船舶岸电港口综合能源管理平台解决方案助力岸电可持续发展
时间：2024-10-09 阅读：178
一. 政策和背景
据统计，船舶燃料年消费量的5%是在港口停泊时消耗的。船舶排放的污染物占港口总污染物的60%以上，每年船舶排放的二氧化碳和硫氧化物分别是全球汽车排放量的2倍和200倍。船舶辅机运转发电时产生的噪声和振动，也给船员和邻近社区居民的工作和生活带来极大困扰。随着IMO温室气体减排战略和2020全球硫排放限制的实施，港口环境污染问题亟待解决，船舶岸电的技术发展和推广使用越来越受到业界重视。
2019年交通运输部、财政部、国家发展改革委、 国家能源局、国家电网公司、南方电网公司联合印发了《关于进一步共同推进船舶靠港使用岸电工作的通知》：
《通知》提出要统一岸电标准，促进岸电规范化建设；加快设施建设，推动岸电规模化发展；完善供售电机制，推动岸电可持续发展；加大支持力度，推动岸电常态化使用；提升服务水平，推动岸电便利化使用。
2020年第十三届全国人民代表大会常务委员会第二十四次会议通过的《中华人民共和国长江保护法》正式实施：
要求，长江流域县级以上地方人民政府对长江流域港口岸电设施、船舶受电设施的改造和使用按照规定给予资金补贴、电价优惠等政策扶持。
长江流域具备岸电使用条件的船舶靠港应当按照国家有关规定使用岸电。具备岸电使用条件的船舶未按照国家有关规定使用岸电的，责令停止违法行为，给予警告，并罚款；
2021年交通运输部、国家发展改革委、国家能源局、国家电网有限公司联合印发了《关于进一步推进长江经济带船舶靠港使用岸电的通知》
提出要协同推进船舶和港口岸电设施建设；进一步降低岸电建设和使用成本；强化岸电建设和使用监管；优化提升岸电服务水平；并切实落实各方责任。
为了进一步贯彻落实相关的国家法律和政策，各地方运输局、海事局也分别出台港口船舶岸电管理办法和实施细则。
二. 行业需求
2.1用户的“痛点”有哪些呢 ？
国家、政府关于绿色港口、零碳港口和绿色河道的政策要求
电气设备、船舶信息档案缺乏有效的状态监测及运维管理系统。异常发现不及时维护效率低
港口路灯、港口照明系统统一管控的需求
用能种类多样，人工统计分析困难，工作量巨大
港口风、光、储一体化管理的需求
岸电供电、电动船舶、电动汽车的充电收费管理需求
岸电改造，用电量大，运维困难，巡检效率低，运营成本高
供电范围大，距离长，电气火灾和电气安全预防困难
2.2 用户的实际需求是怎样的 ？
A. 专业全面的能源管理：
对港口作业区内，以电能为主，辅以油、气、冷、热等多种能源的分配、转化、存储、消费等环节协调与优化；
构建港口光伏、风机、储能、电动汽车、岸电、生活辅助供电和港口设备用电的统一集成的能源管理平台，实现能源使用的全领域和全过程的可视化、透明化；
B. 供电稳定、质量可靠:
港口内重要的设备，靠岸船舶供电的岸电系统，需要保障供电时的不间断供电和连续性；
产生谐波干扰的设备较多，消除谐波影响，提升港口及船舶岸电的电源质量；
C. 运维效率提升:
港口岸电配电设备进行监测、管理和维护，对船舶信息进行登记和管理；
岸电设备分布相对较分散，相对孤立，设备巡检繁琐；
D. 新型电力系统综合管控:
对港口内由分布式电源、储能、能量转化、相关负荷及监控保护设备组成的系统进行自我控制、保护和管理；
新能源系统的实时监控、诊断告警、全景分析、有序管理和高级控制，实现不同目标下风光储充资源间的灵活互动与经济优化运行。
E. 用能安全和环境安全:
港口及船舶货物众多，特别关注供配电系统的安全，严防电气火灾事故的发生；
关注用能环境安全，实时监测温度、湿度、压差、噪声、水浸、烟感、门禁、摄像头等参数。
三. 解决方案介绍
3.1 标准关于岸电的基本要求
根据标准GB/T 51305-2018《码头船舶岸电设施工程技术标准》
码头船舶岸电系统的基本组成 （码头岸电系统一般包括岸上变电站、岸基供电系统、船岸连接系统，然后连接到船舶的船载受电系统。）
码头船舶岸电系统输出电压和频率
变压变频电源 （ 改变电压和（或）频率的供电装置，又分为高压变压变频电源和低压变压变频电源。）
3.2 系统解决方案—概述
AcrelEMS-PSP港口船舶岸电能效管理聚焦港口的能量和信息的流向搭建平台解决方案。该系统解决方案集变电站综合自动化、电力监控、电能质量分析及治理、电气安全、能耗分析、照明控制、设备运维于一体。
打破子系统孤立，配置方便，运维便捷；
多套子系统融合为一，布设成本降低；
3.3 系统方案—框架图
3.4 系统方案—35KV
3.5 系统方案—10KV
3.6 系统方案—0.4KV 低压IT系统
根据国家标准GB/T 51305-2018《码头船舶岸电设施工程技术标准》第4.3.8的要求，低压配电接地家采用IT方式，也可选用经过隔离变压器的TN-S方式。
IT系统通常需要通过绝缘监测仪来监测系统的接地故障，并在故障时发出报警信息，提醒工作人员及时排除故障。为了方便故障排查，也可以装设绝缘故障定位产品，以实现绝缘故障的支路定位。
绝缘监测仪主要安装于低压IT系统的变压器出线侧，用于监测整个IT系统（包括各支路）对的绝缘电阻。测试信号发生器和绝缘故障定位仪用于系统出现绝缘故障时，进行故障支路定位，定位仪通过穿过每个支路的互感器来监测定位信号，实现接地故障支路的定位功能。
3.6 系统方案—港口低压配电
电气火灾监控: 对于港口内其它陆域设施，如堆场、铁路站场、辅助生产及港内生活建筑物等场所的供电，通常采用TN系统或TT系统。
针对低压用电环节各回路中的剩余电流、温度、故障电弧，以及短路等容易引发电气火灾的参量进行实施监测和保护。当这些参量越限报警时，及时提醒维护人员进行安全检查，防止引发电气火灾事故。
AFPM消防设备电源监控针对港口内生产生活建筑内的消防设备的电源进行实时的监控，通过检测电压、电流、开关状态等有关参数，判断消防设备的电源是否处于正常工作状态的监控系统；一旦火灾发生时，确保消防设备的正常运行。
3.7 系统方案—末端配电（照明）
ASL智能照明控制:
在港口的生产建筑物（如集装箱拆装箱库、一般杂货仓库、大件及散货仓库、维修车间等）和生活建筑的公共场所的照明，可采用智能照明控制系统。
智能照明控制可实现照明灯具的单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式。具有如下功能特点：
*节约能源
*智能化控制
*减少维护费用
*营造舒适的工作环境
*延长灯具寿命
路灯安全用电 :
港口的室外大面积照明（如堆场、码头）及道路照明大多采用高杆高明，可采用安科瑞路灯安全用电管理系统，监测漏电，管控路灯。
在路灯配电箱内，采用ARCM300智慧监控装置监测各回路电参量、漏电及线缆温度，检测到漏电、线缆超温等异常时可通过DO输出控制断开供电，切除隐患。
在路灯灯杆内，可采用ARCM310-NK内控型产品，可实现如下功能：
1）用电、漏电、温度监测及保护；
2）路灯时控及远程控制；
3）4G无线通讯，云平台远程监控。
3.8 .系统方案—分布式光伏系统
为了响应“双碳”目标及建设绿色港口的要求，在港口的生产及生活建筑、维修车间的屋顶，设置分布式光伏发电系统，通过绿电的应用，实现减碳目的，提高新能源的占比，不断迈向“零碳港口”。
*气象信息采集（温湿度，风速，辐照度等）
*用电参数监测
*并网电量采集
*光伏组件及线缆温度监测
*逆变器交/直流电参量监测
*防逆流装置监测
3.9 系统方案—分布式储能系统
储能作为电能存储介质，可弥补新能源发电稳定性、供电可靠性及用电成本过高的问题。分布式储能在接入配电系统时需配置二次保护设备，还要配置满足调度自动化、满足并网电能质量要求的保护设备和装置。同时为了构建储能系统的能量管理与运维系统，配置通讯设备和能量管理系统，帮助用户获取削峰填谷、需量电费管理收益，并在此基础上实现电能质量改善、应急备电、无功补偿等附加服务。
3.10 系统方案—充电桩
电动汽车现已成为泛使用的绿色能源交通工具，使用电能可转化为驱动动力，节能环保。
根据国家发布《加快单位内部电动汽车充电基础设施建设》要求，新建停车场要有至少10%的充电设施。
港口的停车场和车库也需要配置适量的电动汽车充电设施，以满足电动汽车的充电需求。
安科瑞充电桩收费云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩，可实现以下功能：
1）充电桩数据实时监测
2）充电桩异常报警
3）充电收费管理
安科瑞充电桩硬件：
智能监测：具备对充电桩具备测量、控制与保护的功能，如运行状态、故障状态监测、充电计量计费以及充电过程联控等。
智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能，可将计量信息经RS485上传智能控制器和网络运营平台。
云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等。
保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护和漏电保护等功能。
远程升级：具备完善的通讯功能，可远程对设备软件进行升级。
适配车型：所有符合GB/T 20234.2-2015国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。
四. 系统平台功能特色
4.1 平台架构：
平台采用 B/S 架构，用户可以在内网的任何一台 PC 端通过用户名、密码的方式访问平台。
设备层—不同子系统数据打通
传输层—第三方设备接入，配置布线简便
数据服务层—服务器部署WEB发布网站，提供网页、手机APP的访问，并为第三方系统提供数据服务。（BMS、FMCS等）
4.2 平台功能—可靠供电
35/10/0.4kV系统监测：
35/10kV进线、馈线、母联、 PT回路；
0.4kV进线、出线、电容补偿、柴发、EPS、UPS
变压器监测：
监测变压器电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、三相绕组温度、三相不平衡等数据
电能质量监测：
稳态监测 ■稳态曲线 ■谐波频谱 ■谐波曲线■负荷曲线 ■暂态分析 ■SOE事件 ■极值统计
事件报警处理：
4.3 平台功能—安全用电
电气火灾监控：
监测配电系统各回路的漏电电流、线缆节点温度和故障电弧，实现对港口配电系统的电气安全预警。
消防设备电源监控
监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。
环境监控：
气体、烟感、水浸、红外双鉴、视频、气候、视频监测风机/空调/水泵控制、声光报警。
低压岸电IT系统监控
实时监测低压岸电的IT系统对地的绝缘状况及绝缘故障时，绝缘故障所有支路情况。
4.4 平台功能—节约用电
能源计量：
实现对港口作业区内，以电能为主，辅以油、气、冷、热等多种能源的计量。
实现用能收费管理，防止浪费。
能耗分析：
分类分项能耗统计●能耗折标统计●能耗同环比分析●能耗趋势分析●能源流向图●能源费用统计●用能参数查询
智能照明：
港口内生活、生产及办公用建筑内部的公共照明；
杂货、散货仓库；
时控、就近、场景、调光等多种控制方式，实现节能；
路灯监测控制：
对港口内的码头、堆场、道路等室外的路灯进行集中监控；
多种控制策略以实现节能降耗；
4.5 平台功能—绿色用电
分布式光伏系统：
监测港口内生活、生产及办公用建筑的屋顶光伏运行；
逆变器运行监测及发电统计；
光伏电站综合看板；
风力发电
对港口内风力发电进行监测；
风力发电电能统计；
气象信息监测；
储能系统
储能柜内PCS、EMS、消防、温度等信息监测；
设备运行状态和运行参数监测；
收益报表统计；
充电桩系统
多运营商管理、多种充电方式、告警信息推送、充电设施监控、运营分析统计、收益分摊
4.6 平台功能—高效运维
设备管理：
电子档案资料、设备状态监测、灵活分组分类、巡检条目自定义、二维码绑定维护、设备老化分析报告；
设备维护：
在用户维护设备的质保期与安装时间后对设备是否超长时间运行与过期运行进行检测，提醒用户及时查看或更换相应设备，并提示维修或更换建议。
运维派单：
流程化运维巡检、自动发布任务、巡检节点跟踪、缺陷处理跟进、报警联动消警、平台、APP通知
专家报告：
月度报告、内容可在线编辑、定期邮箱发送、变电所环境监控、数据分析与评估、整改建议参考。
五.典型案例分享
案例—深圳蛇口港联用通码头泊位改造工程
项目概况：本工程为深圳南山港区蛇口服务业区联用通码头10#~ 15#泊位改造工程岸电系统，位于深圳蛇口集装箱码头内4#变压站及码头前沿。工程改造完后，可满足更多泊位船舶靠岸后，由岸电供电的需求。
项目方案：本工程由一台容量为400kVA的10kV变0.4kV的变压器输出低压IT系统，由IT系统给岸电箱供电。根据IT系统绝缘监测及故障定位的要求，配置了1套AIM-T500L型绝缘监测仪、1台ASG200测试信号发生器和1台AIL200-12绝缘故障定位仪，及4只回路定位互感器。
案例—某21020-JG新建码头工程