發(fā)展港口岸電系統(tǒng) 助推全社會節(jié)能減排

李 斌

（國網(wǎng)江蘇省電力公司，南京 210024）

港口和航運業(yè)的發(fā)展推動了社會經(jīng)濟發(fā)展，但是靠港的船舶也是港口地區(qū)大氣污染物的重要來源，對空氣環(huán)境質(zhì)量造成嚴重影響。船泊靠港時使用港口岸電系統(tǒng)，以岸上電力替代輔助發(fā)動機燃油發(fā)電滿足船舶用電需求，能夠消除船舶在港期間對港口地區(qū)空氣的污染，同時具有良好的經(jīng)濟性，適宜大力推廣應(yīng)用。

1 港口岸電發(fā)展的必要性

1.1 國內(nèi)港口船舶污染情況

（1）中國港口船舶總體情況

截至2014年末，全國港口擁有生產(chǎn)用碼頭泊位31 705個，其中萬噸級以上泊位2 110個，完成貨物吞吐量124.52億t，集裝箱吞吐量2.02億t標準集裝箱，貨物吞吐量約占全球的1/4，世界吞吐量前十大港口有8個在中國。全國擁有水上運輸船舶17.20萬艘，凈載重量25 785.22萬t，船舶功率7 059.85萬kW①。江蘇截至2013年港口擁有生產(chǎn)用碼頭泊位7 546個，擁有水上運輸船舶4.78萬艘，凈載重量4313.19萬t②，2014年完成貨物吞吐量21.40億t、集裝箱吞吐量0.15億標準集裝箱③。

（2）港口船舶已經(jīng)成為港口城市的重要污染源

根據(jù)自然資源保護協(xié)會測算，假設(shè)一艘中型到大型集裝箱船使用含硫量為35 000 ppm（3.5%）的船用燃料油，并以最大功率的70%行駛時，則其一天排放的PM2.5總量最多相當(dāng)于我國50萬輛國IV貨車一天的排放量④。

部分地區(qū)已經(jīng)開展的船舶大氣污染物排放清單研究表明，我國船舶的污染氣體排放已經(jīng)成為沿海沿江城市的重要污染源。

根據(jù)香港環(huán)境保護署2014年發(fā)布的2012年度香港空氣污染物排放清單（見圖1），水上運輸排放的二氧化硫、氮氧化物、可吸入懸浮粒子、細微懸浮粒子、揮發(fā)性有機化合物、一氧化碳分別占全部排放的50%、31%、36%、42%、11%、19%⑤。

根據(jù)上海市環(huán)境監(jiān)測中心2014年發(fā)布的研究結(jié)果表明，船舶二氧化硫、氮氧化物、PM2.5排放量占到上海市2010年排放總量的12.4%、11.6%、5.6%。圖2是上海市2010年度主要大氣污染物排放情況⑥。

（3）中國港口船舶空氣污染防治相對滯后

大型港口所在地區(qū)人口密度高，船舶活動頻繁，但是空氣污染防治相對滯后，港口在環(huán)境保護方面?zhèn)戎赜诜蹓m、噪聲、溢油等方面的治理，缺乏對靠港船舶空氣污染方面的控制和治理。目前國內(nèi)對船舶大氣污染物排放缺乏全面、系統(tǒng)的研究，全國性的船舶大氣污染物排放清單尚未建立。

1.2 推廣港口岸電的意義

港口岸電是利用岸上電力來為船上供電，以保證船舶照明、通風(fēng)、通信、貨船泵和其它關(guān)鍵設(shè)備的運行，讓靠港或停放在干船塢中的船舶關(guān)閉輔助發(fā)動機，消除了船舶在港期間使用輔助發(fā)動機產(chǎn)生的空氣污染排放，有利于實現(xiàn)港口環(huán)境的大幅度改善。

以定期往返于中國連云港和韓國平澤的“中韓之星”號為例，該船是一艘1.5萬t客貨滾裝船，每年在連云港靠泊約2 000 h。該船靠泊時每天消耗4.9 t燃油（為了降低運行成本，船公司一般采用低質(zhì)重油和餾分燃油混合調(diào)和成燃料油的方式，若以4.3 t船用重油和0.6 t船用餾分燃油混合、燃油含硫量按《防止船舶污染國際公約》中的最高允許限值3.5%計算，使用岸電每天可減少在港排放CO 46.1 kg、HC 15.32 kg、NOX369.55kg、PM2.5 26.27kg、PM1028.95kg、SO270kg。

就江蘇地區(qū)而言，該省地處“長三角”地區(qū)，擁有海岸線954 km，長江橫穿東西425 km，內(nèi)河航道2.43萬km，大小湖泊290多個，這里集中了“長三角”地區(qū)約50%的主要港口、75%的億噸大港，港口貨物吞吐量、集裝箱吞吐量約占整個“長三角”地區(qū)的47%和20%。經(jīng)初步估算，如果靠泊船只全部使用岸基供電，年可節(jié)約燃油13.71萬t，減少排放SO24 410 t，NOX8 047 t，占 2015 年江蘇省 SO2、NOX減排目標的4.12%和5.12%。

圖1 2012年度香港空氣污染物排放清單

圖2 上海市2010年度主要大氣污染物排放

近年來江蘇大力發(fā)展港口岸電，助力港口節(jié)能減排，成立了省經(jīng)信委、省環(huán)保廳、省交通廳、省物價局、江蘇海事局、江蘇省電力公司組成的岸電推廣工作組，出臺了一系列政策支持岸電發(fā)展，省環(huán)保廳將岸電工作要求列入《江蘇省大氣污染防治條例》，對岸電項目給予15%～20%的資金補貼。省交通廳將岸電建設(shè)要求納入綠色港口創(chuàng)建標準，并在節(jié)能資金中給予一定補貼。省經(jīng)信委在節(jié)能獎勵資金中給予支持。江蘇海事局和環(huán)保廳聯(lián)合研究，力爭在全國率先出臺港口船舶排污限制政策，將船舶減排納入地方減排指標。省電力公司承擔(dān)因建設(shè)岸電系統(tǒng)而引起的用戶接入系統(tǒng)改造費用，提供電力技術(shù)支持和優(yōu)質(zhì)用電服務(wù)，推動岸電系統(tǒng)建設(shè)的標準化、規(guī)范化和國際化，進一步規(guī)范岸電服務(wù)價格，促使岸電建設(shè)進入良性循環(huán)。截至2015年6月，江蘇共建成高壓岸電系統(tǒng)5套、低壓岸電系統(tǒng)95套，小容量岸電系統(tǒng)521套。至2015年底將達到高壓岸電系統(tǒng)10套、低壓岸電系統(tǒng)200套，小容量岸電系統(tǒng)3 000套規(guī)模，全面實現(xiàn)岸電系統(tǒng)沿海、沿江、沿河、沿湖全覆蓋。

2 港口岸電發(fā)展的可行性

2.1 國內(nèi)外岸電應(yīng)用情況

瑞典的斯德哥爾摩港自1985年就開始建設(shè)低壓400 V的岸電系統(tǒng)給游輪使用。2000年，哥德堡港建設(shè)了世界第一套6.6 kV、1 250 kVA高壓岸電電源系統(tǒng)。2002年，美國朱諾港5艘郵輪改造后，首次實現(xiàn)郵輪碼頭岸電供電。2004年，洛杉磯港與中國集裝箱船舶公司合作建設(shè)了世界上第一個集裝箱船只的岸電電源連接系統(tǒng)（AMP系統(tǒng)），總功率可達7.5 MW。據(jù)統(tǒng)計，截止到2013年，美國國內(nèi)已經(jīng)有洛杉磯港、長灘港等6個港口在使用船舶岸基供電系統(tǒng)，在歐洲也有哥德堡港等10個港口安裝了船舶岸基供電系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界使用岸電技術(shù)的港口約有30個。

上海外高橋6號碼頭2010年5月建設(shè)了國內(nèi)第一套變頻變壓岸電裝置。連云港2010年10月首次將高壓岸電系統(tǒng)應(yīng)用于客滾輪上。2011年1月，深圳蛇口集裝箱碼頭建設(shè)一套高低壓兼容的岸電系統(tǒng)，可實現(xiàn)電壓6 600 V或440 V輸出，容量5 000 kVA，港航局要求深圳港2014年完成8個碼頭的岸電安裝任務(wù)。目前，廈門港、福州港、寧波港、黃驊港等國內(nèi)碼頭也正在計劃立項進行船舶岸電系統(tǒng)的建設(shè)和試驗。

經(jīng)過多年的國內(nèi)外實踐表明，岸基供電技術(shù)已經(jīng)逐漸趨于成熟，發(fā)展港口岸電的技術(shù)條件已經(jīng)具備。

2.2 國內(nèi)形勢及政策分析

（1）大氣污染防治壓力加大

2014年中國環(huán)境狀況公報顯示，全國開展空氣質(zhì)量監(jiān)測的161個城市中有145個空氣質(zhì)量超標。為實施大氣污染防治目標，改善空氣質(zhì)量，國務(wù)院出臺了大氣污染防治10條措施，各省市也先后出臺了大氣污染防治條例。目前大氣污染防治工作面臨著巨大的壓力，港口岸電系統(tǒng)作為減少船舶靠港大氣污染物排放的有效措施，獲得了快速發(fā)展的機遇。

（2）政策支持力度不斷加強

交通部將“靠港船舶使用岸電技術(shù)”列為交通運輸節(jié)能減排專項資金優(yōu)先支持項目，2011—2013年分別給予已實施的岸電項目相當(dāng)于建設(shè)成本20%的資金獎勵。

2014年9月深圳市出臺的《深圳市港口、船舶岸電設(shè)施和船用低硫油補貼資金管理暫行辦法》，對港口岸電設(shè)施建設(shè)、船舶使用岸電和轉(zhuǎn)用低硫油以無償資助的方式給予財政補貼。

江蘇、上海等地在近期出臺的大氣污染防治相關(guān)文件中均提出大力推進靠港船舶岸電系統(tǒng)建設(shè)。

交通部水科院已經(jīng)牽頭啟動制定中國港口排放控制區(qū)的研究，并將在有條件的地區(qū)開展排放控制試驗區(qū)。

（3）船舶排放標準逐步完善

船舶從航行區(qū)域上可劃分為國際遠洋航行船舶和國內(nèi)航行船舶，需滿足不同的標準和管理要求。我國遠洋航行船舶執(zhí)行《防止船舶污染國際公約》的規(guī)定，而國內(nèi)針對船舶污染物排放的標準較少，其中不超過37 kW船舶發(fā)動機執(zhí)行《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國Ⅰ、Ⅱ階段）》（GB20891），對大于37 kW的船用發(fā)動機尚無強制性標準。

2015年6月，環(huán)保部就《船舶發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第一、二階段）》第二次征求意見，該標準適用于具有中國船籍在我國水域航行或作業(yè)的船舶裝用的額定凈功率大于37 kW的船用發(fā)動機。該標準還對船用燃油的種類和范圍做出了規(guī)定，且船用燃料油標準不僅適用于新生產(chǎn)的船舶，同時也適用于正在使用的所有船舶。該標準執(zhí)行后可以填補船舶大氣污染物排放標準空白，加強對船舶污染物排放控制。

圖3 高壓岸電系統(tǒng)供電方案

隨著大氣污染日益嚴重，船舶污染已經(jīng)逐漸引起社會各界的高度關(guān)注，各種排放限制和對減排措施的政策支持將會在近年內(nèi)密集出臺。船舶排放限制將提高船舶靠港時燃油發(fā)電的運行成本，支持和優(yōu)惠政策將減少岸電系統(tǒng)建設(shè)的投資成本，在國內(nèi)大范圍推廣岸電技術(shù)的條件已經(jīng)成熟。

3 港口岸電系統(tǒng)解決方案

國內(nèi)港口可分為海港、江港、內(nèi)河港（河、湖），?？康拇胺N類各異。一般外輪大多停泊于海港和部分江港，外輪使用的電壓頻率一般為60 Hz，電壓等級為高壓6.6 kV、低壓440 V，與我國電網(wǎng)電制不統(tǒng)一，不可直接供電，必須通過變壓變頻之后方可向船舶供電。國內(nèi)船舶使用的電壓頻率和電壓等級一般與電網(wǎng)一致，可直接供電。港口建設(shè)船舶岸基供電系統(tǒng)應(yīng)充分考慮港口情況、碼頭泊位類型、船舶電制和船舶輔靠港負荷容量等，并依此來選擇合適的岸電產(chǎn)品。根據(jù)不同船舶用電需求，本文將港口岸電系統(tǒng)按照應(yīng)用需求分為“高壓岸電、低壓岸電及小容量岸電”等3類岸電應(yīng)用形式。

3.1 高壓岸電系統(tǒng)

（1）適用范圍

高壓岸電系統(tǒng)用于沿海大型港口碼頭，可為靠港用電容量超過800 kVA的船舶提供電源。

（2）供電方案

高壓上船模式是將碼頭電網(wǎng)10 kV（6 kV）/50 Hz高壓電源通過變壓變頻裝置轉(zhuǎn)換為6.6/（6）kV、60 Hz/50 Hz高壓電源，接入船載電源系統(tǒng)供船上設(shè)備使用，變壓變頻裝置放置在碼頭配電房內(nèi)，在碼頭處配置高壓岸電接電箱。高壓上船可以減少電纜根數(shù)（一般只需1根或2根電纜），但對于大多數(shù)船舶來說，使用高壓岸電需要進行改造。其方案如圖3所示。

3.2 低壓岸電系統(tǒng)

（1）適用范圍

低壓岸電系統(tǒng)一般用于沿江、內(nèi)河小型港口碼頭，可為靠港用電容量低于800 kVA的船舶提供電源。當(dāng)船舶靠港用電容量超過400 kVA時，如使用低壓岸電系統(tǒng)，一般需接駁數(shù)根低壓電纜，接駁時間長，難度大，因此建議靠港用電容量超過400 kVA的船舶使用高壓岸電上船方式。

（2）供電方案

低壓上船模式是將碼頭電網(wǎng)10 kV、50 Hz高壓電源變頻、變壓轉(zhuǎn)換為450/（400）V、60 Hz/50 Hz低壓電源（雙頻供電），直接接入船上受電設(shè)備使用。如果碼頭泊位只?？?0 Hz的船舶，不需安裝變頻裝置，直接使用380 V/50 Hz市電供電，變壓變頻裝置放置在碼頭配電房內(nèi)，在碼頭設(shè)置低壓岸電接電箱。使用低壓岸電的船舶一般不需改造，只需要為穿用電纜配置相應(yīng)的電纜接頭即可使用。低壓岸電系統(tǒng)供電方案如圖4所示。

3.3 小容量岸電系統(tǒng)

（1）適用范圍

小容量岸電設(shè)施主要安裝于停泊散貨船一類的小型港口碼頭，針對內(nèi)河、湖停靠的1 000 t級以內(nèi)的小型船舶進行供電，船舶電制為380 V/50 Hz，船舶用電主要滿足船舶生活照明用電，容量一般小于20 kVA。

（2）供電方案

供電方式：將碼頭電網(wǎng)10 kV、50 Hz高壓電源經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換為380 V三相低壓電源，在碼頭建設(shè)小容量岸電接電樁，接入船上供受電設(shè)備使用。其供電方案如圖5所示。

圖4 低壓岸電系統(tǒng)供電方案

圖5 小容量岸電系統(tǒng)供電方案

4 岸電系統(tǒng)經(jīng)濟效益分析

4.1 港口效益分析

岸電的經(jīng)濟效益分析利用《經(jīng)濟工程學(xué)》的計算規(guī)則，根據(jù)年用電量、項目總投資額、岸電分享收益等主要參數(shù)分別進行高壓岸電、低壓岸電、小容量岸電經(jīng)濟效益測算。年用電量根據(jù)船舶停港期間平均功率消耗、每次?？繒r間、泊位利用率（按照交通部的《港口工程技術(shù)規(guī)范》確定取值范圍，可取折衷值0.58）確定。岸電分享收益為岸電服務(wù)電價減去用電電價。經(jīng)濟效益測算參數(shù)如表1所示。

表1 經(jīng)濟測算參數(shù)表

根據(jù)項目測算邊界條件，按照項目10年運營期分析，以項目投資中貸款占50%為前提條件進行測算，分類岸電項目可得如表2所示的投資回報評價。

4.2 船舶效益分析

經(jīng)過實際調(diào)研數(shù)據(jù),統(tǒng)計船舶輔機燃油消耗率約為0.5 kg/kWh。燃油消耗率與年用電量相乘可以得出年消耗柴油總數(shù)。依照柴油市場價格就可計算出船舶年燃油費用。按照當(dāng)前0號柴油6 300元/t計算，折算到每度電的燃油成本為3.15元/kWh，按照船舶使用岸電1.6元/kWh計算，船舶收益為1.55元/kWh。（注：如果船舶使用重油，一般重油價格是清油的0.54倍，折算到每度電的用油成本1.7元/kWh）

表2 分類岸電系統(tǒng)10年運營經(jīng)濟評價分析表

綜上所述，港口建設(shè)岸電系統(tǒng)，船舶使用岸基供電都具備較好的經(jīng)濟性，同時還具備極大的減排效果，具備顯著的社會效益，值得大力推廣。

5 港口岸電商業(yè)運作模式

目前，我國港口岸電建設(shè)應(yīng)用處于起步階段，大部分港口、船舶尚未具備主動建設(shè)、應(yīng)用港口岸電系統(tǒng)的意識和動力。探索經(jīng)濟的投資模式、合理的盈利模式和方便快捷的結(jié)算模式，將有助于港口岸電技術(shù)的普及推廣。

5.1 投資模式

目前，國內(nèi)大部分以港口自行投資建設(shè)為主，先期投資金額過大和收益的不確定性，一定程度上阻礙了港口企業(yè)實施岸電系統(tǒng)改造的積極性。引入合同能源管理模式，由節(jié)能公司或社會資本先期投資實施岸電系統(tǒng)建設(shè)，通過分享岸電運營效益，逐步收回投資并獲得良好的經(jīng)濟回報，是有效緩解港口企業(yè)資金壓力、降低投資風(fēng)險的有效途徑。

5.2 盈利模式。

新技術(shù)的普及推廣離不開良好的盈“利”能力，這個“利”包括經(jīng)濟效益和社會效益2個方面。從上述經(jīng)濟效益分析可以看出，港口岸電能夠使社會、港口方、船方、電網(wǎng)企業(yè)、第三方投資主體實現(xiàn)“五方”共贏，社會可以獲得良好的減排環(huán)保效益，改善大氣質(zhì)量和水源質(zhì)量；港口方通過岸電服務(wù)費與網(wǎng)供電費之間的差價獲得經(jīng)濟效益；船方可以節(jié)省燃料費用、降低輔機設(shè)備損耗、優(yōu)化生活作業(yè)環(huán)境；電網(wǎng)企業(yè)可以通過增售電量獲得售電收益；第三方投資主體通過分享岸電運營效益獲得經(jīng)濟回報。

5.3 結(jié)算模式。

國內(nèi)現(xiàn)行的港口、貨主、船舶相關(guān)費用結(jié)算模式主要有2種：一是由貨主直接委托船主運送貨物，船舶抵達貨主指定的港口后，由貨主與船主、港口分別結(jié)算運費、裝卸費等相關(guān)費用，主要適用于內(nèi)河船運；二是由貨主將貨物運輸委托給貨代，向貨代一次性支付運輸費用，貨代與船代簽訂貨物運輸協(xié)議，由船代選擇船運公司運輸貨物，貨物到港口，船代負責(zé)向船運公司、港口分別支付運費、裝卸費等相關(guān)費用，這類方式主要應(yīng)用于海上運輸。結(jié)合以上2類費用結(jié)算模式，港口企業(yè)可采取不同岸電服務(wù)費收取方式。針對內(nèi)河船運，港口企業(yè)可按照表計抄見電量直接向船主收取岸電服務(wù)費用，可采取現(xiàn)金、刷卡、網(wǎng)絡(luò)支付等方式進行結(jié)算；針對海運船舶，港口企業(yè)在與船代結(jié)算裝卸費等費用時一并結(jié)算岸電服務(wù)費，雙方根據(jù)事先約定的結(jié)算期限定期結(jié)算，船代在與船運公司結(jié)算運費時，扣減岸電服務(wù)費用。

6 港口岸電發(fā)展存在的困難及建議

6.1 存在的困難

（1）國內(nèi)岸電系統(tǒng)的標準體系還不夠完善，目前國內(nèi)有交通行業(yè)標準對一定范圍的船舶岸基供電系統(tǒng)建設(shè)提出了要求，但作為行業(yè)標準，標準的效力不強，適用范圍較小，小容量的船用接電設(shè)施標準還存在空白。

（2）目前港口岸電設(shè)備和船舶岸電設(shè)備安裝數(shù)量較少，岸電設(shè)備的生產(chǎn)未形成規(guī)模效應(yīng)，銷售價格相對較高，岸電系統(tǒng)建設(shè)的初期投資較高，岸電系統(tǒng)建設(shè)較長的投資回報周期在一定程度上影響了岸電系統(tǒng)的普及應(yīng)用。

（3）船用燃油市場缺乏有效監(jiān)管，油品質(zhì)量無法保證。目前國際油價相對較低，船舶接用岸電與使用市場上的低價劣質(zhì)燃油相比，運行成本沒有形成明顯優(yōu)勢，再考慮到大型船舶需進行一定改造，船舶接用岸電工作受到一定影響。

（4）政策支持和引導(dǎo)力度需進一步加強。船舶的污染防治在我國長期處于被忽視的狀態(tài)，各級政府對降低船舶排放污染的政策支撐有限。除深圳市2014年出臺了對船舶使用岸電和轉(zhuǎn)用低硫油的資金支持政策外，其他地區(qū)的相關(guān)政策還處于空白狀態(tài)。目前靠港船舶燃油發(fā)電的大氣污染物排放在港口建設(shè)的環(huán)境影響評價中不計入各類污染物排放總量，也沒有體現(xiàn)在地區(qū)節(jié)能減排指標值中，國家層面的政策引導(dǎo)和監(jiān)管力度還需進一步加強。

6.2 相關(guān)建議

（1）進一步完善岸電系統(tǒng)國家標準體系，統(tǒng)一規(guī)范和指導(dǎo)岸電系統(tǒng)的建設(shè)和使用，減少不同標準岸電系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)。

（2）國家層面出臺明確的港口及船舶污染防治指導(dǎo)意見，全國范圍內(nèi)嚴格執(zhí)行船舶大氣污染防治相關(guān)法律法規(guī)，規(guī)范船用油品質(zhì)量監(jiān)管，盡快建立船舶污染排放控制區(qū)，積極引導(dǎo)靠港船舶接用岸電。

（3）建議國家和沿海各地政府加快研究、制定適用于港口船舶使用岸電的補貼管理辦法，對岸上供電系統(tǒng)建設(shè)、船上受電設(shè)備改造給予一定的資金扶持，對使用岸電系統(tǒng)的船只，按照使用電量給予部分資金補貼。同步推動港口岸上供電設(shè)施建設(shè)和船舶受電設(shè)施改造，提高船舶靠港接用岸電的積極性，推動岸電設(shè)備的普及，盡快度過岸上供電設(shè)備無船可供和船上受電設(shè)備無電可接的瓶頸期。

（4）加強宣傳引導(dǎo)。建議相關(guān)政府部門要會同供電部門加大宣傳力度，充分宣傳港口岸電技術(shù)的經(jīng)濟效益和社會效益，積極推動典型示范項目建設(shè)，以點帶面推動岸電加速發(fā)展。

注釋：

①數(shù)據(jù)來源于交通運輸部《2014年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》。

②數(shù)據(jù)來源于江蘇省統(tǒng)計局《江蘇省統(tǒng)計年鑒—2014》。

③數(shù)據(jù)來源于江蘇省統(tǒng)計局《2014年江蘇省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》。

④數(shù)據(jù)來源于自然資源保護協(xié)會《中國船舶和港口空氣污染防治白皮書》。

⑤數(shù)據(jù)來源于香港環(huán)境保護署《2013年度空氣污染物排放清單》。

⑥數(shù)據(jù)來源于上海市環(huán)境監(jiān)測中心《上海市船舶及港口大氣污染物排放清單研究》。