集装箱岸电改造项目在锦州港的应用

◎ 刘庆辉

（锦州港股份有限公司，辽宁 锦州 121000）

1 项目背景

船舶靠港期间，主要是利用船上辅机发电机发电来满足船舶用电需求，船舶辅机发电机一般是燃烧重油或柴油，在消耗燃油获得动力的同时，船舶向大气排放大量的污染性气体，其主要成分含氮氧化物（NOX）、硫氧化物（SOX）等有害污染物，破坏港区周围的生态环境。

建设“资源节约型、环境友好型”的绿色生态港口得到国家和港口企业高度重视，船舶停靠港口后停用船上发电机改用岸电供电这一减排节能的重大改革措施目前正在我国港口码头行业逐步展开。

近年来，交通运输部多次发文，大力推动靠港船舶使用岸电，努力实现我国水运绿色、循环、低碳、可持续发展，并明确指出，中央财政将对靠港船舶使用岸电项目进行奖励支持。

此次锦州港集装箱码头岸电改造项目体现了企业对节能环保的重视，是对国家政策的积极响应，符合企业的长期可持续发展。码头船舶岸基供电项目的实施是公司持续推进节能减排工作的扩展，体现了公司节能减排的决心，是绿色港口发展的内涵和体现，这也是码头开展节能减排的延续和深化。

2 系统组成

本工程是在锦州港二港池209#、210#两个5万t集装箱泊位分别各安装一套2 000 kVA的变频变压高压上船岸电设备。在两个集装箱泊位合适位置各安装一台集装箱式变电站，从锦州港二港池集装箱码头变电所电气室电源出线柜，引10 kV/50 Hz电源到新增岸电系统的集装箱变电站电气室。在集装箱电气室内设置高压进线柜、降压变压器、变压变频装置、升压隔离变压器、高压出线柜、等相关设备，将10 kV/50 Hz进线电源转换成6.6 kV/60 Hz和6 kV/50 Hz两种制式的船用电源，通过电缆分别输送至209#泊位、210#泊位4个岸电接电插座箱，从而给具备条件的靠岸集装箱船舶提供靠泊期间的电源，实现关闭船上辅机发电、减少城市排放的目的。集装箱式陆基岸电系统由变压变频装置、恒温移动舱装置、岸电连接装置、监控装置四部分组成。单泊位陆基岸电系统布局如图1所示。

图1 单泊位布局图

2.1 变压变频装置

变压变频装置对港口变电所引入的10 kV/50 Hz电源进行变压变频控制，同时实现电能的分配、计量、继电保护及通信等功能，最终向靠港船舶提供6 kV/50 Hz或6.6 kV/60 Hz两种电制电源。

2.2 恒温移动舱装置

考虑到港口特殊的应用环境，为了保证变压变频设备的正常运行，设备整体安装于恒温移动舱内。移动舱装置采取标准集装箱形式，具有温/湿度调节、照明、防潮、防浪涌、防火及火灾报警等功能。

2.3 岸电连接装置

在集装箱单泊位两侧位置布置高压岸电插座箱，以便左舷或右舷靠港船舶取电。高压插座箱整体具有联锁保护、带电显示、急停、通信等功能，插座箱配五芯多模光纤连接器，上述插座箱和电缆构成岸电连接装置。

2.4 监控装置

监控装置集中采集输入输出开关柜中主开关、预充电接触器和接地开关状态信号和控制信号，温控风机运行信号、火灾报警信号等；通过profibus-DP网采集开关柜中控制从站上传的电能参数信息、计量信息、继电保护信息、高压插头信息等；通过profibus-DP网采集稳压稳频设备控制信号、功率器件温度信号、故障信号等；通过profibus-DP网采集变压器温控信号、移动舱温控信号等，实现陆基岸电系统的集中控制及数据报表等功能。同时，可通过预留光纤接口与港口变电所继电保护或电能计量系统进行通讯，可与船舶PMS系统实现信息传输，监控柜负责向陆基岸电系统提供辅助电源，实现控制电源的统一管理。

3 功能实现

岸电系统的核心为变压变频装置，由10 kV进线柜、预充柜、整流变压器、变频功率单元、LC滤波单元、隔离变压器、6.6kV输出计量柜、1#馈电柜和2#馈电柜组成。

3.1 基本原理

2 MVA集装箱式陆基岸电系统放置于码头前沿集装箱堆放处，码头变电所10 kV/50 Hz电源由10 kV进线柜引入岸电系统。经整流变压器降压（10 kV/660 V）后输入至变频功率单元，变频功率单元实现电能频率变换。其输出的脉宽调制波形经LC滤波装置后，变换为稳定正弦波并输送至隔离变压器，隔离变压器实现陆地电网和船舶电网的电气隔离及升压（600 V/6.6 kV）功能，10 kV/50 Hz输入电能至此变换为6 kV/50 Hz或6.6 kV/60 Hz。输出计量柜实现输出电能的参数显示、继电保护、电能计量，最终经由1#或2#馈电柜输出至单泊位两侧高压插座箱。两插座箱互锁，不能同时供电，插座箱与相应馈电柜真空断路器具有联锁保护，可避免带电插拔高压插头。监控装置实现陆基岸电系统的信息集中采集、集中显示、集中自动控制，与变电所或船侧设备可实现光纤通讯。主电路单线图如图2所示。

图2 主电路单线图

3.2 控制系统简介

2 MVA陆基岸电系统的监控装置为控制系统核心，系统通信采用Profibus-DP和以太网，对外通信介质为光纤（变电所计量和综保系统及船侧PMS系统）。控制系统由输入/输出开关柜中的控制从站S1、变频器从站S2、变压器温度采集子站S3、监控柜中的控制主站M1及上位机构成。开关柜控制从站S1负责采集综保数据（包括运行状态）、电参数数据、电能计量数据、主开关、预充电接触器、接地开关及高压插头状态数据、主开关控制位置数据，并以Profibus-DP通信上传数据至主站M1。

开关柜内主开关、预充电接触器和接地开关状态信息及分合控制信号同时以电缆形式接入监控柜主站M1，控制主站同时负责采集整流变压器和隔离变压器温控器信号（包括风机运行信号）、LC滤波器温控系统信号、稳频稳压单元故障及控制信息、移动舱温控及火灾报警信息等，最终实现监控柜上位机的数据集中采集、集中显示、集中控制和数据报表。

同时，监控柜中的UPS和开关电源构成辅助电源，向整套陆基岸电系统提供控制电源（DC24V、DC110V、DC220V、AC220V、AC380V），主要用于工控机、PLC、变送器、综保、主开关、应急照明、变频器、空调等关键器件供电，保证控制系统可靠运行。控制系统拓扑结构如图3所示。

图3 控制系统拓扑图

4 结语

此项目在设计和建设过程中，遵循交通运输部JTS 155-2012《码头船舶岸电设施建设技术规范》，贯彻安全生产、资源节约和保护环境的方针，积极推动关键技术、设备研发，规范岸基配套供电设施建设，从而保证岸船供电安全可靠、技术先进、经济合理和维护方便，为锦州地区节能环保，推进船舶靠泊清洁能源的使用起到了积极的作用。