服務熱線
021-69155217
港口船舶岸電能效問題有哪些解決方案？
更新時間：2024-10-10 瀏覽次數：377
一、政策和背景
據統計，船舶燃料年消費量的5%是在港口停泊時消耗的。船舶排放的污染物占港口總污染物的60%以上，每年船舶排放的二氧化碳和硫氧化物分別是全球汽車排放量的2倍和200倍。船舶輔機運轉發電時產生的噪聲和振動，也給船員和鄰近社區居民的工作和生活帶來極大困擾。隨著IMO溫室氣體減排戰略和2020全球硫排放限制的實施，港口環境污染問題亟待解決，船舶岸電的技術發展和推廣使用越來越受到業界重視。
2019年交通運輸部、財政部、國家發展改革委、 國家能源局、國家電網公司、南方電網公司聯合印發了《關于進一步共同推進船舶靠港使用岸電工作的通知》提出要統一岸電標準，促進岸電規范化建設；加快設施建設，推動岸電規模化發展；完善供售電機制，推動岸電可持續發展；加大支持力度，推動岸電常態化使用；提升服務水平，推動岸電便利化使用。
2020年第十三屆全國人民代表大會常務委員會第二十四次會議通過的《中華人民共和國長江保護法》正式實施，要求，長江流域縣級以上地方人民政府對長江流域港口岸電設施、船舶受電設施的改造和使用按照規定給予資金補貼、電價優惠等政策扶持。長江流域具備岸電使用條件的船舶靠港應當按照國家有關規定使用岸電。具備岸電使用條件的船舶未按照國家有關規定使用岸電的，責令停止違法行為，給予警告，并罰款。
2021年交通運輸部、國家發展改革委、國家能源局、國家電網有限公司聯合印發了《關于進一步推進長江經濟帶船舶靠港使用岸電的通知》提出要協同推進船舶和港口岸電設施建設；進一步降低岸電建設和使用成本；強化岸電建設和使用監管；優化提升岸電服務水平；并切實落實各方責任。
為了進一步貫徹落實相關的國家法律和政策，各地方運輸局、海事局也分別出臺港口船舶岸電管理辦法和實施細則。
二、行業需求
專業全面的能源管理：
對港口作業區內，以電能為主，輔以油、氣、冷、熱等多種能源的分配、轉化、存儲、消費等環節協調與優化；
構建港口光伏、風機、儲能、電動汽車、岸電、生活輔助供電和港口設備用電的統一集成的能源管理平臺，實現能源使用的全領域和全過程的可視化、透明化；
新型電力系統綜合管控：
對港口內由分布式電源、儲能、能量轉化、相關負荷及監控保護設備組成的系統進行自我控制、保護和管理；
新能源系統的實時監控、診斷告警、全景分析、有序管理和高級控制，實現不同目標下風光儲充資源間的靈活互動與經濟優化運行。
供電穩定、質量可靠：
港口內重要的設備，靠岸船舶供電的岸電系統，需要保障供電時的不間斷供電和連續性；
產生諧波干擾的設備較多，消除諧波影響，提升港口及船舶岸電的電源質量；
用能安全和環境安全：
港口及船舶貨物眾多，特別關注供配電系統的安全，嚴防電氣火災事故的發生；
關注用能環境安全，實時監測溫度、濕度、壓差、噪聲、水浸、煙感、門禁、攝像頭等參數。
運維效率提升：
港口岸電配電設備進行監測、管理和維護，對船舶信息進行登記和管理；
岸電設備分布相對較分散，相對孤立，設備巡檢繁瑣；
三、系統方案— 參考標準
《碼頭船舶岸電設施工程技術標準》 GB/T51305-2018
《 碼頭岸電設施建設技術規范》 JTS155-2019
《 靜止式岸電裝置》 GB/T25316-2010
《船舶中壓直流電力系統通用要求》 GB/T35719-2017
《海港總體設計規范》 JTS165-2013
《靠港船舶岸電系統技術條件 第1部分：高壓供電》 GB/T 36028.1-2018
《靠港船舶岸電系統技術條件 第1部分：高壓供電》 GB/T 36028.1-2018
《港口岸電系統總則》 DL/T2188-2020
《港口綜合能源管控系統功能規范》 DLT2189-2020
《港口岸電設計導則》 DB42/T2162-2023
《港口岸電系統建設規范 第2部分：電能計量》 DL/T 2143.2-2020
《岸基供電系統 第1部分：通用要求》 DL/T 2151.1-2020
《碼頭岸電設施運行維護技術規范》 JTS/T313-2023
《港口能源消耗在線監測系統建設規范》 JTS/T 243-2021
《綠色港口等級評價指南》JTS/T105-4-2020
《內河航道綠色建設技術指南》JTST 225-2021
《供配電系統設計規范》（GB50052-2009）
《低壓配電設計規范》（GB50054-2011）
《民用建筑電氣設計標準》（GB51348-2019）
《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）
《建筑設計防火規范》（GB50016-2018）
《交流電氣裝置的接地設計規范》（GB/T50065-2011）
《電力裝置電測量儀表裝置設計規范》（GB/T50063-2017）
《建筑防火封堵應用技術標準》（GB/T51410-2020）
《建筑物電子信息系統防雷技術規范》 GB50343-2012
《20kV及以下變電所設計規范》 GB50053-2013
《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》 GB/T50062-2008
《火災自動報警系統設計規范》GB 50116-2013
《電氣火災監控系統》GB 14287-2014
《消防控制室通用技術要求》GB25506-2010
《消防設備電源監控系統》GB28184-2011
標準關于岸電的基本要求：
根據標準GB/T 51305-2018《碼頭船舶岸電設施工程技術標準》
碼頭船舶岸電系統的基本組成：碼頭岸電系統一般包括岸上變電站、岸基供電系統、船岸連接系統，最后連接到船舶的船載受電系統。
碼頭船舶岸電系統輸出電壓和頻率
變壓變頻電源：改變電壓和（或）頻率的供電裝置，又分為高壓變壓變頻電源和低壓變壓變頻電源。
四、安科瑞AcrelEMS-PSP港口船舶岸電能效管理解決方案
AcrelEMS-PSP港口船舶岸電能效管理聚焦港口的能量和信息的流向搭建平臺解決方案，該系統解決方案集變電站綜合自動化、電力監控、電能質量分析及治理、電氣安全、能耗分析、照明控制、設備運維于一體。打破子系統孤立，配置方便，運維便捷多套子系統融合為一，布設成本降低；
系統框架圖：
35KV系統方案：
10KV系統方案：
相關硬件介紹：
AM系列綜合保護裝置
AM系列微機綜合保護裝置數據處理、邏輯運算和信息存儲能力，可為35kV及以下電壓等級的進線、饋線、變壓器、高壓電動機、高壓電容器等對象提供過負荷、低電壓、過電壓、熱過載、非電量等保護功能，防止事故擴大，降低高價值設備損壞的風險。
裝置具有完善的事故分析能力，包括SOE事件記錄、故障錄波記錄等。提供串口和以太網通訊接口，可將信息上傳至綜合能源管理平臺，方便的根據現場變化調整保護設定值，使平臺可遠程監視和控制配電回路運行狀態，大大提高了企業配電和用電的自動化、智能化水平。
ASD500開關柜綜合測控裝置
ASD500開關柜綜合測控裝置用于3~35kV戶內開關柜，適用于中置柜、手車柜、固定柜、環網柜等多種開關柜。具有一次回路模擬圖及開關狀態指示，高壓帶電顯示及核相，自動溫濕度控制，加熱回路故障告警，分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測量、預分預合閃光指示、電氣節點無線測溫，人體感應自動照明，語音提示，電參數測量及RS485通訊接口等眾多功能，集操作、顯示于一體。
電能質量在線監測裝置
APView500電能質量在線監測裝置遵循最新的電能質量國家標準，實時監測電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諧波等電能質量，記錄各類電能質量事件，記錄事件發生前后的波形，輔助用戶分析電能質量發生的原因，為后續的電能質量治理方案提供數據基礎。
弧光保護裝置
在中壓母線，中壓柜運行過程中很可能由于的操作失誤、接頭松脫、動物侵入，以及長時間運行后PT絕緣老化、套管老化導致嚴重短路故障。對于中壓母線未像高壓母線那樣安裝母線差動保護，中壓母線短路故障依賴上級進線的后備保護切除，切除時間長，而根據測試結果數據，母線燃弧后 0.1s 就會燃燒，0.15s 后母線損毀，柜體在 0.2s 后爆炸。
ARB5母線弧光保護裝置通過檢測母線室弧光、進線電流判據（弧光判據+電流突變量判據）啟動；單判據動作時間≤7ms、雙判據時間≤20ms。ARB5母線弧光保護由弧光保護裝置、弧光探頭及塑料光纖和尾纖等構成。
ARTM系列電氣接點在線測溫
ARTM系列電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。
0.4KV低壓IT系統方案：
電能質量治理裝置:
安裝于低壓進線柜之后，對線路的功率因率進行補償，對線路的諧波進行治理。
通過有源無功補償（Ancos）快速平穩提高功率因數；
通過有源濾波(Ansin)對大型設備進行諧波治理，避免諧波影響電網和其它設備；避免負荷側諧波與并網諧波之間產生疊加或某頻段的震蕩；
改善配電系統三相不平衡，減少中性線電流；
解決傳統無功補償柜在新能源應用中的不足。
APM/AEM/DTSY/DDSY/ADW電能計量及分析:
雙碳背景下，用能的電能替代將是長期趨勢，因此新會增大量用電設備，提高這些設備的能效水平將降低總的電能消耗，助力雙碳目標早日實現。
需要多種類型的電能計量儀表，支持嵌入式、導軌式安裝，RS485、Lora、4G等數據上傳模式，可實現免布線、免停電施工。
電能計量表計安裝在主要配電節點、重點用能設備等處，綜合能源管理平臺實時采集用電數據，對用電數據進行逐時、逐日、逐月分析，并結合國家、行業標準，統計企業整體碳排放，為碳中和提供基礎數據服務。企業用能總量數據和強度數據可上傳至政府監管平臺，滿足政府碳排放監管要求。
低壓IT系統絕緣監測及故障定位裝置:
根據國家標準GB/T 51305-2018《碼頭船舶岸電設施工程技術標準》第4.3.8的要求，低壓配電接地家采用IT方式，也可選用經過隔離變壓器的TN-S方式。
IT系統通常需要通過絕緣監測儀來監測系統的接地故障，并在故障時發出報警信息，提醒工作人員及時排除故障。為了方便故障排查，也可以裝設絕緣故障定位產品，以實現絕緣故障的支路定位。
絕緣監測儀主要安裝于低壓IT系統的變壓器出線側，用于監測整個IT系統（包括各支路）對的絕緣電阻。測試信號發生器和絕緣故障定位儀用于系統出現絕緣故障時，進行故障支路定位，定位儀通過穿過每個支路的互感器來監測定位信號，實現接地故障支路的定位功能。
ANet系列邊緣計算網關:
電氣火災監控裝置:
對于港口內其它陸域設施，如堆場、鐵路站場、輔助生產及港內生活建筑物等場所的供電，通常采用TN系統或TT系統。針對低壓用電環節各回路中的剩余電流、溫度、故障電弧，以及短路等容易引發電氣火災的參量進行實施監測和保護。當這些參量越限報警時，及時提醒維護人員進行安全檢查，防止引發電氣火災事故。
AFPM消防設備電源監控:
針對港口內生產生活建筑內的消防設備的電源進行實時的監控，通過檢測電壓、電流、開關狀態等有關參數，判斷消防設備的電源是否處于正常工作狀態的監控系統；一旦火災發生時，確保消防設備的正常運行。
ASL智能照明控制:
在港口的生產建筑物（如集裝箱拆裝箱庫、一般雜貨倉庫、大件及散貨倉庫、維修車間等）和生活建筑的公共場所的照明，可采用智能照明控制系統。
智能照明控制可實現照明燈具的單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式。具有如下功能特點：
節約能源；智能化控制；減少維護費用；營造舒適的工作環境；延長燈具壽命。
路燈安全用電：
港口的室外大面積照明（如堆場、碼頭）及道路照明大多采用高桿高明，可采用安科瑞路燈安全用電管理系統，監測漏電，管控路燈。
在路燈配電箱內，采用ARCM300智慧監控裝置監測各回路電參量、漏電及線纜溫度，檢測到漏電、線纜超溫等異常時可通過DO輸出控制斷開供電，切除隱患。
在路燈燈桿內，可采用ARCM310-NK內控型產品，可實現如下功能：
1）用電、漏電、溫度監測及保護；
2）路燈時控及遠程控制；
3）4G無線通訊，云平臺遠程監控。
分布式光伏系統：
為了響應“雙碳"目標及建設綠色港口的要求，在港口的生產及生活建筑、維修車間的屋頂，設置分布式光伏發電系統，通過綠電的應用，實現減碳目的，提高新能源的占比，不斷邁向“零碳港口"。
我司針對380V并網等級的光伏站點，有如下監測功能：
1）氣象信息采集（溫濕度，風速，輻照度等）
2）光伏組件及線纜溫度監測
3）逆變器交/直流電參量監測
4）用電參數監測
5）并網電量采集
6）防逆流裝置監測
分布式儲能系統：
儲能作為電能存儲介質，可彌補新能源發電穩定性、供電可靠性及用電成本過高的問題。分布式儲能在接入配電系統時需配置二次保護設備，還要配置滿足調度自動化、滿足并網電能質量要求的保護設備和裝置。同時為了構建儲能系統的能量管理與運維系統，配置通訊設備和能量管理系統，幫助用戶獲取削峰填谷、需量電費管理收益，并在此基礎上實現電能質量改善、應急備電、無功補償等附加服務。
充電樁：
電動汽車現已成為使用的綠色能源交通工具，使用電能可轉化為驅動動力，節能環保。
根據國家發布《加快單位內部電動汽車充電基礎設施建設》要求，新建停車場要有至少10%的充電設施。
港口的停車場和車庫也需要配置適量的電動汽車充電設施，以滿足電動汽車的充電需求。
安科瑞充電樁收費云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁，可實現以下功能：
1）充電樁數據實時監測
2）充電樁異常報警
3）充電收費管理
五、平臺功能
六、經典案例
深圳蛇口港聯用通碼頭泊位改造工程
項目概況
本工程為深圳南山港區蛇口服務業區聯用通碼頭10#~ 15#泊位改造工程岸電系統，位于深圳蛇口集裝箱碼頭內4#變壓站及碼頭前沿。工程改造完后，可滿足更多泊位船舶靠岸后，由岸電供電的需求。
- (上一篇)：淺談基于模型預測的微電網混合儲能能量管理系統
- (下一篇)：淺談電動二輪自行車火災預防措施研究