[发明专利]基于交直流复合电网的船舶岸电系统以及供电方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶节能减排技术领域，具体涉及一种基于交直流复合电网的船舶岸电系统以及供电方法。

背景技术

随着全球气候不断变暖，有效控制温室气体排放，保护大气环境已引起全球的普遍关注。为促进低碳经济的发展，节能减排已成为国际社会的共同责任、高度关注的重点领域之一和基本国策。

船舶运输是石油消费的重点行业，也是温室效应气体(GHG)和大气污染排放的重要来源之一。国际海事组织(IMO)相关报告显示，全球船舶排放的二氧化碳总量在2007年为10亿吨，占全球二氧化碳排放总量的3.3％。由于全球海上贸易量增加，如果控制措施不及时到位，预计在2050年将增长近5倍，占比可能会增至18％。因此，IMO、欧盟等采取了一系列控制船舶碳排放的措施。当前因世界经济增长缓慢、航运业运量过剩矛盾的双重影响，航运业面临着前所未有的持续低迷。燃料成本高、日渐走低的投资回报率、船舶运力过剩、港口和航线日渐严格的环保法规，IMO能效指数限制等等，都对船舶营运带来了诸多挑战，因此，船舶节能减排及绿色能源开发利用是缓解能源环境压力的必然选择之一。

目前的船舶节能减排措施分为技术措施和营运措施等。其中，技术措施包括改进船舶设计、提高发动机效率、供应岸电、利用替代燃料等。营运措施包括减小船体粗糙度、加强日常管理维护、采用经济航速等。例如，船公司普遍采用船岸一体化燃油消耗监控平台，将船舶每日能耗、船存油量、每日航行距离、距目的港距离、船舶吃水、海况、装载量等相关参数定时报告公司，公司在确保班期的情况下合理降低航速、减少船舶锚泊待航时间，合理安排加油港口，依靠管理实现节能减排的目标。

其中，靠港船舶使用岸上电源系统供电，已成为减少港口环境污染问题的一项重要技术。具体的，若船舶靠港期间利用船舶柴油发电机组为全船供电， 将排放氮氧化物(NOX)、硫氧化物(SOX)、颗粒物(PM)、挥发性有机化合物(VOC)等污染物和废热，对港口环境及水域造成很大的污染，同时辅机发电产生较大的噪音，严重影响附近居民及船员的工作和生活。

若船舶停泊码头期间不使用辅机而用岸上电源为全船供电，则船舶靠港将没有污染物排放。港区提供船用岸电电源，对保护港区、市区的环境意义重大，也为“绿色港口”建设和发展做出巨大贡献。岸电电源对于船方来讲，靠港后使用岸电可降30％的低燃油消耗成本，其经济效益显著。

目前，已出台以下与船舶岸电相关的政策及法规：

美国加州是率先颁布限制船舶污染排放的法律的国家。加利福利亚州于2009年生效对船舶减排的法规，法规要求自2014年1月1日起50％的船舶使用岸电并每年依次递增，到2020年1月1日达到80％的船舶使用岸电目标。目前美国加州对船用岸电做了强制性规定。

欧洲许多国家也出台了鼓励船舶采用岸电的措施。欧盟2006年建议港口提供船舶岸电或含硫0.1％的燃油，《EU Directive 2005/33/EC—2010》法令规定从2010年开始船舶在靠港以及在内河流域船舶建议使用船舶岸电。

2012年，国际电工委员会、国际标准化组织、电气和电子工程协会3家联合发布了国际标准IEC/ISO/IEEE80005-1，即《在港设施第一部分：高压岸电系统一般要求》。

随着岸电技术应用与日俱增，交通运输部也组织制定了相关的标准规范：2012年7月4日，交通部颁布并实施的《码头船舶岸电设施建设技术规范JTS155—2012》和《港口船舶岸基供电系统技术条件JT/T814—2012》，其主要是针对船舶岸电系统的岸基部分进行的一般性的规定，并提出“新建集装箱码头、干散货码头、邮轮码头和客滚轮码头，应在工程项目规划、设计和建设中包含码头船舶岸电设施内容”的强制要求。2012年7月，交通运输部发布了JT/T815—2012《港口船舶岸基供电系统操作技术规程》，尝试对船舶岸电系统日常运营管理从工作流程和应履行的手续等方面进行了规定。2011年5月，中国船级社发布了《船舶高压岸电系统检验原则》。该原则为现阶段国内船舶安装岸电系统入级检测提供依据，并为国内船舶岸电的设计、产品制造、建造改造提 供船基设施标准，为安装上船的高压岸电设备检验和发证。

交通运输部印发的《珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶排放控制区实施方案》自2016年1月1日起实施，在排放控制区作业的船舶可采取连接岸电、使用清洁能源、尾气后处理等与排放控制要求等效的替代措施。

船舶岸电在国内使用的典型案例包括：