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1 背景

為深入貫徹習近平總書記關于“經濟強國必定是海洋強國、航運強國”、“經濟要發展，國家要強大，交通特別是海運首先要強起來”的重要指示精神，落實《交通強國建設綱要》，港口船舶岸電系統已成為了綠色港口的標配，對于港口環境污染和噪聲污染治理有著顯著的功效。森蘭作為岸電電源行業的領軍企業，也先后參與了國內多個大型碼頭岸電系統的建設，成為了行業內岸電電源系統成功應用案例最多的企業之一，更是先后開創了危化碼頭岸電應用技術、多機并聯岸電應用技術的先河。

2 實施與應用

汕頭招商局港口集團廣澳港區二期港口岸電建設工程：3MVA岸基電源系統，輸出電源電壓為6.6kV，輸出電源頻率可在50赫茲和60赫茲之間進行切換，能夠滿足國際和國內船舶不同的電源需求。此碼頭一期岸電項目給1個泊位提供用電，船舶噸位為10萬噸。考慮船舶的停靠情況，采用一個泊位一套岸電系統兩套岸電箱的供電系統結構，即一套岸電系統兩個岸電箱只可以向一個泊位供電。

高壓水冷型四象限岸電電源為森蘭針對客戶需求定制開發的新一代高性能變頻電源系統，具有動態響應快、過載能力強、控制精度高、智能電網回饋等優點，無論是系統拓撲結構選擇、控制性能、功能設計，還是水冷系統設計，都處于國際一流水平。希望森蘭典型VFPS系列岸電電源組成部分包括電網、高壓配電站、岸電電源系統、碼頭接線箱、船上電纜卷盤、開關柜、并網柜、船上發電機組等。

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圖1 岸電電源系統一次圖

四象限岸電電源是交、直流側可控的四象限運行的變流裝置。當變流器從電網吸收能量時，運行在整流狀態；反之，若變流器向電網饋送能量時，變流 器工作于有源逆變狀態。功率單元控制系統根據電網輸入電壓，利用快速鎖相跟蹤技術得到電網電壓頻率、幅值、相位等實時值，控制整流端IGBT的開通與關斷，使整流側電壓相位超前或滯后，實現能量回饋控制。

按照岸電電源系統的運用場合和需要，配置了多種相應的功能：

（1）智能電網回饋功能；

（2）有功和無功（PQ）分離控制功能；

（3）無擾動并網投切功能；

（4）多重保護功能：直流過壓/過流保護、網側過壓/過流/欠壓保護、網側過頻/欠頻保護、功率器件過壓/過流/過溫保護、電抗器/變壓器過溫保護、過載保護、電容放電保護、防雷保護、接地保護等；

（5）人機界面和通訊功能。

圖2 四象限功率單元結構框架圖

由于3MW岸電電源功率密度要求較高，熱損耗較大，應選擇水冷系統進行散熱。冷卻水可以有效帶走的船舶岸基變頻電源工作產生的熱量，密閉的空間能有效避免設備免受高鹽霧環境造成的腐蝕現象，冷卻水系統保證變頻岸電電源在高溫、高鹽霧環境下安全、可靠及平穩運行。

圖3 水冷系統結構圖

3 應用創新性

2020年初，新冠疫情席卷全球，各行各業均遭受了不同程度的影響，但疫情并未能阻礙中國智造，亦未能阻擋森蘭人拼搏奮進的精神。在這特殊時期，森蘭新型岸電系統——高壓水冷型四象限岸電電源系統順利下線，該類岸電電源系統在世界范圍內尚屬首例，為岸電系統的設計提出了新的思路和開拓性成功。國內首套高壓四象限水冷型岸電電源系統具有以下特點：

（1）新一代智能操控系統：一鍵啟動讓操控更簡單，系統智能故障判斷、智能報表提取、智能報警等功能更貼近用戶需求，人性化設計讓系統具備更高的自動化水平，操作更便捷，使用更舒心。

（2）智能電網回饋：打破傳統思維，以四象限運行回饋功能，使岸電系統連船更簡單，系統更可靠，真正做到連船“無憂”。

（3）完全無擾同步并網技術：投切過程完全平穩無沖擊，為岸電系統本身和船上設備提供安全保障。

（4）多重保護技術：更完善的多重保護功能，充分保證人員和設備的安全。

（5）先進的水冷散熱設計：水系統內循環高效化冷卻，讓系統散熱效果更佳，為不間斷供電保駕護航。同時，水冷的應用，進一步降低海邊鹽化腐蝕對系統的影響，讓系統壽命更長，運行更穩定。

4 效益分析

為了響應國家節能環保要求，船舶靠港期間，需要逐漸停止船上柴油發電系統供電，而通過岸上電源給船上輔機設備供電。高壓岸電電源系統，有效解決了船舶停靠碼頭期間港口環境污染問題；該四象限電源系統完美克服了船舶并網時的逆功率問題，使供電更可靠，供電質量更高；水冷系統是船舶岸電電源系統在高溫、高鹽霧使用環境下的全新散熱解決方案；具有雙向并網功能，能夠適應多種船舶并網需求，降低船舶系統改造成本。

近三年，森蘭VFPS系列岸電電源系統陸續實現了福建廈門遠海集裝箱碼頭，廣西北部灣港、欽州港、防城港、江蘇張家港新重裝碼頭等十余個港口碼頭常態化聯船工作。

5 結語

港口岸電作為電能替代的重要領域工作之一，也是落實國家能源戰略、治理大氣污染的一項重要舉措。新型高壓水冷型四象限岸電電源系統的順利下線，再次向世界證明了岸電國產技術的突飛猛進，希望森蘭作為國內首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，在未來希望森蘭更會不斷努力和突破，為國家綠色港口戰略貢獻自己的力量。

摘自《自動化博覽》2020年8月刊