)管理人員均可通過小程序管理，監(jiān)測充電設施狀態(tài)和充電交易情況。

運營分析

對訂單進行數(shù)據(jù)化分析，直觀展示數(shù)據(jù)

4.3*現(xiàn)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(shù)、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(lián)動等報警輸出；4時區(qū)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(shù)據(jù)采集設備，采用嵌入式設計，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，同時采用了功能強大的微處理芯片，配合內(nèi)置看門狗，性能可靠穩(wěn)定。提供標準RS485數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集，并且與安科瑞服務器進行通訊。