2000年，全球首個(gè)高壓岸電系統(tǒng)在該港口建成。
2008年，全球首個(gè)高壓變頻岸電系統(tǒng)在比利時(shí)安特衛(wèi)普港建成。
2017年，我國(guó)交通運(yùn)輸部發(fā)布《港口岸電布局方案》，從此拉開(kāi)了國(guó)內(nèi)岸電高速建設(shè)的大序幕。截至2019年底，全國(guó)已建成港口岸電設(shè)施5400多套，覆蓋泊位7000多個(gè)，我國(guó)主要港口大部分都已實(shí)現(xiàn)岸上供電系統(tǒng)的覆蓋。
中國(guó)是世界港口大國(guó)，港口范圍內(nèi)的船舶碳排放和其他污染物排放量不容小覷，綠色港口建設(shè)是交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要組成部分。目前能實(shí)現(xiàn)港口停泊船舶“零碳排放”的經(jīng)濟(jì)有效可快速實(shí)現(xiàn)的方式是使用岸電。
岸電系統(tǒng)工作原理
岸電系統(tǒng)是指在船舶正常營(yíng)運(yùn)靠港期間港口向船舶供電的系統(tǒng)，包括船載裝置和岸基裝置。以電壓1KV為分界線，岸電系統(tǒng)分為高壓岸電系統(tǒng)和低壓岸電系統(tǒng)。業(yè)界低壓岸電主要采用的電壓等級(jí)為380V/50Hz或440V/60Hz，高壓岸電采用的電壓等級(jí)為6KV/50Hz或6.6KV/60Hz或11KV/60Hz。岸電系統(tǒng)工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單，是將岸上供電系統(tǒng)(即岸基裝置)通過(guò)船岸交互部分將電力送至船舶受電系統(tǒng)(即船載裝置)。
岸上供電系統(tǒng)是將電網(wǎng)電源經(jīng)過(guò)變壓器、變流器及隔離變壓器轉(zhuǎn)換成靠港船舶所需要的電壓及頻率等級(jí)的電源，并最終送至碼頭接線箱處(下圖所示)。值得一提的是岸基裝置中的變流器以功率器件變頻技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，是岸上供電系統(tǒng)中核心設(shè)備。
船舶受電系統(tǒng)是船舶配電系統(tǒng)的一部分。擁有岸電系統(tǒng)的船舶一般在入級(jí)證書上會(huì)有AMPS標(biāo)志。其主要由電纜絞車、船載變壓器和電氣管理系統(tǒng)組成。其中電氣管理系統(tǒng)要具備電壓指示、極性或相序(三相交流)檢測(cè)、應(yīng)急切斷、安全聯(lián)鎖、負(fù)載轉(zhuǎn)移、短路保護(hù)、逆功率保護(hù)等功能。
岸電系統(tǒng)操作流程
船舶靠泊使用岸電，需要船岸多個(gè)部門協(xié)同工作，才能安全使用岸電。本文以中國(guó)籍某集裝箱輪操作規(guī)程為例簡(jiǎn)要介紹岸電系統(tǒng)在實(shí)際使用過(guò)程中的操作流程。岸電使用的操作流程主要分為使用前的準(zhǔn)備工作和岸電供電操作：使用前的準(zhǔn)備工作有抵港前的船載設(shè)備的效應(yīng)檢查和接入岸電前的準(zhǔn)備。其中接入岸電前的準(zhǔn)備需要首先使用電纜絞車將電纜放出并連接到碼頭岸電插座，同時(shí)船舶上發(fā)電機(jī)要減至一臺(tái)，且盡量較少船上負(fù)載。
岸電供電操作分三步走。第一步是將岸電切換船電，通過(guò)合閘試驗(yàn)后連接岸電，檢查電參數(shù)正確后將岸電切換船電。第二步是岸電供電，將船電切換到岸電完成后，恢復(fù)船舶電站正常工作，安排人員值班監(jiān)控狀態(tài)。第三步是將船電切換岸電，在離泊前一段時(shí)間將發(fā)電機(jī)備車，降低電網(wǎng)負(fù)荷，用船電切換岸電，恢復(fù)電站的正常工作。
國(guó)際方面
對(duì)于船舶岸電的建設(shè)布局，IMO及國(guó)內(nèi)相關(guān)部門已出臺(tái)相關(guān)的公約和法律法規(guī)。中國(guó)在海上安全委員會(huì)第98次大會(huì)(MSC98)提交的《國(guó)際航行船舶岸電安全操作導(dǎo)則》經(jīng)過(guò)多輪討論在MSC103會(huì)議上獲得通過(guò)，為國(guó)際行業(yè)岸電操作提供指南。
國(guó)內(nèi)方面
國(guó)內(nèi)現(xiàn)在施行的一些法律法規(guī)也都明確部分水域的船舶在靠泊時(shí)要使用岸電：
2015年修訂的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》明確要求“新建碼頭應(yīng)當(dāng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)岸基供電設(shè)施;已建成的碼頭應(yīng)當(dāng)逐步實(shí)施岸基供電設(shè)施改造。船舶靠港后應(yīng)當(dāng)優(yōu)先使用岸電”。
《中華人民共和國(guó)長(zhǎng)江保護(hù)法》部分內(nèi)容
交通運(yùn)輸部頒布的《港口和船舶岸電管理辦法》則更詳細(xì)的規(guī)定了船舶岸電的建設(shè)、使用、服務(wù)、監(jiān)督等具體內(nèi)容。
此外，還有《上海市環(huán)境保護(hù)條例》、《上海市港口和船舶岸電管理辦法實(shí)施細(xì)則》等地方管理?xiàng)l例，以及中國(guó)海事局頒布的《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2020)、《內(nèi)河海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2019)都對(duì)船舶岸電的使用進(jìn)行了更加具體的規(guī)定。
標(biāo)準(zhǔn)方面
岸電的相關(guān)技術(shù)研究可追溯到上世紀(jì)70年代，近十五年來(lái)國(guó)內(nèi)外岸電相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展迅速：
2009年4月，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)首先發(fā)布了闡述高壓岸電系統(tǒng)總體技術(shù)的預(yù)標(biāo)準(zhǔn)IEC/PAS 60092-510;
2011年，IEC發(fā)布了岸電插接件國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62613;
2012年，IEC/ISO/IEEE聯(lián)合發(fā)布了糾正和集成的高壓岸電系統(tǒng)總體技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)IEC/ISO/IEEE 80005-1;
2016年，發(fā)布了岸電系統(tǒng)通信協(xié)議、數(shù)據(jù)交互等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC/ISO/IEEE 80005-2。
IEC標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容
國(guó)內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定緊跟國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)步伐。2014年，全國(guó)電力電子標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)參照IEC 62613-2011標(biāo)準(zhǔn)先后制定《高壓岸電連接系統(tǒng)用插頭插座》(GB/ T30845.1-2014)、《高壓岸電連接系統(tǒng)用插頭插座互換》(GB/T30845.2-2014)。同時(shí)，交通運(yùn)輸部根據(jù)實(shí)際港口岸電建設(shè)狀況牽頭制定了《靠港船舶岸電系統(tǒng)技術(shù)條件》(GB/T 36028.1-2018)《碼頭船舶岸電設(shè)施工程技術(shù)規(guī)范》(GB/T51305-2018)。另還有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)從不同方向?qū)Π峨娫O(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
岸電使用展望
在岸電的推進(jìn)過(guò)程中也存在一些問(wèn)題。比如具備受電設(shè)施的船舶數(shù)量少，港口初始投入高、利潤(rùn)率低，岸電使用的經(jīng)濟(jì)性不高，接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，船舶改造成本高等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，相關(guān)部門也針對(duì)性的出臺(tái)了相關(guān)政策。比如給予碼頭、船舶所有者或運(yùn)營(yíng)者一定的岸電改造補(bǔ)貼，采用優(yōu)惠電價(jià)，修改相關(guān)技術(shù)規(guī)則要求部分類型船舶強(qiáng)制安裝岸電設(shè)備，細(xì)化接口標(biāo)準(zhǔn)。
在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)內(nèi)，氫動(dòng)力，氫燃料電池動(dòng)力，鋰電池動(dòng)力都不會(huì)成為主流的推進(jìn)動(dòng)力。LNG動(dòng)力即使成為主流推進(jìn)動(dòng)力，也不能實(shí)現(xiàn)靠泊后的零碳排放目的。因此，靠泊期間實(shí)現(xiàn)零碳排放，岸電是最可行的方案。在國(guó)內(nèi)和內(nèi)河航行的部分船舶，已有新修訂的技術(shù)檢驗(yàn)規(guī)則對(duì)岸電安裝進(jìn)行要求，但由于制造、改裝周期的限制，具有受電設(shè)備的船舶還需經(jīng)過(guò)幾年時(shí)間才能大量運(yùn)營(yíng)，這是未來(lái)岸電配套廠家的紅利期，也是后續(xù)海事部門監(jiān)管的新內(nèi)容。經(jīng)過(guò)近幾年大力推廣建設(shè)港口岸基供電基礎(chǔ)設(shè)施，陸地的岸電建設(shè)已基本完成。隨著硬件設(shè)施的全面推廣，相信幾年后中國(guó)的綠色港口愿景必將實(shí)現(xiàn)。
