大容量高低压双频岸电电源在永钢码头的应用论文_卢浩,朱翌

(张家港智电柔性输配电技术研究所有限公司 江苏张家港 215600)

摘要:为加大船舶靠港使用岸电协调应用,推动绿色交通发展,降低港口污染废气的排放量,并结合内陆港大中型货运船舶的特点与目前岸电应用过程中的技术问题,研究设计新型高低压双频可调压岸电电源系统,实现输出6.6kV/60Hz、380V/50Hz或440V/60Hz电源给靠港船舶提供用电。该系统采用电缆卷筒吊臂自动送船,安装方便;能够自适应调压调频、快速启动、自动调节电缆。该装置的实际安装应用,为长江内河码头的岸电电源方案提供了有效的改造实现方案。

关键词:高低压双频;岸电电源;港口码头

0 引言

港口以往停靠码头的船舶必须一天24小时采用船舶辅机发电,以满足船舶用电的需求,辅机在工作中燃烧油料,排出大量的废气,产生噪声污染。而如果采用码头电源对靠港船舶供电,则可以有效解决上述问题,因此我国交通运输部提出在“十二五”末,全国海港码头中一半以上超万吨级泊位要提供岸电,推广靠港船舶使用岸电是各大港口节能减排重点工作之一。[1]

1 项目背景介绍

江苏永钢集团盛泰码头位于长江下游,设计年吞吐量为300万吨,其中进口110万吨、出口190万吨。码头建设以进口废钢和出口成品钢、机械设备电器等件杂货为主的两个35000吨(兼顾50000吨)级通用泊位2个,引桥一座,长1124.626米,宽15米,占用岸线464米,最大靠泊能力为10万吨。

由于国家对环保的重视及相关法律政策的进一步调整,根据国家现行相关政策法律的规定,到2020年,主要港口90%的港作船舶、公务船舶靠泊使用岸电,50%的集装箱、客滚和邮轮专业化码头具备向船舶供应岸电的能力。

岸电系统概念:船舶停靠港口后,接入岸上陆地电源系统,由岸基电源持续不断给船舶供电,从而船上辅机停止工作,以达到降低港区污染废气的排放量。

船舶电制:根据船舶类型、国家不同,采用的电制不同。

电压等级:中小型船舶上采用低压供电系统380V/400V。[2]大型和超大型船舶采用高压供电系统6.6kV/6kV/11kV。[3]

供电频率: 60Hz/50Hz;沿海、外运船只大多采用60Hz,国内航线船舶大部分采用50Hz。

2 项目设计依据

目前永钢盛泰码头主要停靠的船舶载重量以3~10万吨为主,用电等级有380V/50Hz的国内船舶,也有440V/60Hz的国外船舶,未来还有高压6.6kV靠岸作业的船舶。船舶一般采用柴油电机作为电力驱动,电机可分两种:主动力电机和辅助电机。

(1)主动力电机主要用于驱动船体运动,万吨货轮的主机功率可用巨大来形容,例如8.5万吨级散货船的主机功率约为10000kW,在停靠岸期间主动力电机停止运行。

(2)辅助电机主要为全船提供装卸货、维修、生活、备用等电力,可由多个电机组成。例如某15万吨级散货船辅助电机包括1台300kW电机、2台232kW电机,其中1台232kW电机给全船进行生活供电,一般情况下,船舶均备有低压电箱提供380V/50Hz或440V/60Hz生活用电。[4]在停靠岸期间,辅助电机仍持续运行,排放污染气体,降低港口环境质量。

考虑到船舶用电还需要留有一定的余量,并且为了保证两个码头泊位的船舶能同时接入岸电使用,因此需要为盛泰码头设计一套高低压兼容的双频调压岸电系统。

3 具体技术方案

永钢岸电的技术方案是将整流与逆变两种功能集中成为一个整体,组成变频电源装置放入集装箱内,从而便于把装置放在江边码头进行供电。变频电源装置由变电站提供一根10kV的动力电缆进行供电,包含进出线、变流柜等,负责将10kV/50Hz电源变频变压输出6kV/50Hz &6.6kV/60Hz或者380V/50Hz&440V/60Hz电源,可直接供船上设备使用。

岸电电源:是电力从码头变电站供应到靠近船舶的连接点的一套供电系统。主要有开关柜、电缆、变频电源、计量收费系统、供电自动化系统。变频电源装置还包括刷卡电表、触摸屏、操作按钮、多功能电力仪表等。

岸船连接系统:是连接岸上连接点及船舶受电装置间的电缆和电力设备,主要有接线箱、电缆管理系统等。整个岸电电源连接时间不超过20分钟。

本次永钢盛泰码头岸电技术方案采用5MVA高压岸电,可选择高压上船或低压上船。10kV/50Hz高压电源经过变频变压输出5MVA 6.6kV/60Hz或6kV/50Hz电源(高压上船)供船上设备使用,或选择经过降压变压器输出1MVA 440V/60HZ或380V/50Hz电源(低压上船)供船上设备使用。高压岸电高低压上船方案示意图见图1,高压岸电高低压上船方案一次系统示意图见图2。

图1高压岸电高低压上船方案示意图

图2高压岸电高低压上船方案一次系统示意图

4 实际测试运行情况

永钢盛泰码头位于乐余镇东沙九五圩、长江右岸七干河口下游1.23公里处,上游与宏泰码头相接,建设规模为5万吨级散货和散杂泊位各1个,4万吨级件杂泊位1个,水工结构兼顾10万吨级散货船。该码头占用长江岸线808米,是目前张家港口岸岸线最长的码头。

2018年9月底,江苏永钢集团盛泰码头的5MVA高压双频岸电电源系统完成了本体和接电系统的安装、电缆连接和内部测试等相关工作,永钢5MVA高压双频岸电本体见图3,永钢5MVA高压双频岸电接电系统见图4。

随后本套5MVA高压双频岸电电源系统在码头进行试运行工作,考虑到码头靠岸最大船舶载重量为15万吨级散货船,现场设置了4台380VAC/160KW的大型电机,用来模拟该级别船舶的辅助电机动力需求。试验时工作人员操作岸电电源装置,对上述电机进行空载突投供电运行试验。试验过程中监测到4台电机同时启动的电流约为其正常工作电流的7倍左右,折算后对应需要岸电装置供电容量4MVA以上,岸电装置突投实验的电压电流波形曲线见图5。运行试验结果表明4台电机同时一次性成功启动,可以满足突投供电需求,也意味着本套5MVA高压双频岸电系统已经能够满足15万吨级及以下载重量的散货船设备负载动力需求。

图3永钢5MVA高压双频岸电本体

图5岸电装置突投实验的电压电流波形曲线

永钢盛泰码头高压双频岸电系统投运后,可以实现以电代油,有效降低燃油产生的污染物排放,改善内河环境。按码头年均150余艘次外贸船进出测算,全部使用岸电技术,船舶在该码头停靠期间将年均减少排放二氧化碳1.2万吨、二氧化硫300吨、氮化物100吨,等同于5000辆汽车一年的污染物排放量。

5 结束语

江苏永钢集团盛泰码头高压双频岸电系统装置的容量为5MVA,是国内内河容量最大的岸电电源系统。本岸电系统采用国内首创的移相变技术,可实现高低压兼容。船岸连接系统采用经船级社认证的国际标准设备,能够与国际船舶进行可靠、安全、规范对接。永钢码头岸电电源系统的推广应用,降低了码头船舶污染废气的排放量,实现了绿色节能,取得了良好的节能效益、经济效益和社会效益,并为长江内河码头的岸电电源方案提供了有效的改造实现方案,推动了内陆港口码头的技术进步,提高了码头和船舶的竞争力。

参考文献:

[1] 全国港口标准化技术委员会. 港口船舶岸基供电系统技术条件 第2部分:低压上船:JT/T 814.2-2012 [S].北京:人民交通出版社,2012:18.

论文作者:卢浩,朱翌

论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期

论文发表时间:2019/5/27

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大容量高低压双频岸电电源在永钢码头的应用论文_卢浩,朱翌
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