远洋干散货船的高压岸电系统

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　　摘    要：本文介绍了中远海运散货运输有限公司为了减少船舶对大气的污染，在远洋干散货船上大力发展高压岸电系统的情况。重点介绍高压岸电系统的操作步骤和注意事项。希望国内码头和船上高压岸电系统有一个标准合作机制，如：补贴政策、电价和服务费政策、建设程序等，加快船舶高压岸电系统的发展。
　　关键词：远洋干散货轮;船舶岸电;发展
　　中图分类号：U665.12                               文献标识码：A
　　Abstract： This paper introduces the development of alternative maritime power （AMP） in the ocean dry bulk carriers of COSCO Shipping Bulk Co.， Ltd. in order to reduce air pollution from the ships. The operation procedures and precautions procedures of AMP are introduced emphatically. It is hoped that there will be a standard cooperation mechanism between China’s wharf AMP and on-board AMP， local governments should provide subsidy policy， electricity price and service charge policy， and standardize the construction procedure， etc.， to speed up the development of AMP.
　　Key words： Ocean bulk carrier; Alternative maritime power （AMP）; Development
　　1     前言
　　根据交通部《船舶大气污染物排放控制区实施方案》，2020年1月1日及以后建造的中国籍国内沿海航行集装箱船、邮轮、客滚船、3 000 GT及以上的客船和50 000 GT及以上的干散货船，应具备船舶岸电系统船载装置。
　　根据国务院交通运输主管部门的《大气污染防治法》，自2018年10月26日开始，要求新建码头应当规划、设计和建设岸基供电设施、新造船舶安装高压岸电系统，船舶靠港后优先使用岸电。
　　船舶排放是防治大气污染的重要领域之一，国家和有关地方政府高度重视，陆续出台了相关政策法规。海事部门要求在沿海船舶大气污染物排放控制区内具备岸电供应能力的泊位停泊超过3个小时、内河船舶停泊超过2个小时，应当使用岸电。
　　2    远洋干散货船的岸电系统现状
　　中远海运散货运输有限公司作为世界上最大的船舶散货运输公司，近几年来在新造船上安装了高压岸电设备，并且在部分营运船舶上也计划加装高压岸电设备。目前，船上安装高压岸电设备的船舶计有：10艘400 000 DWT矿砂船，AC6 600 V、60 Hz、3800 kVA;4艘325 000 DWT矿砂船，AC6 600 V、60 Hz、3000 kVA。另外，在16艘210 000 DWT散货船上也计划安装，拟采用AC6600 V、60 Hz、2 500 kVA。
　　2.1  高压岸电供电系统（AMP）的组成
　　相比于集装箱船，散货船的电站比较小：灵便型船为主发电机3台、500 kW-600 kW左右/台、440 V、60 Hz;巴拿马型船为主发电机3台、600 kW～700kW左右/台、440 V、60 Hz;好望角型船（包括大型矿砂船）为主发电机3台、1 000 kW～1 500 kW左右/台、440 V、60 Hz。
　　对于远洋干散货船上的高压岸电采用AC6600 V是一个很好的选择，可降低短路电流的等级，节约大量的电缆，降低配电板成本。船岸高压供电系统示意图，见图1。
　　船上AMP系统主要由中压电缆专用收放装置、中高压变压器、AMP中压岸电系统组成。
　　岸上提供AC6 600 V 60 Hz中压电源，经检测同步后接入中压配电板，然后经中高壓变压器向低压配电板（AC440V）供电进入全船电力系统。
　　2.2   沿海灵便型船舶使用高压岸电的经济效益
　　沿海灵便型船安装AC6 600 V、60 Hz高压岸电供电系统，船舶发电机燃油消耗费用测算，见表1。
　　从表1可见，三艘船舶在卸港靠泊期间全部使用岸电供电，每年可减少使用低硫燃油280 t左右、硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳的排放均为0，节能减排效果明显。
　　2.3  目前船使用高压岸电系统存在的困难
　　我司400 000 DWT矿砂船首制船于2018年1月投入营运，迄今为止9艘船已陆续投入营运。靠泊国内的港口为：唐山曹妃甸、大连大孤山、山东日照港、青岛董家口、舟山鼠狼湖等港口，但是这些港口码头均没有安装高压岸电供电系统;在国外这批船主要航行于巴西、澳大利亚、南非等国家，这些国家的港口码头也没有安装高压岸电供电系统。
　　国内部分内河和沿海的一些港口码头，虽然安装了岸上供电系统，但由于前期没有建立统一的标准，其50 Hz、60 Hz、低压、中压都有，加上码头受电安装比例不高，以及各地方政府没有出台鼓励措施，故极大地限制了这些高压岸电系统的应用。 　　在目前航运市场低迷的大环境下，要求港口码头建立一个泊位固定式岸电供电系统需投资1 000多万元、一艘灵便型船需投资200多万元，一艘巴拿型船需投资费300多万元、一艘好望角型散货船或矿砂船需投资500万元以上，这对于企业没有积极性，加上各地方政府没有采取鼓励措施，所以极大地约束了高压岸电系统的发展。
　　3    关于发展高压岸电系统的对策
　　3.1   对于航运公司的要求
　　据权威机构测算，船舶停泊期间的大气污染排放约占船舶航行全过程（200 n mile范围内）总排放量的20%。船舶靠港期间使用岸电，可有效减少硫氧化物、氮氧化物、颗粒物等大气污染物，减少噪音污染，是有效的减排方式。
　　一直以来，船上的电制一般都是使用低压供配电系统。当采用AC6600 V高压电源，其设备和操作的安全性对于航运公司管理人员和船员都是一个新的认识。
　　（1）首先，公司SMS体系文件应明确规定其责任，制定事故应急预案、各类事故的应急处理流程;公司应有计划对船员进行培训;
　　（2）其次，船上要落实管理制度和责任，注意设备的通用性、可靠性，制定相关保护措施。如：当发生短路如何应急处理？船对岸的电位差如何处理？中压电源接地应急措施如何等？
　　（3）对于新造船舶或在建船舶，有条件的都应该加装高压岸电供电系统，至少是预留好设备空间、埋设好有关电缆，以便有效应对未来的形势发展需要。
　　3.2  对于船上的要求和有关操作程序
　　（1）船上应根据公司的SMS体系文件的管理规则，细化操作步骤、落实维护、保养措施;
　　（2）根据公司的要求，应对相关船员进行培训，掌握有关要求、注意事项和应急处理能力;
　　（3）船首次靠泊某一个港口码头，应对船上高压岸电系统进行兼容性评估，验证连接船岸高压电源的可能性、信号线路的兼容性、船上高压系统中最小和最大预期短路电流、船舶连接的额定值等。
　　（4）在进行验证和测试前，需对船舶高压设备进行接地放电，然后通过电缆绞车将高压电缆输送至码头，连接码头上的高压插座，高压电源连接自动接地。光纤信号电缆将应急停止控制回路接入岸上高压柜开关合闸线圈，按任何一个紧急停止按钮，立即断开岸上断路器，岸上高压柜开关断路器跳闸;船上电机员检验相序无误后，在主配电板上合闸供电，记录电表读数;当船要离开码头、停止高压供电时，岸电分闸，记下电表读数，配合岸上人员脱开电缆连接，收起电缆和液压导缆托架。
　　（5）当有如下情况发生时，紧急跳闸：手动应急切断，船岸连接高压电缆在绞车上仅存最后一圈电缆，高压电缆过度拉伸、恒张力大而报警，安全电路没电等电位联结损失等;当故障报警消除后，手动复位。
　　3.3    对高压岸电系统及设备的要求
　　（1）短路电流。作为岸电连接系统容量选择和保护电器设定的依据，在高压岸电系统设计中，应计算岸电馈送的短路电流。船上电站主汇流排的最大预期短路电流，应不超过船舶电站供电时允许的最大短路电流;
　　（2）当船舶电站断开且岸电供电发生故障时，应按规范和公约规定恢复船舶电站供电。自动起动船上柴油发电机，同时向应急发电机触发一个起动信号;当主发电机失败时，应在45 s内起动应急发电机;
　　（3）船舶和岸电连接要求：高压软电缆上承受的机械应力不超过允许的设计值;应有恒张力装置，当超过时应有报警和断电;
　　（4）高压供电屏。打开屏门均需执行安全接地放电程序，否则均无法打开;
　　（5）中压变压器高温报警和高温跳闸保护。
　　3.4  对船上AMP的维护和保养
　　对中压配电板的维护、保养，重点是安全保护程序。
　　（1）连锁保护。如：主开关放置“试验”，合上后接地开关放电;打开任何一个屏门前，必须有效地接地放电;
　　（2）在操作、检查过程中必须有电机员在场，当其它人员操作时电机员监督操作的正确性和完整性，发现问题及时制止;
　　（3）中压变压器每季度交换使用，通风降温;
　　（4）维修保养前，初级6 600 V和次级440 V两边均需要接地放电。
　　4    结束语
　　随着《大气污染防治法》、《船舶大气污染物排放控制区实施方案》等有关法律的实施，高压岸电供电系统将越来越广泛使用于各类船舶中。对于远洋干散货船，必须考虑经济成本、船舶安全，环境污染等因素，寻找一个合适的平衡点。
　　目前深圳盐田国际集装箱码头，在高压岸电系统方面供电走出了一条比较好的路子。该港口20个泊位，船岸供电系统采用移动式，共有6套移动式岸基船舶供电站、能覆盖16个泊位。每个供电站容量为4 MW、3 300 V或6 600 V，每套供电站投资800多万元，当地政府对码头公司和航运公司实行优惠政策，值得各地政府和港口公司学习和借鉴。
　　参考文献
　　[1] IEC/PAS60092‐510，共同适用规范.
　　[2] IEC61363-1.船舶和移动式及固定式近海設施的电气装置.
　　[3] 中国船级社.钢质海船入级规范[S].北京：人民交通出版社，2018.
　　[4] 中国船级社.船舶岸电岸上供电设施检验指南[S].北京：人民交通出版社， 2018.
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