船舶岸電港口綜合能源管理平臺解決方案助力岸電可持續發展

一. 政策和背景

據統計，船舶燃料年消費量的5%是在港口停泊時消耗的。船舶排放的污染物占港口總污染物的60%以上，每年船舶排放的二氧化碳和硫氧化物分別是全球汽車排放量的2倍和200倍。船舶輔機運轉發電時產生的噪聲和振動，也給船員和鄰近社區居民的工作和生活帶來極大困擾。隨著IMO溫室氣體減排戰略和2020全球硫排放限制的實施，港口環境污染問題亟待解決，船舶岸電的技術發展和推廣使用越來越受到業界重視。

• 2019年交通運輸部、財政部、國家發展改革委、 國家能源局、國家電網公司、南方電網公司聯合印發了《關于進一步共同推進船舶靠港使用岸電工作的通知》：

      《通知》提出要統一岸電標準，促進岸電規范化建設；加快設施建設，推動岸電規?；l展；完善供售電機制，推動岸電可持續發展；加大支持力度，推動岸電常態化使用；提升服務水平，推動岸電便利化使用。

• 2020年第十三屆全國人民代表大會常務委員會第二十四次會議通過的《中華人民共和國長江保護法》正式實施：

       要求，長江流域縣級以上地方人民政府對長江流域港口岸電設施、船舶受電設施的改造和使用按照規定給予資金補貼、電價優惠等政策扶持。

長江流域具備岸電使用條件的船舶靠港應當按照國家有關規定使用岸電。具備岸電使用條件的船舶未按照國家有關規定使用岸電的，責令停止違法行為，給予警告，并罰款；

• 2021年交通運輸部、國家發展改革委、國家能源局、國家電網有限公司聯合印發了《關于進一步推進長江經濟帶船舶靠港使用岸電的通知》

      提出要協同推進船舶和港口岸電設施建設；進一步降低岸電建設和使用成本；強化岸電建設和使用監管；優化提升岸電服務水平；并切實落實各方責任。

• 為了進一步貫徹落實相關的國家法律和政策，各地方運輸局、海事局也分別出臺港口船舶岸電管理辦法和實施細則。

二. 行業需求

2.1用戶的“痛點"有哪些呢 ？

• 國家、政府關于綠色港口、零碳港口和綠色河道的政策要求

• 電氣設備、船舶信息檔案缺乏有效的狀態監測及運維管理系統。異常發現不及時維護效率低

• 港口路燈、港口照明系統統一管控的需求

• 用能種類多樣，人工統計分析困難，工作量巨大

• 港口風、光、儲一體化管理的需求

• 岸電供電、電動船舶、電動汽車的充電收費管理需求

• 岸電改造，用電量大，運維困難，巡檢效率低，運營成本高

• 供電范圍大，距離長，電氣火災和電氣安全預防困難

2.2 用戶的實際需求是怎樣的 ？

A. 專業全面的能源管理：

對港口作業區內，以電能為主，輔以油、氣、冷、熱等多種能源的分配、轉化、存儲、消費等環節協調與優化；

構建港口光伏、風機、儲能、電動汽車、岸電、生活輔助供電和港口設備用電的統一集成的能源管理平臺，實現能源使用的全領域和全過程的可視化、透明化；

B. 供電穩定、質量可靠:

港口內重要的設備，靠岸船舶供電的岸電系統，需要保障供電時的不間斷供電和連續性；

產生諧波干擾的設備較多，消除諧波影響，提升港口及船舶岸電的電源質量；

C. 運維效率提升:

港口岸電配電設備進行監測、管理和維護，對船舶信息進行登記和管理；

岸電設備分布相對較分散，相對孤立，設備巡檢繁瑣；

D. 新型電力系統綜合管控:

對港口內由分布式電源、儲能、能量轉化、相關負荷及監控保護設備組成的系統進行自我控制、保護和管理；

新能源系統的實時監控、診斷告警、全景分析、有序管理和高級控制，實現不同目標下風光儲充資源間的靈活互動與經濟優化運行。

E. 用能安全和環境安全:

港口及船舶貨物眾多，特別關注供配電系統的安全，嚴防電氣火災事故的發生；

關注用能環境安全，實時監測溫度、濕度、壓差、噪聲、水浸、煙感、門禁、攝像頭等參數。

三. 解決方案介紹

3.1 標準關于岸電的基本要求

根據標準GB/T 51305-2018《碼頭船舶岸電設施工程技術標準》

• 碼頭船舶岸電系統的基本組成 （碼頭岸電系統一般包括岸上變電站、岸基供電系統、船岸連接系統，然后連接到船舶的船載受電系統。）

• 碼頭船舶岸電系統輸出電壓和頻率

• 變壓變頻電源 （ 改變電壓和（或）頻率的供電裝置，又分為高壓變壓變頻電源和低壓變壓變頻電源。）

3.2 系統解決方案—概述

AcrelEMS-PSP港口船舶岸電能效管理聚焦港口的能量和信息的流向搭建平臺解決方案。該系統解決方案集變電站綜合自動化、電力監控、電能質量分析及治理、電氣安全、能耗分析、照明控制、設備運維于一體。

• 打破子系統孤立，配置方便，運維便捷；

• 多套子系統融合為一，布設成本降低；

3.3 系統方案—框架圖

3.4 系統方案—35KV

3.5 系統方案—10KV

3.6 系統方案—0.4KV 低壓IT系統

根據國家標準GB/T 51305-2018《碼頭船舶岸電設施工程技術標準》第4.3.8的要求，低壓配電接地家采用IT方式，也可選用經過隔離變壓器的TN-S方式。

IT系統通常需要通過絕緣監測儀來監測系統的接地故障，并在故障時發出報警信息，提醒工作人員及時排除故障。為了方便故障排查，也可以裝設絕緣故障定位產品，以實現絕緣故障的支路定位。

絕緣監測儀主要安裝于低壓IT系統的變壓器出線側，用于監測整個IT系統（包括各支路）對的絕緣電阻。測試信號發生器和絕緣故障定位儀用于系統出現絕緣故障時，進行故障支路定位，定位儀通過穿過每個支路的互感器來監測定位信號，實現接地故障支路的定位功能。

3.6 系統方案—港口低壓配電

電氣火災監控:  對于港口內其它陸域設施，如堆場、鐵路站場、輔助生產及港內生活建筑物等場所的供電，通常采用TN系統或TT系統。

針對低壓用電環節各回路中的剩余電流、溫度、故障電弧，以及短路等容易引發電氣火災的參量進行實施監測和保護。當這些參量越限報警時，及時提醒維護人員進行安全檢查，防止引發電氣火災事故。

AFPM消防設備電源監控針對港口內生產生活建筑內的消防設備的電源進行實時的監控，通過檢測電壓、電流、開關狀態等有關參數，判斷消防設備的電源是否處于正常工作狀態的監控系統；一旦火災發生時，確保消防設備的正常運行。

3.7 系統方案—末端配電（照明）

ASL智能照明控制:

在港口的生產建筑物（如集裝箱拆裝箱庫、一般雜貨倉庫、大件及散貨倉庫、維修車間等）和生活建筑的公共場所的照明，可采用智能照明控制系統。

智能照明控制可實現照明燈具的單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式。具有如下功能特點：

*節約能源

*智能化控制

*減少維護費用

*營造舒適的工作環境

*延長燈具壽命

路燈安全用電 :

港口的室外大面積照明（如堆場、碼頭）及道路照明大多采用高桿高明，可采用安科瑞路燈安全用電管理系統，監測漏電，管控路燈。

在路燈配電箱內，采用ARCM300智慧監控裝置監測各回路電參量、漏電及線纜溫度，檢測到漏電、線纜超溫等異常時可通過DO輸出控制斷開供電，切除隱患。

在路燈燈桿內，可采用ARCM310-NK內控型產品，可實現如下功能：

1）用電、漏電、溫度監測及保護；

2）路燈時控及遠程控制；

3）4G無線通訊，云平臺遠程監控。

3.8 .系統方案—分布式光伏系統

為了響應“雙碳"目標及建設綠色港口的要求，在港口的生產及生活建筑、維修車間的屋頂，設置分布式光伏發電系統，通過綠電的應用，實現減碳目的，提高新能源的占比，不斷邁向“零碳港口"。

*氣象信息采集（溫濕度，風速，輻照度等）

*用電參數監測

*并網電量采集

*光伏組件及線纜溫度監測

*逆變器交/直流電參量監測

*防逆流裝置監測

3.9 系統方案—分布式儲能系統

儲能作為電能存儲介質，可彌補新能源發電穩定性、供電可靠性及用電成本過高的問題。分布式儲能在接入配電系統時需配置二次保護設備，還要配置滿足調度自動化、滿足并網電能質量要求的保護設備和裝置。同時為了構建儲能系統的能量管理與運維系統，配置通訊設備和能量管理系統，幫助用戶獲取削峰填谷、需量電費管理收益，并在此基礎上實現電能質量改善、應急備電、無功補償等附加服務。

3.10 系統方案—充電樁

電動汽車現已成為泛使用的綠色能源交通工具，使用電能可轉化為驅動動力，節能環保。

根據國家發布《加快單位內部電動汽車充電基礎設施建設》要求，新建停車場要有至少10%的充電設施。

港口的停車場和車庫也需要配置適量的電動汽車充電設施，以滿足電動汽車的充電需求。

安科瑞充電樁收費云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁，可實現以下功能：

1）充電樁數據實時監測

2）充電樁異常報警

3）充電收費管理

安科瑞充電樁硬件：

智能監測：具備對充電樁具備測量、控制與保護的功能，如運行狀態、故障狀態監測、充電計量計費以及充電過程聯控等。

智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能，可將計量信息經RS485上傳智能控制器和網絡運營平臺。

云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現實時監控，財務報表分析等等。

保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護和漏電保護等功能。

遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進行升級。

適配車型：所有符合GB/T 20234.2-2015國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。

四. 系統平臺功能特色

4.1 平臺架構：

平臺采用 B/S 架構，用戶可以在內網的任何一臺 PC 端通過用戶名、密碼的方式訪問平臺。

設備層—不同子系統數據打通

傳輸層—第三方設備接入，配置布線簡便

數據服務層—服務器部署WEB發布網站，提供網頁、手機APP的訪問，并為第三方系統提供數據服務。（BMS、FMCS等）

4.2 平臺功能—可靠供電

• 35/10/0.4kV系統監測：

35/10kV進線、饋線、母聯、 PT回路；

0.4kV進線、出線、電容補償、柴發、EPS、UPS

• 變壓器監測：

監測變壓器電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、三相繞組溫度、三相不平衡等數據

• 電能質量監測：

穩態監測 ■穩態曲線 ■諧波頻譜 ■諧波曲線■負荷曲線 ■暫態分析 ■SOE事件 ■極值統計

• 事件報警處理：

4.3 平臺功能—安全用電

• 電氣火災監控：

監測配電系統各回路的漏電電流、線纜節點溫度和故障電弧，實現對港口配電系統的電氣安全預警。

• 消防設備電源監控

監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

• 環境監控：

氣體、煙感、水浸、紅外雙鑒、視頻、氣候、視頻監測風機/空調/水泵控制、聲光報警。

• 低壓岸電IT系統監控

實時監測低壓岸電的IT系統對地的絕緣狀況及絕緣故障時，絕緣故障所有支路情況。

4.4 平臺功能—節約用電

• 能源計量：

實現對港口作業區內，以電能為主，輔以油、氣、冷、熱等多種能源的計量。

實現用能收費管理，防止浪費。

• 能耗分析：

分類分項能耗統計●能耗折標統計●能耗同環比分析●能耗趨勢分析●能源流向圖●能源費用統計●用能參數查詢

• 智能照明：

港口內生活、生產及辦公用建筑內部的公共照明；

雜貨、散貨倉庫；

時控、就近、場景、調光等多種控制方式，實現節能；

• 路燈監測控制：

對港口內的碼頭、堆場、道路等室外的路燈進行集中監控；

多種控制策略以實現節能降耗；

4.5 平臺功能—綠色用電

• 分布式光伏系統：

監測港口內生活、生產及辦公用建筑的屋頂光伏運行；

逆變器運行監測及發電統計；

光伏電站綜合看板；

• 風力發電

對港口內風力發電進行監測；

風力發電電能統計；

氣象信息監測；

• 儲能系統

儲能柜內PCS、EMS、消防、溫度等信息監測；

設備運行狀態和運行參數監測；

收益報表統計；

• 充電樁系統

多運營商管理、多種充電方式、告警信息推送、充電設施監控、運營分析統計、收益分攤

4.6 平臺功能—高效運維

設備管理：

電子檔案資料、設備狀態監測、靈活分組分類、巡檢條目自定義、二維碼綁定維護、設備老化分析報告；

設備維護：

在用戶維護設備的質保期與安裝時間后對設備是否超長時間運行與過期運行進行檢測，提醒用戶及時查看或更換相應設備，并提示維修或更換建議。

• 運維派單：

流程化運維巡檢、自動發布任務、巡檢節點跟蹤、缺陷處理跟進、報警聯動消警、平臺、APP通知

• 專家報告：

月度報告、內容可在線編輯、定期郵箱發送、變電所環境監控、數據分析與評估、整改建議參考。

五.典型案例分享

案例—深圳蛇口港聯用通碼頭泊位改造工程

項目概況：本工程為深圳南山港區蛇口服務業區聯用通碼頭10#~ 15#泊位改造工程岸電系統，位于深圳蛇口集裝箱碼頭內4#變壓站及碼頭前沿。工程改造完后，可滿足更多泊位船舶靠岸后，由岸電供電的需求。

項目方案：本工程由一臺容量為400kVA的10kV變0.4kV的變壓器輸出低壓IT系統，由IT系統給岸電箱供電。根據IT系統絕緣監測及故障定位的要求，配置了1套AIM-T500L型絕緣監測儀、1臺ASG200測試信號發生器和1臺AIL200-12絕緣故障定位儀，及4只回路定位互感器。

案例—某21020-JG新建碼頭工程