对船舶使用岸电过程中常见问题的研究及分析

　　摘要：随着海运业务的逐年增加，船舶所带来的海洋环境的问题也越来越严重。采用具有节能减排功能的船舶岸电技术作为供电方式，可以有效减小船舶对港口带来的海洋环境的影响，本文简要介绍了船舶岸电系统的一般组成，并对使用过程中的关键技术问题进行了探讨，而且还分析并提出某些问题的解决方法，希望能为同行提供帮助。而且通过进行成本效益的对比分析，说明使用岸电是一种非常好的选择，
　　关键词：船舶，岸电，节能，环保，稳定
　　0引言
　　岸电供电技术是指船舶在靠港期间，停用船舶上的发电机电源供电，转由（港区）码头上的岸电，通过电缆来对船上的电气设备进行供电。研究港口的岸电供电技术，对于节能减排，建设绿色港口有着非常重要的意义，是解决靠岸船舶由于船上的发电对港口水域的海洋环境产生影响的一项非常重要举措。
　　1靠泊船舶使用岸电替代柴油机动力系统简介
　　通常码头上提供的岸电功率应为靠港船舶上单台发电机的额定功率，这样便可以保证能够满足船舶上各种电气设备的用电需求。
　　
　　船舶接用岸电的示意图
　　① 变电站将电网20～100kV的电压降为6～20kV；
　　② 通过电缆将6～20kV电压的电力从变电站输往港口码头；
　　③ 将码头上频率为50Hz的电力转为60Hz的船舶用电；
　　④ 通过电缆将电力分配到码头，电缆有可能需要通过地下布设的管道；
　　⑤ 在泊位上安装支承电缆卷绕装置的吊柱和框架，吊柱和框架可以用来根据船舶位置提调整电缆，电缆卷绕装置和框架可能是由电机驱动和控制的；
　　⑥ 在船上联接电缆插座；
　　⑦ 利用船上的变压器将高压电转变为400V的低压电；
　　⑧ 岸电被分配到船舶上各种用电设备，船上辅助发电机组关闭；
　　2几个常见问题的探讨及分析
　　2.1系统线制匹配问题
　　在港口码头地区，由于单相用电的负荷量比较大，通常采用三相四线，外加保护线的TN-C-S低压供电系统，可以直接从系统中获取单相电压为220V的电源，是非常经济的。但是，由于船舶交流供电系统对供电可靠性和连续性要求很高，大都采用三相三线制IT系统供电，因此当船舶靠港时，由于供电系统的线制是不匹配的，不能够直接连接岸电的电源，必须通过对陆地供电系统进行改造，使得既能满足港口单相照明系统的用电需求，同时又可以向不同线制的船舶进行供电。
　　然而船电一般采用的是IT系统，而岸电采用的则是TN系统。因此当岸电在以TN系统向其他岸电设备供电的同时，还要由岸电TN系统向船舶进行供电，就不可避免地会出现问题，如容易引发电击、电气火灾、设备绝缘击穿等安全事故。而对于低压供电系统，若采用图1所示的供电系统，在经变压器进行降压处理后，既可以满足陆地侧的单相及三相设备的电力需求，同时又可以满足低压船舶系统对电力的需求。对于高压系统而言，则需要单独设置变压器，将高压电力转变为合适电压的电力再向船舶供电。
　　
　　图1岸电系统图
　　2.2相序检测
　　三相交流电源的相序对某些设备有非常大的影响，如果相序不同，则三相电动机的转动方向就会不同。如果相序出现错误，就无法保证电度表计量的准确性。在船舶电力系统连接岸电电源时，一定要保证船电的相序与岸电相序是相同的，否则就会影响到船舶电气设备的正常运行。根据晶体管的导通和截止条件，可以通过安装一个装有一种基于双极型晶体管的相序指示器，再加上一种基于相序指示器的三相电源相序检测电路并自动矫正电路。通过这两种装置便可以判别出岸电和船电的相序是否一致，如果两者不一致可立即进行校正，从而可以确保船电与岸电相序的一致性。
　　2.3交流岸电电压稳定
　　负荷发生变化，便宜可以引起电源电压发生变化，从而致使岸电系统的电压不稳。而且这种岸电电压的变化还可能造成船舶电气设备发生损坏，由其是控制电源设备中控制电源的变压器，还有电源模块最容易发生损坏。因此怎么才能保证交流岸电电压稳定是系统设计人员必须面对的一个问题。通常采用的措施是，使用原边带多抽头的有载调压变压器，再配上有载分接开关，便可通过开关的分接变换进行操作，使得变压器在带负载的条件下改变变压器线圈的匝数，从而通过改变变比而达到调压的目的，通常这种调压方式被称作有级调压。
　　2.4船舶岸电的电力传输方式
　　岸电系统的电力传输方式是与码头供电的电压、传输的距离、船舶需求的电功率等因数密切相关的。因此应当根据不同的情况，选择不同的传输方式：
　　① 直接连接的方式。当船舶与岸电采用的是相同电制时，如：使用变压器将岸电变为三相三线制的IT系统，通过码头的配电装置，直接对船舶提供进行岸电，一般来说，这种方式适合于小型船舶且是近距离的输电的情况。
　　② 驳船电力输送的方式。对于大型国际性的港口，由于码头的空间是非常有限的，而大型船舶靠港时又需要处于深水区内，因此岸电传输的导线便会比较长，同时各种型号的船舶所需求的电压还各不相同，这就要求港口能够针对不同的船舶，分别提供出不同电压的电力。为解决上述问题，可以将电力变换装置放置在驳船上，利用驳船向靠港的船舶提供电力，从而可以扩充港口空间，还可以降低低压传输电缆的长度。如：中国中海集团的集装箱船“新扬州”与“新南通”号，在靠岸时便会将岸电插塞插在紧靠码头的一条装有相关连接设备的驳船上。
　　③ 使用不同供电电压的方式。如果陆地岸电系统与船舶岸电系统所采用的电制是不同时，可根据船舶电压的不同，分为两大类：对于低压船舶系统，在陆地岸电经过变频、降压等处理后，便以低压的方式通过连接电缆对船舶进行供电；对于高压大型集装箱船舶，陆在地电源经变频后，通过高压的形式向船舶进行供电。
　　3使用岸电的成本效益对比分析
　　靠泊船舶由于使用岸电替代了柴油机动力，可以通过减小对海洋环境的影响，从而产生经济效益。在使用含硫量0.1%的燃料的情形时，每500个泊位靠泊船成本为9.42～25.96亿人民币，而在使用含硫量2.7%的燃料的情形时，则是23.035～64.717亿人民币。其中经济效益主要包括统计寿命价值在内的各种因素的影响。单泊位年度成本主要是由于船舶发动机的规格，新造船舶或者是改造船舶，以及电力和船用燃料价格3个因素所决定。影响评估结果表明：在船用燃料价格较低、船方要承担全部电力税时，在500个泊位上靠泊船舶使用岸电替代船电的年成本估算大概是16.91亿人民币，比使用船用燃料的成本要高；但是在船用燃料价格较高、完全免除电力税时，在500个泊位上的靠泊船舶使用岸电替代船电的年成本较原成本可以下降80%，只须3.12亿人民币。因此可以说：在大多数情况下，靠泊船舶使用岸电的收益要比成本高的多，甚至在许多情形下，收益可以高达成本的数倍。
　　4结束语
　　我国是个海运大国，也是环境保护急需加强的发展中国家。目前各地纷纷通过改扩建现有码头，或者是通过规划建设新码头来提高码头通过能力，以适应我国经济发展的需要，以及对外贸易的快速提升。我们国家的发改委现在已经启动了岸电项目，并且作为十二五期间的重要项目，国内连云港也已经开始试运行岸电系统，因此未来船舶的数量将会越来越多，船舶使用岸电，既可以节约成本，又可以为保护环境做出巨大的贡献，实为一举两得，值得大力推广。但是在使用的过程中也存在着一些问题，仍需要广大的科研工作者继续努力，以推进船舶使用岸电的进程，为我国海运事业的发展贡献出自己的力量。
　　参考文献
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　　［2］郑庆功.船舶减速对其温室气体排放的控制研究:(硕士论文).大连，大连海事大学，2008
　　［3］史际昌.船舶电气设备及系统[M].大连:大连海事大学出版社,1998.
　　［4］曹善文，船舶接用岸电的技术管理，大连海事大学学报
　　［5］潘惠顺，岸电自动稳压装置的应用，造船技术2000年

《对船舶使用岸电过程中常见问题的研究及分析》

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