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船舶岸电法规和标准全景扫描

2020-06-04 10:08:13 来源:中国船检 作者:冯书桓 吴笑风 李萍

根据统计,船舶燃料年消费量的5%是在港口停泊时消耗的,排放的废气会造成港口空气的严重污染。根据美国环境联邦基金组织监测,港口城市均处于大气重污染区,而船舶排放的污染物占港口总污染物的60%以上。据国际海事组织(IMO)估算,每年船舶排放的二氧化碳和硫氧化物分别是全球汽车排放量的2倍和200倍。随着IMO温室气体减排战略和2020全球硫排放限制的实施,港口环境污染问题亟待解决,船舶岸电的技术发展和推广使用越来越受到业界重视。

实践应用

20世纪90年代,欧洲最先开始进行船舶岸电技术的研究。1989年,瑞典哥德堡港率先开始在3艘客滚船上使用船舶岸电。2000年,ABB公司又向哥德堡港交付了世界上第一套高压岸电电源系统。其采用了6.6kV/10kV的电压,功率可达1250kVA,可减少船舶靠港期间污染物排放94%~97%。2007年,荷兰的鹿特丹默兹港口流域为内陆趸船供应岸电,极大改善了船员的日常生活。此外欧盟的主要港口,如荷兰阿姆斯特丹港,比利时安特卫普港,德国汉堡港、吕克贝港等港口也陆续应用了船舶岸电技术。

美国在岸电应用方面也有10余年历史,目前已有16个港口建设并应用了岸电系统,包括朱诺港、西雅图港、旧金山港、布鲁克林港、洛杉矶港、长滩港、圣地亚哥港、奥克兰港等。其中高压岸电主要应用在邮轮、集装箱、油轮和冷藏货物船,低压岸电主要应用在拖轮和渔船上。目前高压岸电系统有相似的技术规格并均符合国际标准,低压岸电系统的技术规格则差别较大。

截至目前,国外使用岸电技术的港口已经从最初的滚装、集装箱及邮轮码头,扩展到了油船码头与天然气船码头等,供电电压也从低压供电向高压供电方式转变。国外港口高压岸电技术发展现状如下表所示。

表1 欧美主要国家船舶岸电应用情况

2009年,我国开始在多个港口展开船舶岸电试点性工程建设。青岛港首先完成了5000t级内贸支线码头低压岸电改造,但该系统仅针对内货船只,适用范围小,不便于推广。2010年3月,上海港外高桥二期集装箱码头开始运行移动式岸基船用变频变压供电系统;2010年10月,连云港港口首次将高压船用岸电系统应用于“中韩之星”邮轮;2011年11月~2012年1月,招商国际蛇口集装箱码头先后安装低压岸电系统与高压岸电系统;2016年5月,国家电网与宁波舟山港合资建设的宁波舟山港项目正式投运,这是国内首个高压变频岸电项目。

目前,我国境内岸电供电容量在200kVA以上的港口岸电设施建设数量已有400余套,其中集装箱泊位、客滚泊位、邮轮泊位、3千吨级以上客运泊位和5万吨级以上散货泊位共建设93套,占泊位个数的19.1%。我国狗万官网企业已完成约345套(3000吨级及以上)船舶岸电设施改造,其中集装箱船、干散货船、普通客船共建设岸电262套。连云港、上海港、大连港、厦门港、舟山港、重庆港等相关船舶岸电项目目前已投入使用,应用涵盖高压和低压,我国岸电技术日趋完善。

国际法规

随着船舶岸电在全球各大港口的推广应用,国际海事组织(IMO)当前正在加紧制订船舶岸电相关法规。2017年6月7日~16日,在海上安全委员会第98次大会(MSC 98)上,中国代表团提交关于船舶岸电导则制定的立项申请并通过审议。随后,在船舶系统和设备分委会(SSE)第5~7次会议上,国际航行船舶岸电安全导则协调组积极推动导则制定工作。协调组由中国担任协调员,来自加拿大、中国、德国、日本、挪威、韩国、新加坡、瑞典、土耳其、英国、美国、中国香港,以及国际狗万官网公会、国际邮轮协会、国际港务长协会、国际运输工人联合会的代表参与讨论。在交通运输部的协调下,水运科学研究院、国际标准化组织船舶与海洋技术委员会秘书处、国家电网中国电力科学研究院、中国船级社、美国船级社、英国劳氏船级社、法国船级社等业界相关单位开展了深入研究。在SSE第6次会议成果的基础上,经过三轮讨论,工作组将新的导则草案提交SSE第7次会议(已于2020年3月初召开)。新的草案充分吸收了各方意见,删去了与编制目标不相适应的部分,将关注范围限定在操作要求,对导则文档结构和具体内容进行了修改,同时计划将人员资质部分要求提交人因、培训和监测分委会进一步讨论。该导则预期将在MSC 103次会议审议通过。

船级社规范

目前国际上主要船级社都已针对船舶岸电的连接、安装等问题作出了规定。中国船级社发布的《船舶岸电岸上供电设施检验指南》于2018年5月1日起生效,该指南基于当前国内船舶岸电岸上供电设施的研制水平、中国船级社的检验经验以及国际标准IEC/ISO/IEEE 80005系列,同时考虑了与相关国家标准和行业标准的衔接,适用于额定电压1kV以上、15kV及以下的交流高压船舶岸电岸上供电设施,是船舶岸电岸上供电设施进行发证检验的依据,也为政府、保险商、船东、港口等各利益相关方提供了可选择的项目验收技术依据。同时,美国船级社(ABS)、法国船级社(BV)、日本船级社(ClassNK)针对高压岸电连接分别发布了导则,英国劳氏船级社(LR)、挪威船级社(DNV GL)、意大利船级社(RINA)也在其船舶入级规范中体现了对于船舶安装岸电系统设备的相关要求。

国际标准

欧美各国开展船舶岸电技术研究时间较早,标准制定工作也同时进行,现阶段船舶岸电国际标准主要由国际电工委员会(IEC)、国际标准化组织(ISO)以及国际电气和电子工程师协会(IEEE)等组织完成制修订工作,已发布的标准及技术文件主要包括高压/低压岸电连接系统、高压插头等设备以及数据通信的技术要求,具体情况如下:

需要指出的是,由于船级社重点关注船舶本身的设计、建造和入级,其在船舶岸电方面的规定也侧重于船上系统,如LR、BV对船上系统和接口装置的规定总体较为详尽,但未纳入岸上系统,或只进行了描述性说明。意大利船级社RINA的规定较为详尽,包含船上系统、岸上系统,同时考虑了ISO/IEC/IEEE 80005-1的相关规定。ISO/IEC/IEEE 80005系列国际标准的规定最为完整,很多船级社规范也以其作为重要依据,但对于其中缺少的一些重要环节的规定,需要与船级社规范配合使用。

欧洲一些国家标准

针对内河船使用岸电的需求,欧洲一些国家发布了一系列标准,包括已经被德国和法国采纳的(1)DIN(AFNOR) EN 15869-1-2010内河船.三相电流400V、63A及以下、50Hz的电气岸电连接器.第1部分:一般要求;(2)DIN(AFNOR) EN 15869-2-2010内河船.三相电流400V、63A及以下、50Hz的电气岸电连接器.第2部分:岸上单元,安全要求;(3)DIN(AFNOR) EN 15869-3-2010内河船.三相电流400V、63A及以下、50Hz的电气岸电连接器.第3部分:船上单元,安全要求。此外,还有已被西班牙、法国和德国采纳的标准DIN EN 16840内河船.三相电流400V、250A及以下、50Hz的电气岸电连接器。

我国国内标准

近年来,船舶使用岸电技术越来越受到国家和政府有关部门的高度重视。2016年《关于推进电能替代的指导意见》出台,随后交通运输部先后印发了《港口岸电布局方案》;修订了《港口工程建设管理规定》和船舶法定检验技术规则;会同财政部出台了资金奖励政策,建立健全了标准体系,统一港、船、电技术要求,在船舶大气污染物排放控制区实施方案中明确了岸电使用要求;2019年下发《港口和船舶岸电管理办法》,旨在加快建设交通强国,减少船舶靠港期间大气污染物排放,更好地保障船舶靠港安全规范使用岸电。各港口码头、船务公司也积极开展了岸电系统的工程应用实践。在试点工程建设中,制定了一系列标准,为我国船舶岸电技术的发展积累了一定经验。

国家标准方面,全国电力电子学标准化技术委员会(SAC/TC60)于2010年制定了GB/T 25316—2010《静止式岸电装置》,主要规定了使用条件、性能要求、试验方法以及检验规则等内容,适用于静止式岸电产品;全国电器附件标准化技术委员会(SAC/TC67)采标国际标准IEC 62613—2011,于2014年先后制定了高压岸电系统插接件国家标准GB/T 30845.1—2014《高压岸电连接系统(HVSC)用插头、插座和船用耦合器 第一部分:通用要求》和GB/T 30845.2—2014《高压岸电连接系统(HVSC)用插头、插座和船用耦合器 第二部分:不同类型的船舶用附件的尺寸兼容性和互换性要求》,并进行了技术性调整;2018年,《码头船舶岸电设施工程技术规范》和《靠港船舶岸电系统技术条件》国际标准开始实施;2019年12月,由全国船舶电气及电子设备标准化技术委员会(SAC/TC531)采标国际标准IEC/ISO/IEEE 80005–1—2012的《港口公用连接设施–第1部分:高压岸电连接系统(HVSC)–通用要求》船舶岸电技术国家标准发布,将于2020年7月1日起实施。

行业标准方面,交通运输部于2011年起积极组织行业内企事业单位和研究机构开展行业标准和建设规范的制定工作,连续发布了行业标准JTS 155—2012《码头船舶岸电设施建设技术规范》、JT/T 814—2012《港口船舶岸基供电系统技术条件》、JT/T 815—2012《港口船舶岸基供电系统操作技术规程》及中国船级社的《船舶高压岸电系统检验原则2011》。其中JTS 155合理规划了港口码头船舶岸电设施系统的总体方案,规范了岸电设施系统的设计标准,为船舶岸电设施的设计建造提供指导;JT/T 814分为高压与低压两部分,规定了船舶岸基供电系统的技术要求;JT/T 815也分为高压与低压两部分,规定了船舶岸基供电系统的操作基本要求;《船舶高压岸电系统检验原则2011》则适用于额定电压交流1kV以上、15kV及以下,在船舶靠港期间向船舶供电的高压岸电系统的船上系统。

随着IMO温室气体减排战略和2020全球硫排放限制的实施,港口环境污染亟待解决,船舶岸电越来越受到业界重视,结合技术实践需求,各船级社,国际国内标准化组织,以及海事监管机构相继出台了一系列法规、规范、标准,对船舶使用岸电的具体技术要求做出了规定。

围绕标准化需求,当前国际国内相关标准化组织已开展了大量工作,对高压和低压岸电的通用要求、建设施工、连接设备等提出了具体的要求。下一步,要结合实践需求,首先着眼于构建港口船舶岸电系统技术标准体系,覆盖低压、中压、高压岸电,以及岸电系统的设计、建设、使用、维护和检测全流程,形成结构合理、专业配套、层次分明、划分明确的港口船舶岸电标准体系表,明确标准缺项,用于指导和规范港口船舶岸电标准化工作。同时,加紧推进针对中压岸电,岸电系统检测试验方法、综合管理、操作规程,以及连接系统具体设备要求和数据传输等关键领域的国内标准制修订工作,积极参与国际标准化工作,提出国际标准新项目提案。