1 引言当前，我国经济发展面临的资源环境压力日益增大，特别是近年来，中东部地区频繁出现严重的雾霾天气，范围之大、程度之重、持续时间之长，引起社会各界的强烈关注。在人口密集的沿海沿江港口城市，船舶靠港期间使用辅机发电产生的污染物排放是影响空气质量的重要因素之一，而使用船舶岸基供电系统(以下简称岸电系统)是解决这一问题的最佳途径。 “健康国人、沃土天下”。作为负责任、勇担当的支农企业，天脊集团时刻牢记肩负的“健康国人、沃土天下”重任，不忘“科学指导农民施肥、精准服务农民种田、助力农民丰收致富、全力支援农业生产”的初心和使命，精精致致做产品，真真切切做服务，实实在在见效益，全力推进“市场深耕”。 2 船舶岸基供电系统简介岸电系统是指在船舶停靠港口时，由岸上市电向船舶供电的电源系统。具体可以表述为：让停靠船舶关闭其自备辅助发电机，使用港口方提供的清洁能源(高压/低压市电)向主要船载系统供电的系统[1]。 现在多数国家和地区供电频率为50 Hz，而美国、加拿大、日本、韩国、巴西、墨西哥、中国台湾等地区供电频率为60 Hz，沿海及远洋船舶自备电源供电频率通常也为60 Hz。船舶靠岸使用岸上的市电时，就需要一套变频系统，将岸上工频50 Hz电源转变为船用60 Hz电源，岸电系统结构如图1所示。  1.岸电变频系统 2.岸侧隔离变压器 3.岸侧继电保护 4.岸侧断路器及接地开关 5.岸侧控制系统 6.岸船连接及接口设备 7.船侧控制系统 8.船侧继电保护 9.船侧连接开关柜 10.船侧变压器(如有) 11.船侧接收开关柜 岸电系统按照模块来划分，可以分为岸电变频电源系统、码头前沿接电箱系统和船舶并网配电系统(见图2)。目前岸电上船的方式主要有：岸电高压上船式、低压移动式、低压固定式。每一种方式最终的目的都是将市电引上船舶，代替原有的柴油机组发电。本文以岸电高压上船方式(高压10 kV/50 Hz市电电源，高压6.6 kV/60 Hz上船电源)为例[2]，探讨岸电高压上船系统中的变频电源选型问题。 3 现有变频电源方式比较根据变频电源的电压等级分类，现有岸电变频电源系统一般有2种结构方式：“高—低—高”结构方式和“高—高”结构方式。 大学生在日常行为中会直接体现出学生对于社会主义核心价值观的坚持。所以大学生的日常行为规范是实行核心价值观的基础前提。教师要引导学生在日常生活中规范自己的行为，只有这样才能让学生做到修身立德。比如学生在日常生活中可以做到与其它同学和睦相处，不要寻衅滋事，这就做到了核心价值中的“和谐”，又比如说教师可以引导学生时刻有一颗“法治”的心，在遇到打架、偷窃或者其它违法事件时要主动报案，让法律来处理问题，不要选择避让无视〔6〕。 3.1 “高—低—高”结构方式“高—低—高”结构岸电系统连接见图2。10 kV/50 Hz电源由高压开关柜进入整流降压变压器，将电源转为690 V/50 Hz。该电源通过系统的低压进线开关柜LCM，连接到变频系统的纯净电源滤波模块，通过四象限可控整流调节型电源模块(电源模块由IGBT构成，高速开断的IGBT提供一个可调、稳定的直流母线电压，即使进线电源波动，也能保持直流母线电压的稳定)实现AC/DC转换与DC/AC转换后，系统生成690 V/60 Hz的电源，随后经由输出变压器升压至6.6 kV/60 Hz，即上船高压电源，最后经输出高压开关柜连接到码头前沿插座箱供船舶使用。  图2 高—低—高结构岸电系统连接示意图 3.2 “高—高”结构方式“高—高”结构岸电系统连接见图3。变频电源装置内部在进线侧集成多绕组移相式变压器，将进线10 kV/50 Hz电源降压为750 V/50 Hz，送至各功率模块。该系统采用每相多个“交—直—交”PWM变频功率单元串联的方式，实现电源的变频后，在输出侧通过低压叠加实现6.6 kV/60 Hz高压电源的输出，同时由于输出电压为各模块电平的叠加，能有效改善输出的波形，抑制输出谐波，保证输出电压波形近似于正弦波，即上船高压电源，最后经输出高压开关柜连接到码头前沿插座箱供船舶使用。 白芍总苷胶囊联合柳氮磺吡啶片对比柳氮磺吡啶片治疗强直性脊柱炎的疗效和安全性的Meta分析…… 刘志燕等（17）：2416  图3 高—高结构岸电系统连接示意图 3.3 “高—低—高”、“高—高”变频电源方案对比汇总表结合上述“高—低—高”结构方式和“高—高”结构方式的介绍，从系统架构、输入、系统、输出、功能和应用推荐等方面对两种方案进行对比(见表1)。 表1 “高—低—高”、“高—高”变频电源方案对比汇总表  高—低—高(低压四象限方案)高—高(高压变频方案)系统架构核心IGBT1 700 V(进口品牌)1 700 V(进口品牌)功率单元690 V电压等级,三相全桥输出690 V单相H桥输出电源输入输出形式模块并联,每个功率电源690 VAC输入690 V输出模块串联、电压叠加,10 kV/6 kV输入6.6 kV输出系统拓扑结构安装空间柜体深度为600 mm,高度为2 150 mm(标准化柜体),只需要前维护,可以背靠背安装柜体深度一般1 300 mm以上、高度2 800 mm以上,需要前后维护,对空间需要较大 续表1  输入谐波四象限结构,IGBT整流,输入谐波在5%以下采用36脉冲整流,输入谐波在6%以下功率因数≥99%(输入采用IGBT整流并有LCL滤波器)≥95%(二极管整流,输入只有一个移相变压器)系统容量选型推荐低压变频模块并联方式,拓扑结构简单,在5 MVA中小功率上优势明显;5 MVA以上大功率控制相对复杂单元串联方案,由18组模块组合而成;结构相对复杂,在8 MVA以上大功率上成本优势明显故障冗余1.故障后通过模块切除技术,因采用单元并联技术,不会影响输出电源质量,只会影响带载能力2.小功率电源,模块少时,故障冗余对容量影响相对较大,降额会较大;容量大模块多时影响较小故障后通过单元旁路技术解决,旁路的方式不同会造成不同结果:1.旁路只切除一个单元,则会引起中性点偏移、相位角变化,导致无法解列2.若三相同时切除,则带载能力下降较大,电压跌幅也较大3.旁路过程会出现短暂断电,导致输出断电,引起连船失败(船舶为阻感负载)维护1.港口现有设备多为低压变频,港口维保人员对低压变频技术较为熟悉,有丰富的处理经验;同时低压变频电源的上、下电操作流程简单2.设备为前维护,无需后维护,模块更换简单,无需借助吊机等设备1.高压变频电源对于港口维保人员来说属于新鲜事物,需针对故障排查和检修进行大量的后期培训;同时,高压的上下电操作流程也较为复杂2.设备为分层安装,需要前后维护,维护时需要专用吊机,高层模块安装比较麻烦模块互换性模块为标准化模块,所有模块均可以互换模块为标准化模块,所有模块均可以互换可扩展性低压四象限方案采用并联的方式,易于扩展,在故障冗余或者系统需要扩容时,只需要采购增容部分的模块,将其并联即可高压变频方案采用串联的方式,如果需要扩容则需要整体更换系统集成低压四象限方案因需要降压和升压,低压电缆相对较多,施工集成方面难度较大高压变频方案中均为高压,电缆均为高压电缆,施工集成难度较低输出谐波可以针对性设计滤波器,控制在3%以下可以针对性设计滤波器,控制在3%以下电压变频电源输出为低压(中间连接电缆较多)变频电源输出为高压(中间连接电缆较少)功能逆功率保护软件控制,四象限回馈保护软件控制,不可加制动电阻保护(有安全风险)涌流抑制可以软件直接控制,也可以增加硬件控制必须要增加硬件作为预冲控制应用推荐5 MVA以上岸电电源建议采用高压变频方案,采用高压成本优势比较明显5 MVA及以下岸电电源建议采用低压四象限方案,低压变频控制优势比较明显 4 结语党中央国务院高度重视环境保护和绿色发展，生态文明建设已上升为国家战略。为鼓励船舶靠港使用岸电，财政部已安排节能减排专项资金，对港口船舶岸电项目建设给予补贴。这些政策的实施，将大大减轻各地建设岸电项目的经济负担，为岸电推广营造了良好的环境。码头在进行岸电系统的建设和改造工作当中，应该综合考虑码头前沿自身的硬件条件和靠泊船舶的类型，科学选用最适合自己码头的岸电变频电源方式。 参 考 文 献 [1] JTS 155-2012.码头船舶岸电设施建设技术规范[S]. [2] JT/T 814-2012.港口船舶岸基供电系统技术条件[S]. |
|
|
