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希望森蘭科技股份有限公司 李星石

1 項目背景

“嗚——！”，一聲悠長的汽笛聲打破了嘉港石化碼頭的寧靜，一艘裝滿油品的貨輪緩緩駛入泊位。一名碼頭工作人員熟練地操作電纜卷盤車，將三根電纜輕松舉升至貨輪左舷，連接到船用接電箱上，合上開關。隨即，貨輪上轟鳴的輔機停止了運行，岸電為靠岸船舶的后續(xù)作業(yè)提供了綠色能源。

圖1 防爆型電纜卷盤車

嘉興市嘉港石化碼頭有限公司是一家危險化學用品運輸物流公司，到港船舶必須采用船舶輔機發(fā)電，以滿足船上的用電需求。輔機在工作中燃燒大量油料，會排出大量黑煙，產(chǎn)生環(huán)境污染和噪聲污染。這不僅影響港口低碳生態(tài)的發(fā)展建設，而且增加了爆炸和火災的風險，對碼頭的健康可持續(xù)發(fā)展帶來不小的挑戰(zhàn)。

2 項目實施介紹

2016年底，希望森蘭科技股份有限公司與上海艾臨科智能科技有限公司聯(lián)合為嘉港石化碼頭提供了全新設計的專用于危險區(qū)域的SB70防爆型智能岸電電源系統(tǒng)解決方案。該系統(tǒng)將10kV/50Hz電源轉變?yōu)?40V/60Hz及400V/50Hz可變雙頻雙壓輸出至碼頭防爆接電箱，需要連船時將接電箱與移動式防爆電纜卷盤車連接，再由卷盤車將電纜舉升至改造后的船用接電箱處連接，進行岸電向船電的輸送。嘉港石化碼頭岸電系統(tǒng)流程如圖3所示。

圖2 嘉港石化碼頭前沿

圖3 嘉港石化碼頭岸電系統(tǒng)流程圖

本套岸電系統(tǒng)在碼頭前沿的電纜接電箱和電纜卷盤車的設計上都運用了國內首創(chuàng)的防爆型設計，防爆等級為IIBT4，實際大部分設備防爆等級達到了IIBT6，符合GB3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第1部分：通用標準》要求，較傳統(tǒng)岸電系統(tǒng)更加安全可靠，符合危化碼頭接岸電需求。本系統(tǒng)核心部分變頻電源為2套森蘭SB70P系列變頻電源，單臺容量1MVA，采成直流共母排方案。SB70P系列低壓岸電變頻電源基于森蘭22年成熟低壓平臺技術的基礎上，針對岸電電源應用需求特點定制開發(fā)的新一代高性能變頻電源，具有動態(tài)響應快、過載能力強、控制精度高等優(yōu)點，無論是系統(tǒng)拓撲結構選擇，控制性能，還是散熱系統(tǒng)設計，都首屈一指。具有以下特點：

（1）拓撲結構：前端采用12脈沖整流，中間環(huán)節(jié)采用共直流母線，輸出采用LCL濾波器，高載波頻率，輸出電能質量更好；

（2）采用模塊化并聯(lián)冗余設計，維護方便，可靠性高；

（3）針對岸電電源工作特點，在岸電電源高壓側有防勵磁涌流限流功能，當沒有連船時，系統(tǒng)損耗接近等于零。當需要連船時，合高壓瞬間，沒有涌流發(fā)生，合閘次數(shù)不受限制；

（4）內部通訊網(wǎng)絡采用光纖網(wǎng)絡，通訊傳輸速度快，抗干擾能力強；

（5）可后期擴容，多臺岸電系統(tǒng)之間通過光纖通訊連接，通過岸電控制系統(tǒng)和輸出同步追蹤鎖相技術實現(xiàn)功率均衡、負荷均衡、同步協(xié)調控制，完美解決系統(tǒng)后期擴容的需求。系統(tǒng)輸出容量不足時可自動并網(wǎng)擴容，容量有余時自動切除，單臺故障時自動切除降額，整個系統(tǒng)擴容后其性能參數(shù)不會降低；

（6）額定電壓有400V和690V兩種可供選擇，額定容量從200kVA到3000kVA可以任意組合；

（7）過載能力強，針對連船并網(wǎng)瞬間有可能產(chǎn)生的逆功率和無功交互，通過硬件設計加軟件設計，可以有效抑制并網(wǎng)過程中產(chǎn)生的各種沖擊情況，使連船成功率達到100%；

（8）自動穩(wěn)壓功能，當電網(wǎng)電壓波動時，通過內部PID閉環(huán)控制，實現(xiàn)輸出電網(wǎng)不隨電網(wǎng)波動而波動，不隨負載波動而改變；

（9）連船方式有主動連船和被動連船兩種方式進行選擇，適合各種船舶接岸電需要；

（10）SB70P系列岸電電源控制系統(tǒng)針對岸電電源客戶需求定制開發(fā)，滿足岸電電源系統(tǒng)供電要求。

圖4 森蘭SB70P系列變頻電源

3 項目總結

岸電系統(tǒng)建成后，船舶停泊靠岸期間將由電網(wǎng)向船用設備供電，代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃料油發(fā)電，實現(xiàn)有害氣體零排放，大幅度減少船舶排放在大氣污染排放清單中的占比。同時，由于電量僅為燃油成本的一半，有效降低了船方的運輸成本，提高了經(jīng)濟效益。船舶靠港期間關閉輔機，也將減少船舶振動和噪音，提升船員生活質量和港區(qū)環(huán)境品質。

圖5 常態(tài)化連船

以嘉港石化碼頭平均每天船舶停靠16h，平均負荷200kW計算，采用岸電技術后單艘船舶全年可增售電量116.8萬kW h。節(jié)約燃料成本方面，柴油發(fā)動機單位油耗約250g/kW h，全年可替代柴油292t（250g/kW h×116.8萬kW h）；1kg柴油約合1.16L，油價按照5.50元/L測算，全年減少柴油燃料成本186.3萬元（292t×1.16L/kg×5.50元/L)。全年用電成本為140.1萬元（116.8萬kW h×1.2元/kW h，注：1.2元/kW h為目錄電價加收服務費后的單價水平）。全年單船舶燃料成本節(jié)約186.3萬元-140.1萬元=46.2萬元。

希望森蘭作為國內最早一批從事港口岸電電源系統(tǒng)研究和應用的企業(yè)，擁有強大的研發(fā)能力、豐富的岸電電源系統(tǒng)設計應用經(jīng)驗。未來,希望森蘭將不斷努力，為國家綠色港口戰(zhàn)略持續(xù)貢獻自己的力量！

作者簡介：

李星石（1988-），男，四川成都人，工程師，2012年7月畢業(yè)于西南石油大學石油工程專業(yè)，現(xiàn)任希望森蘭科技股份有限公司岸電事業(yè)部項目經(jīng)理，研究方向為高低壓變頻器在港口岸電系統(tǒng)的應用。

摘自《自動化博覽》2017年9月刊