中國綠色港口岸電建設(shè)的前景與發(fā)展

韓賢賢 壽建敏

中國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，中國港口船舶靠港量日益增加。2016年中國外貿(mào)船舶的靠港量就超過19萬艘次，若全國港口船舶靠港量按外貿(mào)船舶平均規(guī)模計(jì)算（以外貿(mào)貨物吞吐量占全國約32%估算等量船舶數(shù)量），中國港口每年等同于外貿(mào)船舶平均規(guī)模的靠港量約達(dá)59萬多艘次。根據(jù)船舶污染物排放以及燃料消耗計(jì)算數(shù)值關(guān)系，對每艘等規(guī)模船舶靠港期間的二氧化碳減排量估算，平均每艘次船舶靠港期間耗油約8噸，若全國港口實(shí)現(xiàn)岸電供應(yīng)，則每年將減少溫室氣體排放達(dá)1489.5萬噸，同時(shí)還將大量減少硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）排放導(dǎo)致的空氣污染，而且船舶靠港油改電還將減少船舶直接成本的支出。因此，港口岸電建設(shè)是綠色港口發(fā)展的關(guān)鍵途徑，是減少靠港船舶溫室氣體排放和污染排放的最有效手段。

一、綠色港口的岸電建設(shè)

1.面向綠色港口岸電建設(shè)的背景。為了制約船舶污染海域環(huán)境，約束船舶污染物排放及設(shè)備和人員操作等，國際防止船舶造成污染公約（MARPOL）73/78公約得以修訂，其中附則6則更是嚴(yán)格要求船舶排放氣體中硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）的定量標(biāo)準(zhǔn)，以及嚴(yán)禁故意排放臭氧消耗物質(zhì)。而船舶溫室氣體排放、自身排污以及運(yùn)輸過程中的污染物排放等問題是國際海事組織（IMO）重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容。

航運(yùn)業(yè)減少排放以對船舶的監(jiān)管為主線，建立排放控制區(qū)，然后逐漸推廣。歐盟最先啟動(dòng)排放控制區(qū)，對停泊于歐盟港口水域的船舶，規(guī)定了燃油的最低含硫量，對于不達(dá)標(biāo)的船舶則要求關(guān)閉發(fā)電機(jī)，僅依靠港口岸電進(jìn)行作業(yè)。在歐盟之后，美國和加拿大主張建設(shè)排放控制區(qū)，率先在世界上提出并實(shí)行AMP計(jì)劃。

自2015年12月，我國在珠三角、長三角和環(huán)渤海（京津冀）三個(gè)主要水域建立了排放控制區(qū)之后，一些港口地區(qū)的污染排放量大幅降低。根據(jù)相關(guān)估測，至2020年，三個(gè)主要排放控制區(qū)水域的船舶排放硫、氮氧化物將比2015年各降低65%和20%，在排放控制區(qū)內(nèi)的主要港口碼頭也將于2018年年底前全面實(shí)行岸電建設(shè)。我國作為全球航運(yùn)量最大的國家，削減靠港船舶的碳排放量和污染控制，將對我國產(chǎn)生較大的綠色影響效應(yīng)。

2.港口岸電建設(shè)歷程。早在2000年歐洲的瑞典在哥德堡港渡船碼頭安裝了高壓岸電系統(tǒng)，開創(chuàng)了港口岸電建設(shè)的先河。而后美國、瑞典、加拿大以及歐洲一些國家的主要港口也開始利用岸電為各類船舶供電。

2009年，青島港完成5000t級(jí)內(nèi)貿(mào)支線碼頭的低壓岸電建設(shè)改造，標(biāo)志著我國對岸電建設(shè)的首次嘗試。2010年3月，上海外高橋進(jìn)行了小規(guī)模的二期集裝箱碼頭運(yùn)行移動(dòng)式岸基船用變頻變壓供電系統(tǒng)；2010年10月到2011年9月期間連云港先后成功地將高壓船用岸電系統(tǒng)、高壓變頻數(shù)字岸電系統(tǒng)分別對接于“中韓之星”郵輪和大型散貨船舶；2013年至2014年1月，天津港先后建設(shè)了36座低壓岸電裝置和兩座6.6千伏60 赫茲高壓岸電裝置，實(shí)現(xiàn)了所有港務(wù)船舶停岸的供電。

隨著國家電網(wǎng)公司電能替代工作的持續(xù)演化，近幾年港口岸電建設(shè)也陸續(xù)在一些沿海和內(nèi)河港口進(jìn)行。2015年，寧波港實(shí)現(xiàn)了用電設(shè)備在不同頻率下亦可穩(wěn)定工作的功能，日照港首套將10 kV/50Hz工業(yè)電源轉(zhuǎn)換成6 kV /50Hz船用電源；2016年，蘇州港二套2MW高壓船舶岸電系統(tǒng)，廈門集裝箱碼頭集團(tuán)實(shí)現(xiàn)2個(gè)15萬噸級(jí)泊位船電和岸電無縫切換；2017年，遼寧營口港2MW和3MW兩套將10kV/50Hz轉(zhuǎn)換成船電，長江中游池州港形成0.5MW船舶岸電系統(tǒng)；2018年， 國投曹妃甸港十個(gè)泊位全部實(shí)現(xiàn)岸電。

二、中國港口岸電建設(shè)特點(diǎn)

供電系統(tǒng)的電壓、頻率和船舶用電的電壓、頻率有所差異，使得我國港口岸電設(shè)施建設(shè)考慮的因素和技術(shù)要求更加復(fù)雜。中國電網(wǎng)的供電頻率為50Hz，而航運(yùn)業(yè)相對蓬勃的美、日、韓等國家的供電頻率為60Hz，多半遠(yuǎn)洋船舶的用電頻率也為60Hz，國內(nèi)航行船舶大多使用50Hz頻率電站。同時(shí)，中國港口存在著水域復(fù)雜、沿海船和內(nèi)河船規(guī)模差距大，地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)電壓高低及容量布局差異性大等的特點(diǎn)。因此，港口岸電建設(shè)、推廣和標(biāo)準(zhǔn)化的難度更大。

在大規(guī)模推行港口岸電建設(shè)時(shí)，既要考慮沿海和內(nèi)河碼頭的區(qū)別和共通，也要考慮遠(yuǎn)洋、國內(nèi)沿海及內(nèi)河小型船舶的差別。因此，中國港口岸電建設(shè)具有獨(dú)特性，按照不同的應(yīng)用場面和靠港船舶的用電要求，港口岸電系統(tǒng)大體分成四類：高壓大容量岸電系統(tǒng)、高壓岸電系統(tǒng)、低壓岸電系統(tǒng)、低壓小容量岸電系統(tǒng)。到2020年底前，將在全國主要港口和排放控制區(qū)內(nèi)的493個(gè)專業(yè)化泊位建成向船舶供應(yīng)岸電的設(shè)施，最終將實(shí)現(xiàn)100%的泊位岸電覆蓋率。

三、港口岸電建設(shè)發(fā)展前景

1.從大氣污染和排放控制來看。以每艘次船舶停靠平均消耗燃油8噸計(jì)算，中國港口全部完成岸電系統(tǒng)改造，每年可分別減少NO2、SO2、CO2以及PM10排放36.86、21.2、1489.5和2.7萬噸，對我國未來港口區(qū)域的減排貢獻(xiàn)較大。

2.從船舶和港口運(yùn)營效益來看。港口從電網(wǎng)公司購電和銷售給船公司的差價(jià)中獲得效益，船舶從電代油中獲得效益，每艘次靠港船舶平均可節(jié)約2萬元，則全國港口完成改造每年可獲得總效益為118億元，具有較好的直接經(jīng)濟(jì)效益。

3.從岸電產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看。全國各類碼頭泊位對岸電裝置的需要，促進(jìn)了技術(shù)、制造和服務(wù)的全面發(fā)展，若沿海泊位改造按照平均一套600萬元估算，內(nèi)河泊位按照平均一套200萬元估算，其產(chǎn)業(yè)制造總規(guī)模將達(dá)到860億元，加上技術(shù)研發(fā)和后服務(wù)系統(tǒng)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈將帶來千億元的增加值。

4.從公眾環(huán)境改善來看。以岸基取電替代發(fā)動(dòng)機(jī)燃油，將降低輔機(jī)產(chǎn)生的噪音，給港口周邊公眾帶來身心健康；同時(shí)也會(huì)改善輪機(jī)人員的工作環(huán)境，保護(hù)了港口的生態(tài)環(huán)境且滿足大眾的心理訴求，保障民生。

四、綠色港口岸電建設(shè)發(fā)展對策

1.保證岸電來源的清潔。在保證港口船舶及設(shè)備使用岸電的基礎(chǔ)上，同時(shí)限制煤炭發(fā)電的電能重新應(yīng)用于港口岸電中，否則會(huì)使所在地區(qū)不僅沒有真正得到環(huán)境保護(hù)的效益，而且還得不到成本節(jié)約的經(jīng)濟(jì)利益。

2.提升兼容性及標(biāo)準(zhǔn)化。水域的復(fù)雜性、船舶以及電網(wǎng)的差異性，要求岸電設(shè)施的兼容性，這既要依靠技術(shù)創(chuàng)新，也可以通過臨近泊位設(shè)施的分工構(gòu)造來解決。同時(shí)對岸電裝置相關(guān)產(chǎn)品（如插座接口等）的技術(shù)規(guī)格等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以便增加船舶使用的便利性。

3.有效發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈。由于中國港口泊位數(shù)量的龐大，港口岸電建設(shè)的推進(jìn)將構(gòu)成較大規(guī)模的生產(chǎn)和制造。因此，要對這一產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展進(jìn)行有效的引導(dǎo)和合理的規(guī)范，避免形成二次環(huán)境污染現(xiàn)象，同時(shí)要從科研、技術(shù)、裝備制造以及安裝、維護(hù)等進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈整體的構(gòu)造發(fā)展。

4.聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控岸電系統(tǒng)。隨著岸電系統(tǒng)的建設(shè)和擴(kuò)張，為了資源的整合、調(diào)配和安全管理，有必要從整體上對岸電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。因此，未來要實(shí)現(xiàn)分級(jí)平臺(tái)的建設(shè)，使岸電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)縱向和水平的信息交互，增強(qiáng)岸電系統(tǒng)的使用效率，并依托于航線形成電力資源的供應(yīng)鏈?zhǔn)焦┙o。

5.充分利用人工智能。未來人工智能將會(huì)以超過人們想象的速度發(fā)展，對岸電設(shè)施的建設(shè)也會(huì)產(chǎn)生極大的影響。智能計(jì)量、切換和信息傳遞等都將需要人工智能化來完成，因此在岸電建設(shè)過程中要充分考慮人工智能的發(fā)展方向，在暫未做到的地方做好空間和過程的預(yù)留，為人工智能的啟用留有足夠的余地。

（作者單位：上海海事大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院）