西门子岸电变频电源设备打造绿色港口

作者:西门子(中国)有限公司 文章来源:MM《现代制造》 点击数:407 发布时间:2018-10-29
作为岸电解决方案的核心技术,西门子的岸电变频电源设备使陈军的愿望变成了现实。西门子专注于船舶电气和自动化技术已有百年历史,相比其他竞争对手,西门子大型传动部开发的专用于船舶岸电供电系统的岸电专用变频电源在并船切换、逻辑控制等关键领域表现突出,而且具备工业级的产品品质,完全能够满足大铲湾岸电工程的诉求。
西门子岸电变频电源设备打造绿色港口

我国航运资源丰富,在全球十大港口中占据八席,吞吐量约占全球的四分之一。如今,“一带一路”战略的发展更是成为我国航运业发展的新动力。然而,对大铲湾现代港口发展有限公司(大铲湾)来说,港区吞吐量的增长却成了“甜蜜的负担”。

大型船舶在进港靠泊期间仍然需要动力以满足船舶的用电需求。根据国际海事组织(IMO)的统计数据,全球以重油、柴油为动力的船舶每年向大气排放1000万t氮氧化物和850万t硫氧化物。这两项排放物是破坏臭氧层的主要污染物,并且通过气候作用可以传播至1000 km以外的地区,造成严重的环境污染。

岸电连接船舶靠岸
岸电连接船舶靠岸

大铲湾港区位于深圳港,被定位为深圳港三大深水集装箱港区之一,是深圳干线港的重要组成部分,随着到港大型集装箱船舶数量的增长,靠港船舶使用燃油发电产生的环境污染问题日益严重。“减少靠港船舶对环境的污染是我们的责任,也是我们建设绿色码头努力的方向。” 大铲湾工程部经理陈军言辞笃定。

使用岸用电源是减少船舶靠岸污染的最有效的手段。当船舶靠港时,通过船舶岸电供电可以使靠泊船舶达到“零排放”。这项技术因此被世界多国采用,也得到了我国政府的高度重视。各地方政府如江苏、浙江、上海、深圳等省市已经纷纷出台港口岸电设施财政补贴等配套支持政策,积极推动绿色港口建设。

更优异的方案

船舶岸电供电也成为大铲湾践行环保承诺的首选举措。“但是作为一门新的工艺技术,国内岸电技术的应用案例并不多,技术解决方案本身没有太多经验可以参考。”陈军一语道出大铲湾上马岸电项目之初最大的挑战,“我们要寻找高品质、高性价比,能满足自身港口特定需求的岸电解决方案。”

作为岸电解决方案的核心技术,西门子的岸电变频电源设备使陈军的愿望变成了现实。西门子专注于船舶电气和自动化技术已有百年历史,相比其他竞争对手,西门子大型传动部开发的专用于船舶岸电供电系统的岸电专用变频电源在并船切换、逻辑控制等关键领域表现突出,而且具备工业级的产品品质,完全能够满足大铲湾岸电工程的诉求。

作为此次主体岸电系统设备供货方,西门子充分考虑大铲湾码头停靠船舶的船型及设计靠泊吨位,确定大铲湾码头岸电的供电容量为5 MVA,并为用户提供2套2.5 MVA 的集装箱式岸电系统设备,整体覆盖4个泊位,既可实现单独使用,亦可并联实现最高5 MVA 的大容量、稳定电源给进港船只。而且,两个相同2.5 MVA容量的岸电系统所需备品备件相同,更加节省成本。

西门子岸电变频电源设备的优异性还体现在系统设计上。对大铲湾码头而言,港区主要停靠船舶供电频率为60 Hz,主要靠泊船舶的供电电压为6.6kV。西门子采用了“高-低-高”系统解决方案,即10 kV-50 Hz输入,经过降压变压器、低压变频电源及升压变压器,,变为6.6 kV-60 Hz输出,通过变频电源将岸上50 Hz频率转化为60 Hz输出给船侧,实现船电向岸电的在线平稳切换。

变革性的技术

岸电技术的核心在于变频电源系统,即将岸上工频50 Hz转变为船用60 Hz,并在转换过程中实现同步无缝切换。目前国内现有码头船用供电系统涉及变频技术的案例并不多,有很多都是直接变压而不变频的岸电技术,相当于低压交流充电桩,无法做到不间断供电。

西门子不仅具有领先的变频技术,对船用电气技术也有深入的理解,其岸电的变频电源系统采用Sinamics S120 系列针对变频电源应用的专业变频模块作为岸基供电系统的核心,整体系统具备四象限整流单元(IGBT)、短路故障穿越、结构模块化易于扩展、开放性系统以及并网同步切换等特点,很好地起到了稳压、稳频,以及谐波抑制的作用。

基于这一核心技术,西门子能够为岸电变频电源系统提供完备的从咨询、设计到制造执行等全方面的整体解决方案,可根据用户需求设定 440 V/60 Hz,6.6 kV/60 Hz,400 V/50 Hz,6 kV/50 Hz 等多种制式电源上船的全方位岸电系统,适用于散货码头、集装箱码头以及大型邮轮码头。

2017年1月22日,大铲湾码头船舶岸电系统的正式启用,大铲湾码头因此可实现每年减排SO2 117 t,NOx 109 t,COx 700 t,烟尘5 t。

陈军表示:“西门子作为资源节约型企业,把最先进、最具性价比、稳定可靠、节能减排的变频电源解决方案提供给我们,帮助我们在建设绿色港口、践行环保承诺的道路上迈进了一大步。”

图1 岸电连接船舶下放电缆
图1 岸电连接船舶下放电缆

可预见的未来

随着国际社会和中国政府对控制船舶排放改善大气污染的日益重视,船舶岸电作为港口节能减排的首选,正受到越来越多的关注。

根据交通运输部最新印发的《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015-2020年)》,到2020年,珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶硫氧化物、氮氧化物、颗粒物与2015年相比分别下降65%、20%、30%;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。

可以预见,船舶岸电市场将在2017-2018年迎来集中爆发式发展,沿海发达城市将率先实现岸电政策法规尤其是环保、补贴政策的落实。《电力发展“十三五”规划》也佐证了这一预测,据国家电网公司营销部估算,“十三五”(2016-2020)期间,全国港口岸电电能替代潜力总计约为190亿千瓦时/年,其中沿海港口岸电电能替代潜力约为160亿千瓦时/年;沿江、沿内河港口岸电电能替代潜力约为30亿千瓦时/年。

目前,西门子的岸电变频电源解决方案已经得到了诸多客户的认可,在盐田国际集装箱码头、赤湾港集装箱码头、深圳妈湾电厂、中国海洋石油工程股份有限公司的多个岸电项目中,西门子的岸电变频电源设备正发挥着举足轻重的作用,不仅解决船舶供电对港口码头船用供电系统电网的污染问题,而且可以满足船舶用电负荷的突变要求,开创了船舶岸电技术的最优方案。

作为世界上最大的资源节约型技术供应商之一,西门子在港口岸电市场将大有可为,与中国客户一起守护住这一方碧海蓝天。