港口船舶高压岸电电源

立项背景

航运事业的发展为我国进出口贸易的扩大和国民经济的平稳快速发展提供了强有力的物质基础，而另一方面，越来越多的船舶在我国建造和靠泊，也给我国港口和修造船厂的可持续健康发展带来巨大压力，主要体现在有害气体排放、噪音污染、能源消耗

针对以上问题，《大气污染防治法》规定“新建码头应当规划、设计和建设岸基供电设施；已建成的码头应当逐步实施岸基供电设施改造。船舶靠港后应当优先使用岸电”。2017年印发的《港口岸电布局方案》明确提出到2020年主要港口50%以上已建的集装箱、邮轮、客滚、3千吨级以上客运和5万吨级以上干散货等五类专业化泊位将具备提供岸电的能力。2018年修订出台的《港口工程建设管理规定》落实了新建码头同步建设岸电设施的要求

为响应国家号召，国家电网公司印发的“电能替代实施方案”中，“以电代煤、以电代油、电从远方来”是其能源消费的新模式

许继集团作为国家电网下属的智能电网装备制造企业，有责任与义务响应国家号召，推动“以电代油”电能替代项目的发展。特别是针对船用岸电技术和装备的探索，是许继集团关注的重点与发展方向

技术原理

船舶高压岸电系统由监控系统、高压岸电电源和高压岸电接电箱组成，如图2-1所示

图2-1 船舶高压岸电系统

船舶高压岸电电源进线开关柜电源取自港区10kV/50Hz电源，经变压变频电源变换为符合船舶电制要求的6.6kV/60Hz或6kV/50Hz电源。变频电源由多个功率模块串并联组成，实现变压变频功能，是船舶高压岸电电源最核心的设备。输出变压器实现对变频电源输出电压的电气隔离

高压岸电电源以虚拟同步发电机技术为基础，根据设定的电源制式和控制模式，控制输出电压的频率和幅值，通过LC滤波器和输出变压器得到符合船舶要求的电压

图2-2 高压岸电电源现场

船舶高压岸电电源信息通过以太网上传到网关，通过网关实现港口岸电监控系统与船舶高压岸电电源之间信息的交互。岸电监控系统与船舶通过光纤以太网通信，并实现岸电电源与船舶之间的信息交互

主要技术创新点

通过本项目的研究，突破并掌握了船舶高压岸电电源关键技术，研制开发了具有完全自主知识产权的3MVA/6.6kV船舶高压岸电电源产品，项目的主要技术创新点总结如下

提出基于虚拟同步发电机与前馈调频协调处理的逆功率抑制方

提出基于零序电压注入的调制度等幅值冗余控制方

提出虚拟同步发电机控制与恒压恒频控制在线无缝切换方

提出一种船舶高压岸电电源不平衡负载控制方

提出船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法

成功搭建了具有完全自主知识产权的试验平

成功研制了具有完全自主知识产权的船舶高压岸电电源装

应用效

我国的港口众多，2018年沿海港口货物吞吐量达92.1294亿吨，居世界之首，船用岸电技术作为港口城市治污最直接最有效的方式，推广和应用拥有巨大的市场空间和发展潜力，具体从以下几个方面分析

1）环境保护方

港口船舶高压岸电电源的研究成果，提高了电能在终端能源消费的比重，对推动能源革命、实现“两个替代”和构建全球能源互联网具有重大而深远的意义

2）城市环境质量，节能减排环保效益突出

船舶靠港使用岸电相当于将污染源集中在电厂，电厂采取集中脱硝脱硫等处理措施，使船舶使用岸电的大气污染物排放远低于使用普通燃料油或低硫油的排放。交通运输部水运科学研究院节能中心提供的数据显示，船舶靠港使用岸电与低硫油相比，硫氧化物降低率为81.4%-87.9%，氮氧化物降低率为97.4%-98.3%，细颗粒物降低率为77.1%-85.1%，具有明显的环保效益。

3）改善港口工人的工作环境和船员的生活质量

岸电采用后，在船舶停靠时间内，船舶柴油机产生的巨大噪声不再存在，与减噪等系统相关的船员的工作量大大减少，船舶没有震动和噪音，船员生活质量得到很大提高，设备使用寿命也得到有效延长。此外，在港口，工人的工作环境变得清新安静，“以人为本”的理念得到体现

应用领域

研制成功的3MVA/6.6kV高压岸电电源，适用于船舶高压岸电系统，应用场合包括集装箱码头、散货船码头、邮轮码头、滚装船码头等港口