大型邮轮码头岸电设计理念

２０１２年５月第５期总第４６６期水运工程Ｐｏｒｔ＆ＷａｔｅｒｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｙ．２０１２Ｎｏ．５ＳｅｒｉａｌＮｏ．４６６

大型邮轮码头岸电设计理念吴光允，沈有兵（中交第二航务工程勘察设计院有限公司广州分公司，广东广州５１１４４２）

摘要：介绍邮轮柴油发电产生的有害气体排放污染情况，对采用岸电和柴油发电的经济性进行比较，提出减少邮轮停港期间有害气体排放的措施，以及邮轮供电的设计思路和关键技术问题，为港口设计人员做好邮轮供电设计提供参考。关键词：邮轮；柴油发电；排放；岸电；变电站；供电设施；电缆上船中图分类号：Ｕ６９４文献标志码：Ａ文章编号：１００２－－４９７２（２０１２）０５－００７４－０３

ＳｈｏｒｅｐｏｗｅｒｄｅｓｉｇｎｃｏｎｃｅｐｔｏｆｌａｒｇｅｃｒｕｉｓｅｔｅｒｍｉｎａｌｗｕＧｕａｎｇ－ｙｕｎ，ＳＨＥＮＹｏｕ—ｂｉｎｇ

（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＢｒａｎｃｈ，ＣＣＣＣＳｅｃｏｎｄＨａｒｂｏｒＣｏｎｓｕｌｔａｎｔｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｂｏｕ５１

１４４２，Ｃｈｉｎａ）

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ｐｏｗｅｒ．

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ｃａｂｌｅｏｎｂｏａｒｄ

大型国际邮轮是航行于世界各地的旅游观光大型船舶，船上有超大规模的五星级宾馆和品种齐全的生活娱乐设施，船上服务设施的电力负荷一般为７０００～ｌｌ０００ｋＷ。由于邮轮用电量很大，港口为其供电有较大困难，以前大部分邮船靠岸后都是靠船上燃油发电机发电，不需要提供岸电。然而燃油发电排放大量的氮化物、硫化物、粉尘、二氧化碳等有害物质，严重污染港口停泊地区空气，受到环保人士的抗议和一些空气质量要求较高的地方的投诉和处罚。国外对燃油发电和燃气电厂发电的污染物排放量作过比较，结果显示每生产１ｋＷｈ电，热电厂的氮化物、硫化物、粉尘的排放量不到燃油发电的１％，二氧化碳的排放量不到燃油发电的５０％，其它有害物质（ＨＣ、ＶＯＣ）的排放量不到燃油发电的８％，因此如果邮轮在停靠码头期间采用岸电替代船上燃油发电，可以大幅减少有毒物质的排放和对邮轮停泊地域空气的污染。随着全世界环保意识的提高，对室温效应和空气质量的重视，节能减排已经成为全球的共识。另外，随着石油价格的不断攀升，邮轮自备发电成本也在不断攀升，采用岸电不仅可以减少二氧化碳和污染物排放，而且可以降低用电成本，减少大功率发电机噪音对邮轮及周围环境的污染，减少振动对乘客的影响，同时为发电机提供检修维护的时间。邮轮码头为邮轮提供环保清洁和低成本的岸电，正逐步在世界各地专业邮轮码头推广应用。

１技术分析为邮轮提供岸电首先需要电力系统能够提供收稿日期：２０１２—０３—１６作者简介：吴光允（１９６４一），男，注册电气工程师，从事供电照明、自动化、计算机、通信设计工作。

万方数据第５期吴光允，洗有兵：大型邮轮码头岸电设计理念·７５·

邮轮所需的容量，供电有一定的困难，另外还须增加码头供电线路和变电所，投资较大。因此是否需要为邮轮提供岸电，要综合考虑港口供电条件、现有供电设施、邮轮供电要求、环保政策和法规、公众诉求、港口意愿、财政资金等因素。对于偶尔有邮轮停靠的非专业邮轮码头，由于岸电使用率很低，所以没有必要提供岸电；对于经常有邮轮停靠的专用邮轮码头，提供岸电可以大幅度减少邮轮发电对当地空气的污染，为油轮提供岸电，因此就有必要考虑。国外发达地区邮轮码头在进行供电设计时，一般是根据岸电设施的投资费用和５年的减排量进行成本效益比较，一般认为供电设施费用在４０００ＵＳＤ／ｔ左右是合理的。所以在决定是否需要设置岸电设施时，应先计算停靠邮轮的排放量。估算岸电设施的投资成本，进行成本效益比较。排放量与邮轮的安装功率、停靠次数、停留时间等有关，效益与港口卖给油轮的电价和电量有关，随着油价上涨的幅度远远超过电价，为邮轮供电的经济效益也将不断提高。２设计思路２．１确定供电容量、电压等级和供电要求根据邮轮大小等级的不同，邮轮需要功率一般为７０００．１ｌ０００ｋＷ，功率因数一般在０．８３～０．８６，每年消耗岸电约为１１０×ｌｏ＇～１２０Ｘ１０＇ｋｗｈ，供电电压有６．６ｋＶ和ｌｌｋＶ两种电压等级。进行岸电设计前，应了解港口的外部供电条件和码头的供电设施，和供电部门协商，确定可靠、经济、合理的供电方案。邮轮虽然也有大量一级用电负荷和特别重要负荷，但是船上有容量足够的发电机组，因此一般不需要两路独立电源，一路１０ｋＶ专线即可满足可靠性要求。由于邮轮的用电量很大，１０ｋＶ单回路电缆供电可能满足不了需要，采用多路电缆同时供电比较合适，若有条件设置３５ｋＶ／１０ｋＶ变电所更加合理。由于我国港口的中压供也电压等级一般为１０ｋＶ（额定电压为１０ｋＶ，平均额定电压为ｌＯ．５ｋＶ，最高电压为１２ｋＶ），和邮轮的１ｌｋＶ同属一个电压等级，因此可以直接向用电电压为１１ｋＶ的邮轮供电，不需要经过变压器变压，可以大幅度降低供电设施投资。但足为了向用电电压为６．６ｋＶ的邮轮供电，就需要通过１０ｋＶ／６．６ｋＶ变压器降压后再向邮轮供电。每艘邮轮只使用一种电压，如果港口设置了２种电压等级的供电系统，应设置切换开关、联锁保护装置和明显的指示灯，防止２种电压的馈电开关同时合闸。２．２合理设置岸上供电设施邮轮岸电设施一般由外电线路、变电所以及供电电缆、吊装电缆的小型起重机、电缆插头等组成。变电所包括一次高压开关柜、一次计量柜、变压器、二次高压柜、二次计量柜、地面开关柜等，可以采用独立式结构，也可以选用组合箱式变电所，国外邮轮码头通常都处于市区，由其它码头改造而成，场地布置和面积受到限制，所以通常采用后者，以减少占地面积。我国的邮轮码头一般都足新建项目，在设计时就可以考虑岸电设施，因此可以设置独立式变电所，也可以采用组合式变电所。中压开关应选用真空断路器，额定电压、电流和分断容量应满足相应规范和标准要求。变压器的容量较大，一般采用单台变压器供电，容量为３２５００ｋＶＡ，选用油浸式变压器，户外露天安装，以利散热。例如华盛顿西雅图邮轮码头，变压器容量为５２．５ＭＷ，每年供电量为７～８ＧＷｈ（７００×１０４—８００Ｘ１０４ｋ９７ｈ），电压等级有６．６ｋＶ和Ｉｌｋｖ两种（变压器一次电压为２７ｋＶ），采用室外组合式变电所供电。美国第一个邮轮高压岸电项目——阿拉斯加朱诺市邮轮码头，供电容量为７０００ｋｗ一１ｌ０００ｋＷ，功率因素Ｏ．８３．０．８６，每年供电量为１１—１２ＣＷＨ（１１００×ｌｏ＇

一１２００×ｌｏ＇ｋＷ），电压等级有６．６ｋＶ和ｌｌｋＶ两种（变压器一次电压为２７ｋＶ），采用室外组合式变电所供电。变压器应该有合适的分接头，以便根据邮轮的用电电压作适当调整，分接头电压润整范围设置±５％和－Ｉ－１０％共４档比较合适。２．３配备必要的安全联锁和电力监控系统变电所应设置完备的测量、保护、监控装置，保证岸上和船上电力系统的安全可靠运行。

万方数据水运工程供电系统的测量和保护数据应通过控制电缆和信号电缆传送到船上的自动化系统，使船上电力监控系统能够监控岸电的供电情况，并与岸上的供电系统联锁。接地开关的状态信号应该传送到船上的自动化保护系统，以保证电力电缆与船上插座连接过程中安全可靠。２．４电缆型号和插头插座的选择船岸电缆连接系统包括电缆、插头和电缆吊装起重机。电缆包括４根三相５芯电力电缆、１根中性线电缆、２根控制电缆、ｌ根ＳＣＡＤＡ电力监控电缆。电缆应选用橡胶绝缘ＰＶＣ护套铜芯移动软电缆，便于移动、弯曲并与船上插座连接。所有插头插座均应为国际标准型通用插座。电力电缆插头为特制的三相五极室内型插头。一般采用高强度工程塑料制成。电力电缆的电压等级、额定电流、短路容量、动稳定、热稳定、机械强度、防护等级等必须满足要求。控制电缆和信号电缆也应为重型橡胶绝缘和护套电缆，其电压等级、芯数、截面等应满足标准要求。２．５电缆上船位置和上船方式选择由于邮轮大小和船型的不同，船上岸电插座位置也有所差异，邮轮岸电接电口一般位于行李上下口旁边，岸电电缆插头应对正邮轮的插座位置。岸电可以通过电缆沟或者架空移动电缆送到船上，采用电缆沟简单易行，但是由于每艘邮轮的接电口位置是不同的，因此电缆沟出线口的位置也无法固定，为了方便从不同的地方将电缆引出码头面，电缆沟盖板宜采用钢板，方便揭开，然后将电缆从电缆沟拉出，引到船上，人工拖动电缆，工作强度很大，操作时间长。电缆引出位置附近应安装一台立柱固定式电动单臂起重机，用于将笨重的电缆吊起并移到船上的插座位置。所有电缆都挂在类似电缆卷筒的起重机吊具上。吊具应满足电缆弯曲半径要求。防止损坏电缆绝缘。起重机及吊具应能左右、前后、上下移动。以便将电缆插头对正船上插座位置。美国西雅图邮轮码头就是采用这种方式。采用架空移动电缆上船，可以灵活方便地对正邮轮接电口，工作效率高，劳动强度低，但是架空电缆需要有可以利用的敷设设施，例如栈桥廊道。美国第—个邮轮高压岸电项目——阿拉斯加朱诺市邮轮码头就是采用架空移动电缆上船方式。现代化邮轮码头一般在码头前沿设置登船桥，登船桥有多种形式，我国新建的邮轮码头一般都设置有旅客廊道，一般采用轨道式移动升降登船桥，登船桥的供电和门机一样，也有２种方式：电缆卷筒和安全滑触线。电缆卷筒方式由码头前沿的接电箱接电，电缆拖在地面上，对电缆寿命有一定的影响，对前沿服务车辆移动、旅客走动和码头美观也有一定影响。如果登船桥走向和旅客廊道平行，可以采用安全滑触线供电方式，滑触线沿廊道安装，登船桥通过拾电器接电，既安全可靠，美观，也便于维护，是比较好的方案。

３结论除了岸电插座和电缆悬吊装之外，邮轮岸电系统的其它变配电设施都是常规成熟设备，如何解决好电缆上船和邮轮连接的问题，是做好邮轮使用岸电的关键，在设计过程中应根据邮轮、登船桥、码头、廊道的布置情况灵活处理，力求做到安全、可靠、适用、美观、便于操作和维护。节能减排是我国的国策，为邮轮提供岸电是港口落实节能减排政策和提高港口经济效益的一个比较好的方案，建设绿色港湾是我国港口发展的方向，今后将有越来越多的港口设置为邮轮提供岸电的设施。