1 背景

為深入貫徹習近平總書(shū)記關(guān)于“經(jīng)濟強國必定是海洋強國、航運強國”、“經(jīng)濟要發(fā)展，國家要強大，交通特別是海運首先要強起來(lái)”的重要指示精神，落實(shí)《交通強國建設綱要》，港口船舶岸電系統已成為了綠色港口的標配，對于港口環(huán)境污染和噪聲污染治理有著(zhù)顯著(zhù)的功效。森蘭作為岸電電源行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，也先后參與了國內多個(gè)大型碼頭岸電系統的建設，成為了行業(yè)內岸電電源系統成功應用案例最多的企業(yè)之一，更是先后開(kāi)創(chuàng )了?；a頭岸電應用技術(shù)、多機并聯(lián)岸電應用技術(shù)的先河。

2 實(shí)施與應用

汕頭招商局港口集團廣澳港區二期港口岸電建設工程：3MVA岸基電源系統，輸出電源電壓為6.6kV，輸出電源頻率可在50赫茲和60赫茲之間進(jìn)行切換，能夠滿(mǎn)足國際和國內船舶不同的電源需求。此碼頭一期岸電項目給1個(gè)泊位提供用電，船舶噸位為10萬(wàn)噸?？紤]船舶的?？壳闆r，采用一個(gè)泊位一套岸電系統兩套岸電箱的供電系統結構，即一套岸電系統兩個(gè)岸電箱只可以向一個(gè)泊位供電。

高壓水冷型四象限岸電電源為森蘭針對客戶(hù)需求定制開(kāi)發(fā)的新一代高性能變頻電源系統，具有動(dòng)態(tài)響應快、過(guò)載能力強、控制精度高、智能電網(wǎng)回饋等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是系統拓撲結構選擇、控制性能、功能設計，還是水冷系統設計，都處于國際一流水平。希望森蘭典型VFPS系列岸電電源組成部分包括電網(wǎng)、高壓配電站、岸電電源系統、碼頭接線(xiàn)箱、船上電纜卷盤(pán)、開(kāi)關(guān)柜、并網(wǎng)柜、船上發(fā)電機組等。

（1）

（2）

圖1 岸電電源系統一次圖

四象限岸電電源是交、直流側可控的四象限運行的變流裝置。當變流器從電網(wǎng)吸收能量時(shí)，運行在整流狀態(tài)；反之，若變流器向電網(wǎng)饋送能量時(shí)，變流 器工作于有源逆變狀態(tài)。功率單元控制系統根據電網(wǎng)輸入電壓，利用快速鎖相跟蹤技術(shù)得到電網(wǎng)電壓頻率、幅值、相位等實(shí)時(shí)值，控制整流端IGBT的開(kāi)通與關(guān)斷，使整流側電壓相位超前或滯后，實(shí)現能量回饋控制。

按照岸電電源系統的運用場(chǎng)合和需要，配置了多種相應的功能：

（1）智能電網(wǎng)回饋功能；

（2）有功和無(wú)功（PQ）分離控制功能；

（3）無(wú)擾動(dòng)并網(wǎng)投切功能；

（4）多重保護功能：直流過(guò)壓/過(guò)流保護、網(wǎng)側過(guò)壓/過(guò)流/欠壓保護、網(wǎng)側過(guò)頻/欠頻保護、功率器件過(guò)壓/過(guò)流/過(guò)溫保護、電抗器/變壓器過(guò)溫保護、過(guò)載保護、電容放電保護、防雷保護、接地保護等；

（5）人機界面和通訊功能。

圖2 四象限功率單元結構框架圖

由于3MW岸電電源功率密度要求較高，熱損耗較大，應選擇水冷系統進(jìn)行散熱。冷卻水可以有效帶走的船舶岸基變頻電源工作產(chǎn)生的熱量，密閉的空間能有效避免設備免受高鹽霧環(huán)境造成的腐蝕現象，冷卻水系統保證變頻岸電電源在高溫、高鹽霧環(huán)境下安全、可靠及平穩運行。

圖3 水冷系統結構圖

3 應用創(chuàng )新性

2020年初，新冠疫情席卷全球，各行各業(yè)均遭受了不同程度的影響，但疫情并未能阻礙中國智造，亦未能阻擋森蘭人拼搏奮進(jìn)的精神。在這特殊時(shí)期，森蘭新型岸電系統——高壓水冷型四象限岸電電源系統順利下線(xiàn)，該類(lèi)岸電電源系統在世界范圍內尚屬首例，為岸電系統的設計提出了新的思路和開(kāi)拓性成功。國內首套高壓四象限水冷型岸電電源系統具有以下特點(diǎn)：

（1）新一代智能操控系統：一鍵啟動(dòng)讓操控更簡(jiǎn)單，系統智能故障判斷、智能報表提取、智能報警等功能更貼近用戶(hù)需求，人性化設計讓系統具備更高的自動(dòng)化水平，操作更便捷，使用更舒心。

（2）智能電網(wǎng)回饋：打破傳統思維，以四象限運行回饋功能，使岸電系統連船更簡(jiǎn)單，系統更可靠，真正做到連船“無(wú)憂(yōu)”。

（3）完全無(wú)擾同步并網(wǎng)技術(shù)：投切過(guò)程完全平穩無(wú)沖擊，為岸電系統本身和船上設備提供安全保障。

（4）多重保護技術(shù)：更完善的多重保護功能，充分保證人員和設備的安全。

（5）先進(jìn)的水冷散熱設計：水系統內循環(huán)高效化冷卻，讓系統散熱效果更佳，為不間斷供電保駕護航。同時(shí)，水冷的應用，進(jìn)一步降低海邊鹽化腐蝕對系統的影響，讓系統壽命更長(cháng)，運行更穩定。

4 效益分析

為了響應國家節能環(huán)保要求，船舶靠港期間，需要逐漸停止船上柴油發(fā)電系統供電，而通過(guò)岸上電源給船上輔機設備供電。高壓岸電電源系統，有效解決了船舶?？看a頭期間港口環(huán)境污染問(wèn)題；該四象限電源系統完美克服了船舶并網(wǎng)時(shí)的逆功率問(wèn)題，使供電更可靠，供電質(zhì)量更高；水冷系統是船舶岸電電源系統在高溫、高鹽霧使用環(huán)境下的全新散熱解決方案；具有雙向并網(wǎng)功能，能夠適應多種船舶并網(wǎng)需求，降低船舶系統改造成本。

近三年，森蘭VFPS系列岸電電源系統陸續實(shí)現了福建廈門(mén)遠海集裝箱碼頭，廣西北部灣港、欽州港、防城港、江蘇張家港新重裝碼頭等十余個(gè)港口碼頭常態(tài)化聯(lián)船工作。

5 結語(yǔ)

港口岸電作為電能替代的重要領(lǐng)域工作之一，也是落實(shí)國家能源戰略、治理大氣污染的一項重要舉措。新型高壓水冷型四象限岸電電源系統的順利下線(xiàn)，再次向世界證明了岸電國產(chǎn)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，希望森蘭作為國內首批從事港口岸電電源系統研究和應用的企業(yè)，擁有強大的研發(fā)能力、豐富的岸電電源系統設計應用經(jīng)驗，在未來(lái)希望森蘭更會(huì )不斷努力和突破，為國家綠色港口戰略貢獻自己的力量。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年8月刊