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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作業提供了綠色能源。

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，產生環境污染和噪聲污染。這不僅影響港口低碳生態的發展建設，而且增加了爆炸和火災的風險，對碼頭的健康可持續發展帶來不小的挑戰。

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合為嘉港石化碼頭提供了全新設計的專用于危險區域的SB70防爆型智能岸電電源系統解決方案。該系統將10kV/50Hz電源轉變為440V/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流程圖

本套岸電系統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《爆炸性氣體環境用電氣設備 第1部分：通用標準》要求，較傳統岸電系統更加安全可靠，符合危化碼頭接岸電需求。本系統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的新一代高性能變頻電源，具有動態響應快、過載能力強、控制精度高等優點，無論是系統拓撲結構選擇，控制性能，還是散熱系統設計，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，中間環節采用共直流母線，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，系統損耗接近等于零。當需要連船時，合高壓瞬間，沒有涌流發生，合閘次數不受限制；

（4）內部通訊網絡采用光纖網絡，通訊傳輸速度快，抗干擾能力強；

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

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

（8）自動穩壓功能，當電網電壓波動時，通過內部PID閉環控制，實現輸出電網不隨電網波動而波動，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針對岸電電源客戶需求定制開發，滿足岸電電源系統供電要求。

圖4 森蘭SB70P系列變頻電源

3 項目總結

岸電系統建成后，船舶停泊靠岸期間將由電網向船用設備供電，代替傳統燃料油發電，實現有害氣體零排放，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環境品質。

圖5 常態化連船

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。節約燃料成本方面，柴油發動機單位油耗約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研究和應用的企業，擁有強大的研發能力、豐富的岸電電源系統設計應用經驗。未來,希望森蘭將不斷努力，為國家綠色港口戰略持續貢獻自己的力量！

作者簡介：

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

摘自《自動化博覽》2017年9月刊