集裝箱岸電改造項目在錦州港的應用

◎ 劉慶輝

（錦州港股份有限公司，遼寧 錦州 121000）

1 項目背景

船舶靠港期間，主要是利用船上輔機發(fā)電機發(fā)電來滿足船舶用電需求，船舶輔機發(fā)電機一般是燃燒重油或柴油，在消耗燃油獲得動力的同時，船舶向大氣排放大量的污染性氣體，其主要成分含氮氧化物（NOX）、硫氧化物（SOX）等有害污染物，破壞港區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境。

建設“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”的綠色生態(tài)港口得到國家和港口企業(yè)高度重視，船舶?？扛劭诤笸Ｓ么习l(fā)電機改用岸電供電這一減排節(jié)能的重大改革措施目前正在我國港口碼頭行業(yè)逐步展開。

近年來，交通運輸部多次發(fā)文，大力推動靠港船舶使用岸電，努力實現(xiàn)我國水運綠色、循環(huán)、低碳、可持續(xù)發(fā)展，并明確指出，中央財政將對靠港船舶使用岸電項目進行獎勵支持。

此次錦州港集裝箱碼頭岸電改造項目體現(xiàn)了企業(yè)對節(jié)能環(huán)保的重視，是對國家政策的積極響應，符合企業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展。碼頭船舶岸基供電項目的實施是公司持續(xù)推進節(jié)能減排工作的擴展，體現(xiàn)了公司節(jié)能減排的決心，是綠色港口發(fā)展的內涵和體現(xiàn)，這也是碼頭開展節(jié)能減排的延續(xù)和深化。

2 系統(tǒng)組成

本工程是在錦州港二港池209#、210#兩個5萬t集裝箱泊位分別各安裝一套2 000 kVA的變頻變壓高壓上船岸電設備。在兩個集裝箱泊位合適位置各安裝一臺集裝箱式變電站，從錦州港二港池集裝箱碼頭變電所電氣室電源出線柜，引10 kV/50 Hz電源到新增岸電系統(tǒng)的集裝箱變電站電氣室。在集裝箱電氣室內設置高壓進線柜、降壓變壓器、變壓變頻裝置、升壓隔離變壓器、高壓出線柜、等相關設備，將10 kV/50 Hz進線電源轉換成6.6 kV/60 Hz和6 kV/50 Hz兩種制式的船用電源，通過電纜分別輸送至209#泊位、210#泊位4個岸電接電插座箱，從而給具備條件的靠岸集裝箱船舶提供靠泊期間的電源，實現(xiàn)關閉船上輔機發(fā)電、減少城市排放的目的。集裝箱式陸基岸電系統(tǒng)由變壓變頻裝置、恒溫移動艙裝置、岸電連接裝置、監(jiān)控裝置四部分組成。單泊位陸基岸電系統(tǒng)布局如圖1所示。

圖1 單泊位布局圖

2.1 變壓變頻裝置

變壓變頻裝置對港口變電所引入的10 kV/50 Hz電源進行變壓變頻控制，同時實現(xiàn)電能的分配、計量、繼電保護及通信等功能，最終向靠港船舶提供6 kV/50 Hz或6.6 kV/60 Hz兩種電制電源。

2.2 恒溫移動艙裝置

考慮到港口特殊的應用環(huán)境，為了保證變壓變頻設備的正常運行，設備整體安裝于恒溫移動艙內。移動艙裝置采取標準集裝箱形式，具有溫/濕度調節(jié)、照明、防潮、防浪涌、防火及火災報警等功能。

2.3 岸電連接裝置

在集裝箱單泊位兩側位置布置高壓岸電插座箱，以便左舷或右舷靠港船舶取電。高壓插座箱整體具有聯(lián)鎖保護、帶電顯示、急停、通信等功能，插座箱配五芯多模光纖連接器，上述插座箱和電纜構成岸電連接裝置。

2.4 監(jiān)控裝置

監(jiān)控裝置集中采集輸入輸出開關柜中主開關、預充電接觸器和接地開關狀態(tài)信號和控制信號，溫控風機運行信號、火災報警信號等；通過profibus-DP網采集開關柜中控制從站上傳的電能參數(shù)信息、計量信息、繼電保護信息、高壓插頭信息等；通過profibus-DP網采集穩(wěn)壓穩(wěn)頻設備控制信號、功率器件溫度信號、故障信號等；通過profibus-DP網采集變壓器溫控信號、移動艙溫控信號等，實現(xiàn)陸基岸電系統(tǒng)的集中控制及數(shù)據報表等功能。同時，可通過預留光纖接口與港口變電所繼電保護或電能計量系統(tǒng)進行通訊，可與船舶PMS系統(tǒng)實現(xiàn)信息傳輸，監(jiān)控柜負責向陸基岸電系統(tǒng)提供輔助電源，實現(xiàn)控制電源的統(tǒng)一管理。

3 功能實現(xiàn)

岸電系統(tǒng)的核心為變壓變頻裝置，由10 kV進線柜、預充柜、整流變壓器、變頻功率單元、LC濾波單元、隔離變壓器、6.6kV輸出計量柜、1#饋電柜和2#饋電柜組成。

3.1 基本原理

2 MVA集裝箱式陸基岸電系統(tǒng)放置于碼頭前沿集裝箱堆放處，碼頭變電所10 kV/50 Hz電源由10 kV進線柜引入岸電系統(tǒng)。經整流變壓器降壓（10 kV/660 V）后輸入至變頻功率單元，變頻功率單元實現(xiàn)電能頻率變換。其輸出的脈寬調制波形經LC濾波裝置后，變換為穩(wěn)定正弦波并輸送至隔離變壓器，隔離變壓器實現(xiàn)陸地電網和船舶電網的電氣隔離及升壓（600 V/6.6 kV）功能，10 kV/50 Hz輸入電能至此變換為6 kV/50 Hz或6.6 kV/60 Hz。輸出計量柜實現(xiàn)輸出電能的參數(shù)顯示、繼電保護、電能計量，最終經由1#或2#饋電柜輸出至單泊位兩側高壓插座箱。兩插座箱互鎖，不能同時供電，插座箱與相應饋電柜真空斷路器具有聯(lián)鎖保護，可避免帶電插拔高壓插頭。監(jiān)控裝置實現(xiàn)陸基岸電系統(tǒng)的信息集中采集、集中顯示、集中自動控制，與變電所或船側設備可實現(xiàn)光纖通訊。主電路單線圖如圖2所示。

圖2 主電路單線圖

3.2 控制系統(tǒng)簡介

2 MVA陸基岸電系統(tǒng)的監(jiān)控裝置為控制系統(tǒng)核心，系統(tǒng)通信采用Profibus-DP和以太網，對外通信介質為光纖（變電所計量和綜保系統(tǒng)及船側PMS系統(tǒng)）?？刂葡到y(tǒng)由輸入/輸出開關柜中的控制從站S1、變頻器從站S2、變壓器溫度采集子站S3、監(jiān)控柜中的控制主站M1及上位機構成。開關柜控制從站S1負責采集綜保數(shù)據（包括運行狀態(tài)）、電參數(shù)數(shù)據、電能計量數(shù)據、主開關、預充電接觸器、接地開關及高壓插頭狀態(tài)數(shù)據、主開關控制位置數(shù)據，并以Profibus-DP通信上傳數(shù)據至主站M1。

開關柜內主開關、預充電接觸器和接地開關狀態(tài)信息及分合控制信號同時以電纜形式接入監(jiān)控柜主站M1，控制主站同時負責采集整流變壓器和隔離變壓器溫控器信號（包括風機運行信號）、LC濾波器溫控系統(tǒng)信號、穩(wěn)頻穩(wěn)壓單元故障及控制信息、移動艙溫控及火災報警信息等，最終實現(xiàn)監(jiān)控柜上位機的數(shù)據集中采集、集中顯示、集中控制和數(shù)據報表。

同時，監(jiān)控柜中的UPS和開關電源構成輔助電源，向整套陸基岸電系統(tǒng)提供控制電源（DC24V、DC110V、DC220V、AC220V、AC380V），主要用于工控機、PLC、變送器、綜保、主開關、應急照明、變頻器、空調等關鍵器件供電，保證控制系統(tǒng)可靠運行?？刂葡到y(tǒng)拓撲結構如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)拓撲圖

4 結語

此項目在設計和建設過程中，遵循交通運輸部JTS 155-2012《碼頭船舶岸電設施建設技術規(guī)范》，貫徹安全生產、資源節(jié)約和保護環(huán)境的方針，積極推動關鍵技術、設備研發(fā)，規(guī)范岸基配套供電設施建設，從而保證岸船供電安全可靠、技術先進、經濟合理和維護方便，為錦州地區(qū)節(jié)能環(huán)保，推進船舶靠泊清潔能源的使用起到了積極的作用。