油气化工码头岸电设施设计重难点分析

杨亚宾 李伟仪 覃 杰

中交第四航务工程勘察设计院有限公司

1 引言

我国自2010年首次采用高压岸电系统开始，船舶岸电设施建设逐步在全国推广。根据交通运输部网站的数据显示，截至2018年年底，全国已建成岸电设施3 700余套，覆盖5 200余泊位。建设船舶岸电设施已成为大势所趋，但是对于油气化工码头建设船舶岸电设施，政府部门、建设单位、设计单位及船级社均未形成明确的结论，也没有完整的设计方案，给从业人员造成了较大困扰。

2 油气化工码头船舶岸电设施的背景及现状

2.1 研究背景

遵照JTS 155-2012《码头船舶岸电设施建设技术规范》，对油气化工码头未做明确要求，鉴于安全考虑，油气化工码头一般不建设船舶岸电设施。JTS 155-2019《码头岸电设施建设技术规范》也未增加油气化工码头类型[1]。

交通部2018年12月发布的交海发〔2018〕168号《船舶大气污染物排放控制区实施方案》对船舶靠港使用岸电要求规定：“2019年1月1日及以后建造的中国籍公务船、内河船舶(液货船除外)和江海直达船舶应具备船舶岸电系统船载装置”。该文对船舶岸电系统船载装置的要求将液货船排除在外。

2020年2月1日起正式施行的《港口和船舶岸电管理办法》，其解读文件中指出“考虑到油气化工码头安全风险较大，防爆要求高，实践经验不足，暂不具备推广使用岸电的条件，因此未对此类码头岸电设施建设进行强制性规定。同时考虑到岸电技术的进步和今后应用的可能，新建、改建、扩建的油气化工码头应当预留岸电设施的空间或通路。”

2.2 油气化工码头船舶岸电设施建设现状

自2018年3月交通运输部2号令颁布后，国内油气化工码头在规划、设计时基本会考虑建设船舶岸电设施的可行性，具备可行性时，设计单位提供设计方案；当现行技术不能提供成熟方案时，会考虑预留岸电配电装置安装空间和电源容量。

经调研，国内油气化工码头船舶岸电设施的已建案例有3套，分别为：江苏索普港海纳川危化品码头800 kVA岸电系统、浙江嘉港石化码头2 MVA岸电系统和嘉兴美福石油码头2 MVA岸电系统。这3套岸电设施存在几个共同点：①岸电插座箱和电缆绞车上电机等电气设备采用防爆设计[2-3]；②均为低压上船；③船上无配套的岸电受电装置，需要岸上提供转接箱，且愿意使用岸电的船舶多为码头方自家船只。

3 设计方案重难点分析

船舶岸电系统主要由岸基供电系统、船岸连接系统和船载受电系统组成。对于油气化工码头船舶岸电系统，岸基供电系统一般安装在爆炸危险区域之外的码头工作楼内，与其他类型码头船舶岸电系统没有区别。油气化工码头船舶岸电系统的重难点主要包括船舶岸电系统容量的确定、船岸连接系统的设备布置及防爆岸电插接件。

3.1 电容量需求不明确

船舶岸电系统的系统容量由船舶靠泊、装船或卸船作业时的用电需求决定。当无岸电可接入时，由船舶辅机提供电源，所以单泊位岸电系统容量，一般以该泊位允许靠泊船舶的最大单台辅机的额定容量作为参考。

JTS 155-2019《码头岸电设施建设技术规范》附录A给出了干散货、集装箱、邮轮等船舶辅机功率，但未包含油气化工船舶。在船舶资料库查询船舶相关资料，经对比发现，同量级油气化工船舶的配置存在较大差异。且油气化工船舶卸货作业时，主要用电负荷为卸料泵、平衡泵，此类用电负荷信息很难得知。若要确定岸电系统容量，需针对所建设泊位停靠船舶进行用电需求调研，此类数据可通过船方和码头运营公司获取。

3.2 上船电压等级与容量的矛盾

考虑到经济性和电缆连接的可实施性等因素，上船电压等级一般根据容量确定。JTS 155-2019 《码头岸电设施建设技术规范》4.2.3条：供电容量小于630 kVA时，可采用低压供电方式；供电容量为630 kVA～1 600 kVA时，宜采用高压供电方式；供电容量大于1 600 kVA时，应采用高压供电方式。

但船舶辅机一般为低压发电机，设备用电为低压三相电源。大容量岸电设施存在着这一矛盾，岸方和船方必须有一方需要作出妥协，在本方范围内进行电压等级变换。大容量岸电设施采用低压上船方式时，多根大电缆的连接对电缆提升装置、岸电箱和船舶接电箱等设备提出更高技术要求，连船操作也变得困难。市场上缺少高压防爆插接件是高压上船方案的重要制约因素。

3.3 船岸连接系统的设备布置受限

船岸连接系统主要包含岸电箱、电缆提升装置(上船电缆可人工提升时取消)和插接件，设备一般布置在码头面上，对于油气化工码头，其安装位置主要受爆炸危险区域、船舶接电位置影响。

3.3.1 爆炸危险区域的影响

船岸连接系统的电气设备是否需要采用防爆型设备，取决于安装位置是否处于爆炸危险区域内。工程实际中爆炸危险区域的平面划分较为保守，常见划分见图1。

图1 码头爆炸危险区域划分平面图

实际上船舶外沿四周15 m范围内并不全是爆炸危险区域2区，根据IEC 60092-502，闪点不超过60℃易燃液体货轮，以船舶舱口、管道法兰、排气口等释放源为中心，半径为3 m的范围内可划为2区[4]。船舶尾部主要是驾驶室和机舱，无释放源。若船岸连接设备不在岸上装卸设备的爆炸危险区域内，则船岸连接设备可以采用非防爆设备；否则，船岸连接系统内的电气设备应采用防爆设备，如岸电箱、插接头、电缆绞车的电机及配套电气设备。

3.3.2 码头平面形式的影响

油气化工码头的平面方案主要有一字型布置、蝶式布置两种，两种不同形式的平面，也决定着船岸连接系统的设备布置方案。

船舶靠泊一字型布置的码头时，船身可与码头贴临，且码头平面空间较充裕，岸上接卸装置主要集中在船舱接卸口附近，船尾对应的码头区域有空间可供岸电设备安装。国内已建岸电设施的案例都属于该工况。

船舶靠泊蝶式布置的码头时，船身仅货舱段与码头平台贴临，船首船尾通过缆绳系在系缆墩，船舶吨级越大，船尾接电位置离码头距离越远(见图2)。如果将船岸连接设备设置在系缆墩上，则无法直接将电缆提升至甲板，可能需要通过小船运送，操作难度大。如果将船岸连接设备设置在工作平台上，也存在3个难点，分别是：工作平台需要加大，增加投资；设备大概率将处于爆炸危险区域内，需采用防爆设备；电缆提升上船后，需从船身中部连接至船尾，连船操作困难。

图2 蝶式布置码头平面图

4 结语

通过梳理政策背景，调研建设现状，基于常规的船舶岸电设施，总结了油气化工码头船舶岸电设施主要的实施难点有：缺少油气化工船舶用电负荷信息，样本容量小，岸电系统容量难确定；大容量岸电系统上船电压等级难确定，低压上船电缆多，高压上船缺防爆插接件；船岸连接设备设置位置难确定，若想使用非防爆设备，需要谨慎选择安装位置，避开爆炸危险区域；蝶式布置的码头缺少合适的安装位置，加设岸电的工程投资较大，且也存在电气设备防爆和连船操作困难的问题。