（连云港港口集团供电工程公司江苏连云港222046）
摘要：本文首先概述了国内高压变频变压岸电系统的先进性及其优势，然后阐述了船舶“油改电”对电网、电力市场等方面的重要性，最后分析岸电系统对于未来电力发展具有哪些重要影响。
关键词：岸电；高压变频；能源替代；电力电网；互利互助
引言：靠港船舶依靠燃油发电供电系统，存在电能使用率低下，运营成本提升，废气排放量大等问题。世界各国都在寻求一种三方互利的供电系统替代船舶燃油发电。国内研发的高压变频变压数字岸电系统技术世界领先，能够实现电制不同的陆地电网和船舶电网间的对接，对电力电网未来发展、电力市场的开拓，以及船舶港口和谐发展具有重要作用。
国内岸电技术优点和可靠性分析
对于国内小吨位的船舶，由于其使用的电气设备基本上是按照我国的电压等级、频率设计，且负荷相对较小，因此多可采用低压岸电直接上船。但是对于国际上较大船舶，由于我国电网采用的是50hz电制，而国外大部分船舶使用60hz电制的电网。而所有国外岸电系统，都是港口电网向相同频率船舶电网供电，局限性很大，利用率不高，推广价值较小。我国想要广泛使用岸电系统，必须研发新型变频变压岸电技术，实现50hz/60hz双频供电。
国际技术相对成熟的低压变频岸电系统，在推广使用中存在缺陷。未来船舶吨位逐渐提升，船上电力设备负荷也相对较大，电源采用变频变压后低压上船，在输送功率相等的情况下，需要多根低压电缆对船舶供电，在实际使用过程中，低压变频岸电系统电缆直径大，根数多，对接操作难度大，并且低压输送存在电能损耗过多的问题。整个低压变频岸电系统需要通过集成安装，占地庞大，对已经成型的港口码头布局有很大影响，甚至很多港口没有安装位置。
近年来，国内研发的“高压变频变压数字岸电系统”填补了世界大功率高压变频电源的技术空白，系统首先将6KV/50hz的陆地电源，通过高压变频变压为6.6KV/60hz的高压电，由电缆送至码头的高压接电箱，通过船舶上的一根高压电缆实现对接。再由船舶上装置的船载变电站降压为450V/60hz的电源供船舶使用。此方案相比低压变频岸电系统更适合未来水运发展形式，高压变频变压岸电系统占地小，对港口布局没有影响，通过对船舶的改造，在船体上装置电缆绞车、船载变压器等设备，使对接方便易操作，只要一根高压电缆，即可满足3-4MW的电力需求，具备向大型船舶提供电源的能力。
目前国内高压变频变压系统具有诸多优点：1）不间断供电2）操作方便3）全自动数字控制4）可以一个变频电源多船供电5）大功率供电6）安全可靠。至今为止，第一个投入使用的国内高压变频变压数字岸电系统，已成功对接为船舶供电超350次，在船舶使用岸电过程中实现“零”事故[1]。
“高压上船”岸电系统示意图
利用岸电技术实现船舶“油改电”的利益分析
节约能耗，提升电力科技，发掘新电力市场。国内岸电系统涉及大功率高压变频变压电源，该技术在2010年前在国际属于空白，研发具有中国特色的岸电系统有助于中国电力行业科学发展水平的提升，提高国际影响力。船舶依靠燃油发电受船舶自身空间局限性、工作环境、设备质量、系统规模等影响，燃油效率低下，并且船用设备无法储存过剩电能，造成大量电能的浪费。在燃油发电系统中，船舶电能使用率一般只有60%。以一条船为例，船舶靠港期间，通常运行一台发电机组供给全船电力设备，以单台柴油发电机组功率800kw计算，一天24小时，发电机组共发19200kwh电能。其中船舶真正使用电能不到12000kwh。船舶一年中靠港时间约为1/3，如果船舶靠港期间使用岸电，3年即可收回投入成本，并且每年为电网增加用电量1.4×106kwh。通过一条船一年靠港用电量的计算，可知船舶使用岸电是潜在的巨大电力市场。
据连云港港统计，国内高压变频变压数字岸电系统首艘使用船舶“中韩之星”，每次正常靠港时间约为15-22小时，停靠20小时约需要1万kwh电量，在2010年以前使用船舶自带柴油发电机，维持用电需要消耗4吨多重油，1吨多轻油，需要花费3万元。在2010年使用岸电后，以一星期使用2次岸电计算，一年使用岸电96次，使用电网1×106kwh电能，同时为船舶节省一百万元成本。在增加船舶、电网收益的同时每年大概可以少排放二氧化碳2500吨、二氧化硫27吨、氮氧化合物42吨、粉尘颗粒1.5吨。
不同发电模式废气排放表
部分中韩之星船用岸电数据表[2]
岸电系统和燃油发电系统能源对比分析
两种能源对运营成本的影响。石油是不可再生资源，目前世界发现的石油存量只能维持50年左右，使用前景并不乐，在未来，石油价格将不断提升，如果依然采用燃油发电，运营成本将大大提高。相比于石油，目前我国电力系统整体现状良好，电力设施不断增加、完善，电网负荷能力逐年提升。随着风能、水能、太阳能等可再生资源发电模式愈加成熟，在未来，清洁的电力资源更加丰富，使用电能的成本相对低廉。
社会效益分析。使用电能在减少废气排放，环境保护方面优势更加显著。船舶使用柴油发电机发电，每生产1度电能，就会排放780g二氧化碳，10.5g二氧化硫，15.6g氮化物[3]。而火电厂发电，一度电排放的废气比例只有柴油发电机的1/19，风能、太阳能、水能等发电模式更加清洁、不存在废气排放问题。
岸电对未来电力发展的影响
1、增加电网用电量。国内高压变频变压岸电技术的出现，满足了靠港船舶使用更经济，更清洁，更安全，更可靠的电能愿望，同时也打开一片崭新的电力市场。据不完全统计，我国每年1000吨级以上船舶靠港期间需要消耗300亿kwh电能，在未来，靠港船舶对电能的需求量仍将不断增长。2015年，全国港口生产泊位超3万个，在未来10年，如果能够在1/5生产泊位安装岸电系统为各级别船舶供电，每年可以增加150亿kwh的用电量。目前电力市场结构趋于平稳，岸电系统的推广过程即是新电力市场动态开放的过程，相信在未来，电力电网通过岸电技术，能够增加可观的用电量。
2、前景广阔，稳定供、用电系统结构。以往依靠燃油发电的船舶用电系统，能源前景的黯淡，水运成本提升导致整个用电系统内部矛盾重重。高压变频变压数字岸电系统着眼未来，使用该系统能够促进电力市场的拓展，降低船舶运行成本，减少废气排放，改善港口环境，提升水运竞争力。而水运的发展，同时刺激电能的消耗，增加电网收益，形成良性循环。岸电系统的引用能够使电网与船舶港口之间电能、经济、环境紧密相连，互利互助，共同发展。
3、改变能源消耗比例。岸电技术的成功，使船舶靠港期间能够使用电网电能，减少了不可再生资源的消耗，效果显著。随着岸电技术的不断完善、进步，该技术同样可以借鉴、延伸使用至制造业、军事、航空业等各个领域，促进电网相关领域的发展，优化能源使用结构，促进可再生资源发电模式进步，逐渐摆脱石油能源控制，相信在未来，会有更多的能源被转换为电能，电能的替代也将大大降低我国能源强度。
4、提升电力大国形象。电力凭借其安全、高效、经济、应用广泛等优点引领第二次工业革命，电能的使用及发展，是衡量一个国家现代化水平的一个重要标准。港口是我国对外贸易的主要窗口，更是展现我国电气水平的平台，目前，岸电系统在全世界来说都是一门新兴技术，我国高压变频变压数字岸电系统在这方面处于领先地位，推广我国岸电技术应用于各个港口有利于提高中国电网在世界的影响力，在未来岸电系统领域中执话语权。
结束语
高压变频变压数字岸电系统，虽然还未广泛应用于国内外各个港口，但凭借其优势和发展潜力，已经获得了政府、船舶公司、各大港口企业以及学者们的关注，并在个别港口小范围使用中取得良好的收益。在未来以电能替代一次能源在终端的消费，是社会发展的大趋势，发展我国岸电技术，使用我国先进岸电系统，对加快能源替代的步伐，开拓多元化的电力市场有着非凡意义。
参考文献：
[1]陈钢.开拓岸电技术引领绿色水运—连云港岸电技术介绍
[2]中韩之星岸电使用数据记录
[3]李明.柴油发电机组的现状与发展综述