基于低碳環(huán)境下的港口智能化發(fā)展趨勢

李效明 吳昕

摘要：“十四五”時期，是我國生態(tài)文明建設的關(guān)鍵時期，是我國港口綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時期，也是建設世界一流港口的關(guān)鍵時期。在低碳環(huán)境的背景下積極探索智能化港口的建設，已經(jīng)成為促進港口核心優(yōu)勢與競爭力提升的關(guān)鍵手段，在全球港口中樹立綠色低碳港口發(fā)展的典范，實現(xiàn)港口高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：港口;低碳;智能;綠色

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A?? 文章編號：1006—7973（2022）03-0057-03

1當前綠色低碳港口的發(fā)展現(xiàn)狀

哥本哈根氣候變化大會后，"低碳，減排"是一個全球關(guān)注的話題。新世紀以來，氣候事故頻發(fā)，中國發(fā)揮國際責任感，大力倡導提高國家貢獻度，在國際大會上作出莊嚴承諾：力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值，降低高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，非高碳能源消費比例將超過25%。再經(jīng)過30年努力，力爭在2060年前實現(xiàn)碳中和的目標。這是為應對當前氣候變化我國作出的重大決定，也是推動落實《巴黎協(xié)定》的重要舉措，是中國對世界的承諾，要完成這一目標，需要各行各業(yè)的努力，也需要各個港口在節(jié)能降耗上的不斷努力。

低碳經(jīng)濟，是以低能耗、低排放、低污染為基礎(chǔ)的經(jīng)濟形式，是在綠色可持續(xù)發(fā)展理念指導下，通過技術(shù)創(chuàng)新、新能源開發(fā)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、制度創(chuàng)新等多種手段，降低化石能源消耗，減少溫室氣體排放，核心是能源技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和人類生存。發(fā)展低碳經(jīng)濟，一方面是應對全球氣候變暖對人類生存和發(fā)展的嚴峻挑戰(zhàn)，積極穩(wěn)定和修復地球環(huán)境;另一方面是完成國家節(jié)能降耗指標的要求，提高能源利用效益，調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，建設新的社會生態(tài)文明。要實現(xiàn)低碳經(jīng)濟，必然要摒棄以往先污染后治理的發(fā)展模式，需要通過有效的技術(shù)手段，采用新興綠色能源，降低高能耗產(chǎn)業(yè)的能耗水平，促進經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護實現(xiàn)雙贏的局面。

目前，隨著國際貿(mào)易的發(fā)展，港口裝卸及海上船舶已是嚴重的大氣污染源之一，由于船舶的噸位大，全球船舶每年排放的顆粒污染物總量，已接近全世界汽車所排放顆粒污染物的一半，故近年來大部分港口都在想方設法降低港口大氣污染的危害，降低碳排放量，包括推廣電動車輛、使用低硫油、推廣液化天然氣船舶、使用廢氣洗滌器等措施。

為適應當前低碳經(jīng)濟的戰(zhàn)略要求，全球港口業(yè)吹響了節(jié)能降耗發(fā)展低碳港口的號角，我國港口積極在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)深度、提高低碳管理手段、創(chuàng)新環(huán)境治理模式上積極探索，開啟“低能耗、低污染、低排放”的建設運營模式，成就低碳港口的美好時代。目前我國新建港口，均把低碳港口作為一個重要的建設目標，傳統(tǒng)港口也紛紛開展了改造改建工作，對港口節(jié)能系統(tǒng)予以提升。

1.1國外港口

全球港口發(fā)展均面臨不同程度的港口周邊環(huán)境破壞、氣候變化、生態(tài)惡化等問題，因此國外在綠色港口建設上積累了較多的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗，并逐步監(jiān)理低碳港口認證機制。

長灘港是美國重要的集裝箱港口，其很早就提出“綠色港口”的方案，一是對內(nèi)提高工藝效率，降低能耗，提升港口的內(nèi)部環(huán)境，同時對港區(qū)周邊環(huán)境質(zhì)量實施嚴格管理，二是針對船舶靠港期間主要依靠柴油機發(fā)電來提供動力，會產(chǎn)生大量的廢氣排放，嚴重影響了港口的空氣之類，因此很早就在碼頭上設置了岸電設施，禁止使用柴油機發(fā)電，鼓勵使用岸電設施，同時鼓勵使用低硫燃料。同時，長灘港也推出了較多的環(huán)保方案，如2010年對參與其綠色港口相關(guān)計劃的船舶所有人和碼頭運營商進行獎勵的方案;另外對碼頭總體布局進行改造，推行運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加鐵路的集疏運量，減少公路運輸帶來的汽車尾氣排放問題。

洛杉磯港則提出了 AMP 計劃，是岸電使用的先行者及代表，其措施大大降低了港區(qū)及周邊區(qū)域的空氣污染問題，同時推出的逐步限制老舊殘破卡車進入港區(qū)、減少車輛尾氣排放的“綠色港口政策”等。

英國利物浦港考慮到其港口大量裝卸煤炭的特點，通過技術(shù)改造和創(chuàng)新，堆場上設置智能化的噴淋裝置來降低粉塵，堆場內(nèi)對于含煤廢水進行了專業(yè)收集處理。通過建立污染檢測中心，對港區(qū)環(huán)境進行實時監(jiān)測和保護。

東京港則是致力于將港口打造成景觀港口，通過建立港區(qū)景觀公園等，改變了原有港口的生態(tài)，通過綠色發(fā)展的眼光來改善港區(qū)布局。

1.2國內(nèi)港口

從整體上看，國內(nèi)對港口綠色低碳發(fā)展理念的認識迅速提高。近年來，政府部門逐步建立健全綠色港口的相關(guān)職能管理部門，并完善港口的相關(guān)法律法規(guī)，交通運輸部的各個部門已經(jīng)有針對性地對于綠色低碳港口出臺了一系列規(guī)章及規(guī)定，有利于加快建設“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會，也能夠更好地指導各地方港口的綠色低碳發(fā)展。同時，人們對港口發(fā)展理念的認識從認知層面提升到操作層面，我國各地港口紛紛開展了綠色、低碳港口的建設。

目前，我國綠色低碳港口的管理水平不斷提高，從碼頭的規(guī)劃、設計、建設，一直到后期的運營以及管理，出臺了“百年品質(zhì)工程”等具體實施要求，在法律、法規(guī)、規(guī)范方面進行了指導。港口的運輸結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，新技術(shù)在碼頭也得到了實際應用，多式聯(lián)運、岸電、綠色能源、設備車輛油改電等新技術(shù)已經(jīng)成為了新建港口的常態(tài)，顯著提升了港口的節(jié)能減排水平。

從各港口來看：

（1）“十三五”期間，山東港口綠色低碳港口建設成效顯著。青島港集裝箱碼頭根據(jù)裝卸特點，優(yōu)化工藝流程，采用先機的集裝箱智能調(diào)度系統(tǒng)，減少起重機空載運行時間，降低了無效的損耗。山東港口積極對接融入省氫能源發(fā)展規(guī)劃，大力發(fā)展氫能源，打造“中國氫港”，青島港率先引進氫燃料電池集卡以及全球首臺氫燃料電池自動化軌道吊，近年來新增太陽能電池板數(shù)萬平米， LNG 汽車近500輛，汽車充電樁超100座。在運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，提高綠色運輸方式的比例，大力發(fā)展集裝箱海鐵聯(lián)運、水水聯(lián)運、鐵水聯(lián)運，推進集裝箱海河直達運輸，2020年完成海鐵聯(lián)運箱量突破210萬 TEU，多式聯(lián)運“一單制”應用范圍不斷擴大，大力發(fā)展“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”，并形成管道為主、鐵路和公路為補充的油品綠色運輸體系。

（2）7月28日，在中國港口協(xié)會2021綠色與安全港口大會上，天津港集團發(fā)布“零碳碼頭”，通過采用風力、光伏等綠色能源，采用先進的儲能實施，天津港 C 段智能化集裝箱碼頭成為全球首個人工智能零碳碼頭，實現(xiàn)了港口綠色能源自給自用。該碼頭的一體化儲能系統(tǒng)，可以將風力、光伏所發(fā)的電力實現(xiàn)綠色存儲，場內(nèi)所有設備、車輛均為電力驅(qū)動，實現(xiàn)零碳排放。

（3）作為粵港澳大灣區(qū)首個5G 綠色低碳智慧港口，媽灣智慧港將成為打造大灣區(qū)“一帶一路”貿(mào)易樞紐港和建設全球海洋中心城市的重要載體，構(gòu)建廣東現(xiàn)代化交通運輸體系的一張亮麗名片。媽灣智慧港集成招商 ePort、招商芯、綠色低碳、5G 應用、人工智能、自動化、北斗系統(tǒng)、區(qū)塊鏈、智慧口岸共九大智慧元素。通過應用綠色低碳系統(tǒng)，實現(xiàn)了港口全方位環(huán)境保護的綠色發(fā)展，經(jīng)過估算，媽灣智慧港每年能減少二氧化氮排放約1350噸，一氧化碳約450噸，二氧化硫約15噸。綜合比較，碳排放量減少約90%。

2低碳環(huán)境下智能港口的發(fā)展趨勢

在綜合交通運輸體系中，港口起到了樞紐左右，它連接了公鐵水空，各種運輸元素在此交匯。港口是國際貿(mào)易的主體，大部分發(fā)達城市均是臨海而建，海運業(yè)承載了全球貿(mào)易中約90%的比例，因此，要實現(xiàn)低碳

目標，港口是重要環(huán)節(jié)?！爸腔鄹劭凇笔且袁F(xiàn)代化基礎(chǔ)設施設備為基礎(chǔ)，以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能控制等新一代信息技術(shù)與港口運輸業(yè)務深度融合為核心，滿足多層次、敏捷化、高品質(zhì)港口運輸服務要求，其基本特征主要包括港口基礎(chǔ)設施與裝備的現(xiàn)代化、港口生產(chǎn)的智能化、港口運營管理一體化。因此，提高效率、降低能耗、安全環(huán)保三個方面是緊密結(jié)合在一起的，也就是說，智能化與低碳化是相輔相成的。

我國近年來也在“智慧港口”建設中有許多的建設實踐，比較突出的成效主要表現(xiàn)：一是偏重硬件環(huán)境建設方面的全自動化集裝箱碼頭系統(tǒng)建設，如上海洋山四期全自動化集裝箱碼頭、青島港全自動化集裝箱碼頭、天津港北疆港區(qū) C 段智能化集裝箱碼頭、深圳蛇口媽灣智慧港等;二是智慧港口逐步從沿海往沿江、內(nèi)河拓展，如近期新建的太倉港四期全自動化碼頭、宜賓港5G 智慧港口等，說明智能化已經(jīng)成為港口建設的常態(tài);三是偏重軟環(huán)境建設，焦集聚資源、健全功能、優(yōu)化環(huán)境、高效服務的國際航運中心建設，如上海、大連東北亞、天津北方、廈門東南、廣州等國際航運中心建設。

基于相關(guān)的實踐與經(jīng)驗總結(jié)來看，智能化對于港口在低碳環(huán)境下的節(jié)能降耗提升作用越來越明顯。

港口智能化的關(guān)鍵在于使用人工智能技術(shù)能改善港口作業(yè)的全流程，實現(xiàn)船流、車流的有序流動，帶動港口設備和系統(tǒng)高效周轉(zhuǎn)、降低人員工作強度。具體到作業(yè)過程之中，船舶、運營車輛、港口設備是智能服務的核心對象，可實現(xiàn)多源異構(gòu)信息的統(tǒng)一、同步與預處理，讓雷達、AIS、視頻 CCTV、港口機械設備、船載設備的信息進行有機融合;基于“船舶與港口車輛、設備協(xié)同”、“車輛智能閘口”等核心技術(shù)，分別實現(xiàn)船流、車流和港口設備的優(yōu)化、智能化。同時，也可引入 AGV 等設備，在部分搬運流程實現(xiàn)全自動化。

因此，港口智能化可大大降低運輸環(huán)節(jié)，促進資源節(jié)約高效循環(huán)，降低資源消耗強度，能夠提升碼頭操作、口岸通行效率，促進生產(chǎn)、流通、消費過程減量化、資源化，大幅降低能源、水的消耗強度。另外，能源智慧管控系統(tǒng)也是智慧港口的重要組成部分，通過對設備能耗進行全面監(jiān)測，采用先進算法進行智能分析，實現(xiàn)能耗可查、可辨、可管，這都與綠色低碳港口的建設不謀而合。因此，在低碳環(huán)境下，港口的智能化建設將偏向于實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)性和諧發(fā)展，更加綠色，新規(guī)劃建設的港口也應該重點考慮智能化系統(tǒng)的運用，以綠色、低碳、智能為建設目標。

3主要發(fā)展對策

“智慧港口”的設施配置主要涉及交通運輸基礎(chǔ)設施網(wǎng)絡和信息化基礎(chǔ)設施網(wǎng)絡以及港口運輸裝備三部分，沒有基礎(chǔ)設施的網(wǎng)絡化、數(shù)字化，沒有港口運輸裝備的標準化、智能化，就無法實現(xiàn)港口運輸要素的全面感知，無法實現(xiàn)大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)與港口業(yè)務的深度融合，也無法實現(xiàn)港口運營的智能管理和運輸組織的創(chuàng)新。

首先，要轉(zhuǎn)變思路，提升理念。港口由信息化向智能化發(fā)展是發(fā)展的必然趨勢，“智慧港口”不僅是新技術(shù)創(chuàng)新應用，更是生產(chǎn)關(guān)系的深刻變化，勢必帶來管理、組織、生產(chǎn)的改革、生產(chǎn)方式與業(yè)態(tài)的變化。以智慧港口建設實現(xiàn)節(jié)能降耗控成本，是推進我國港口行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要抓手，也是落實國家節(jié)能降耗指標的重要標志。

其次，要科技先導，創(chuàng)新驅(qū)動。要加強前瞻性研究，重點在大數(shù)據(jù)環(huán)境下的減少運輸環(huán)節(jié)、提高裝卸效率、降低裝卸能耗，面向新一代港口的數(shù)據(jù)需求工程方法等方面，在推動港口供應鏈一體化、多式聯(lián)運、油改電、風能太陽能等新能源應用等領(lǐng)域的項目建設，開展相關(guān)的前瞻性研究。

第三，要營造環(huán)境，夯實基礎(chǔ)。要依托結(jié)構(gòu)驅(qū)動，夯實雙碳目標實現(xiàn)基礎(chǔ)。大力優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，倡導風力、光伏、水力發(fā)電，構(gòu)建以電力為核心、其他清潔能源輔助的現(xiàn)代能源體系。推進先進節(jié)能降碳技術(shù)的應用，加快干散貨港口的自動化控制和集裝箱港口無人化控制等先進技術(shù)的應用和推廣;大力推進“油改電”、“油改氣”等清潔能源使用等工作，建立系統(tǒng)性的智慧港口與低碳港口發(fā)展政策和標準規(guī)范體系。

最后，要對標國際，務實推進。要對標國際先進，緊跟世界港口最新態(tài)勢，找到差距不足;不斷鼓勵技術(shù)創(chuàng)新+管理創(chuàng)新;同時量力而行，循序推進，突出階段特征和功能需求導向，找準以政府角色推進的切入點和重點。重點在引導港口智能化基礎(chǔ)設施與技術(shù)裝備建設、引導港口大數(shù)據(jù)綜合信息服務與智能決策系統(tǒng)建設、引導港口多式聯(lián)運與集疏運組織協(xié)同化系統(tǒng)建設、引導港口安全監(jiān)管與應急處置智能化系統(tǒng)建設、引導港口口岸國際貿(mào)易運輸“單一窗口”系統(tǒng)建設、引導能源效能管理系統(tǒng)建設等方面予以務實推進。

4結(jié)語

當前我國港口行業(yè)同時面臨著其他的諸多壓力與挑戰(zhàn)，一方面，在氣候變化、環(huán)境保護、減排降碳、交通擁堵等方面，對今后港口行業(yè)的發(fā)展形成了倒逼之勢，另一方面，隨著新材料、新能源、新技術(shù)的發(fā)展，港口行業(yè)與現(xiàn)代服務業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的跨界融合與協(xié)同，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、電商物流等新液態(tài)的涌現(xiàn)，綜合就業(yè)、環(huán)境、土地資源、稅收等諸多關(guān)系的新型港城關(guān)系的發(fā)展，以及發(fā)展低碳經(jīng)濟、落實“碳達峰、碳中和”目標、多式聯(lián)運綜合運輸系統(tǒng)建設等，也給新時代的港口發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，要通過“智慧低碳港口”的建設打造全方位綠色輸運方式，加快港口智能化系統(tǒng)建設，為建設天藍、地綠、水清的美麗中國貢獻港口力量。

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