AMP系統(tǒng)在集裝箱船上的應(yīng)用研究

袁 亮，楊 捷，顧 璞，高艷俠，潘 薇

（滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

0 引 言

可替換船用電力系統(tǒng)是船只和港口兩方面相互協(xié)助實施的有效的環(huán)保對策，即船只在港口停泊期間，船上的發(fā)電機停止工作，由陸上向船內(nèi)提供AC6.6kV電力。按照CAVOTEC公司的估算[1]，一艘7000TEU的集裝箱船每?？恳淮胃劭谒a(chǎn)生的氧化硫相當于30000輛轎車的排放量。與船舶停泊時船用發(fā)電機通常使用的重油相比，在港船舶若利用岸電電力，則氮氧化合物和顆粒物分別為前者的1/35和1/25。可替換船用電力（AMP）也稱為岸基供電或高壓岸電（HVSC）。為了滿足如今已經(jīng)生效的EU Directive 20055/33/EC規(guī)則——關(guān)于強制執(zhí)行?？炕蝈^泊在歐盟（EU）港口的船舶只能使用最大含硫量為 0.1%的燃料的規(guī)定，可替換船用電力技術(shù)也被認為是替代昂貴餾分燃料（船用輕柴油）的高性價比技術(shù)。

1 AMP系統(tǒng)的基本原理

利用所在港口當?shù)仉娋W(wǎng)提供的 60Hz 6.6kV岸電，使用船上安裝的特制接電箱，通過2根最大載流量為350A的柔性電纜自動連接岸上變壓器，便可將岸電傳輸?shù)酱?，使用的插頭和插座都是常規(guī)型的，但尺寸要加大一些[2]。整個“接通”操作，即船與岸電連接，電源轉(zhuǎn)換到岸基電源，船舶發(fā)電機斷路器斷開，船上柴油發(fā)電機停機，船舶完全由岸基電源供電，所需的時間約為40min（見圖1）。目前，集裝箱船所采用的AMP系統(tǒng)主要有船上全集成固定式和半固定式兩種方案[3]。

圖1 AMP系統(tǒng)基本原理

2 船上全集成固定安裝式AMP系統(tǒng)

在船舶兩側(cè)分別安裝電纜絞盤和高壓受電盤，當船舶靠岸時，直接利用安裝在船上的電纜絞盤將高壓電纜放下接入岸基的電源插座箱上，完成AMP高壓電纜的連接[4]。圖2為安裝在船舶一側(cè)的高壓電纜絞盤。

通常船上全集成固定安裝式AMP系統(tǒng)包含的主要設(shè)備有：電纜管理系統(tǒng)（高壓絞盤等）、岸連接屏、變壓器（配置低壓供電系統(tǒng)的船舶適用）、岸電接入屏。高壓電纜絞盤通常由電力連接頭、高壓柔性電纜、滑環(huán)、光纖設(shè)備、馬達減壓器、電氣控制箱、可收回式液壓電纜導(dǎo)軌和可連接到船舶連接屏上的高壓電纜及相應(yīng)的連接頭等組成。為了便于船舶靠岸時電纜的放出與收回，電纜絞盤一般選擇安裝在船舯部或艉部的舷側(cè)。圖3為高壓電纜絞盤的外形圖。

圖3 高壓電纜絞盤

圖2 全固定式AMP安裝系統(tǒng)

為了能給電纜絞盤提供更好的運行環(huán)境和機械防護，在每個絞盤的外部搭建一個帶電加熱的防護棚（見圖4），這樣可以避免電纜絞盤長時間暴露在潮濕的露天環(huán)境中，還可以對意外的機械碰撞損傷起到一定的防護作用。

圖4 帶防護棚的高壓電纜絞盤

該船AMP系統(tǒng)具體配置方案如圖5所示。AMP系統(tǒng)安裝總?cè)萘繛?750kW，額定電流300A，電壓6.6kV。

圖5 8530TEU實船AMP配置

3 半固定式AMP系統(tǒng)

半固定式AMP系統(tǒng)是將高壓受電盤和電纜絞盤作為一個單元置于可移動式集裝箱內(nèi)[5]，見圖6，借助港口吊機可以分別供左右舷靠港時使用，因此只需一套高壓受電盤和電纜絞盤。而船上全集成固定式系統(tǒng)在船舶左右舷需各安裝一套高壓受電盤和電纜絞盤，每船共需兩套。

8888TEU集裝箱船上的半固定集裝箱式AMP系統(tǒng)配置方案為：AMP系統(tǒng)安裝總?cè)萘繛?000kW，額定電流656A，電壓6.6kV。整個半固定式系統(tǒng)設(shè)備分為兩部分，分別安裝在集裝箱內(nèi)和安裝在船上。安裝在標準集裝箱內(nèi)的設(shè)備主要有：電纜絞盤及控制用配電板；安裝在船上的設(shè)備則有 6.6kV插座箱（左右舷各一個），安裝在船舶舵機艙的6.6kV轉(zhuǎn)換屏，安裝在船舶機艙并作為高壓配電板一部分的AMP接入屏。具體配置方案見圖7。

當船舶?？吭趥溆懈邏喊峨娤到y(tǒng)的碼頭時，將AMP集裝箱吊放在船舶艉部，高壓柔性電纜由安裝在集裝箱內(nèi)的電纜絞盤放出舷外，插入岸上的連接箱上，另一端高壓電纜由集裝箱的底部電纜孔放下，接入固定安裝在船上的6.6kV插座箱內(nèi)，同時將集裝箱內(nèi)放出的控制用多芯電纜也接入到插座箱上。當所有電纜連接好后，檢查確認AMP接入屏上的系統(tǒng)狀態(tài)：1) 功率≤6MW系統(tǒng)容量；2) 所有電纜已插好；3) 應(yīng)急停止按鈕沒有觸發(fā)；4) 岸基電源開關(guān)插入；5) 電纜張力合適；6) 岸基與船舶通訊正常。啟動AMP控制系統(tǒng)中自動轉(zhuǎn)換控制按鈕，開始執(zhí)行船舶電站轉(zhuǎn)換到岸基電源供電。通過船舶 PMS功率管理程序，岸基電源與船舶電站自動同步，同步完成后岸電斷路器合上，功率管理系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)移負荷到岸基電源，負荷轉(zhuǎn)移完成后，船舶電站與岸基電源同步運行約60s后，船舶電站發(fā)電機開關(guān)斷開，船舶發(fā)電機停機，船舶負載完全由岸基電源供電，自動轉(zhuǎn)換岸基電源程序完成。

圖6 半固定式AMP安裝系統(tǒng)

圖7 8888TEU AMP系統(tǒng)配置

當船舶離港時，首先需確認AMP接入屏上系統(tǒng)狀態(tài)：1）功率≤1080kW；2）備用發(fā)電機數(shù)量。啟動AMP控制系統(tǒng)中自動轉(zhuǎn)換到船舶供電按鈕。發(fā)電機啟動命令發(fā)出，轉(zhuǎn)換時啟動的船舶發(fā)電機數(shù)量由岸基供電容量自動選擇。發(fā)電機運行約20s后，額定電壓穩(wěn)定，發(fā)電機自動同步開始，船舶發(fā)電機真空斷路器（VCB）合上，發(fā)電機與岸基供電同步運行，負載自動轉(zhuǎn)換到發(fā)電機，當剩余負載≤1080kW，岸基電源真空斷路器 VCB開關(guān)斷開命令發(fā)出，岸基電源斷路器斷開后，船舶負載完全由船舶發(fā)電機供電，自動轉(zhuǎn)換船舶電源程序至此完成。如自動轉(zhuǎn)換功能發(fā)生故障，AMP系統(tǒng)還可以通過手動操作來完成上述船舶到達與離開時的電源轉(zhuǎn)換。

3 結(jié) 語

隨著人們環(huán)境保護意識越來越強，要求安裝AMP系統(tǒng)的船舶越來越多，可提供AMP岸基電源的碼頭港口也日益增加，可以預(yù)見，隨著AMP系統(tǒng)應(yīng)用的不斷擴大和深入，可替換船用電力系統(tǒng)——AMP系統(tǒng)必將成為船舶?？繒r低碳、零排放、有利于環(huán)境保護的最經(jīng)濟的有效方法之一。

[1] CAVOTEC. AMP GENERAL MARCH[S]. 2004.

[2] 王正甲. 高壓岸電在散貨船上的應(yīng)用研究[J]. 船舶與海洋工程，2012, (4): 41-45.

[3] TERESAKI. AMP SYSTEM[S]. 2005.

[4] 李恒煥. 大型船舶靠港使用岸電的研究[J]. 上海造船，2011, (2): 53-54.

[5] JRCS. COLD-IRONING SYSTEM[S]. 2006.