港口节能减排论文

1港口节能减排新技术

1.1RTG油改电技术

油改电技术主要涉及RTG的外部电源（市电）的供电和RTG跨箱区转场移动问题。可行的油改电方法是采用电缆卷筒供电、低架滑触线供电和高架滑触线供电3种方式。传统RTG作业时产生大量废气和有害物质，油改电后RTG作业时无废气排放。高架滑触线油改电方式。RTG油改电技术，在相同装卸箱量下，节能30%以上，降低运行成本60%以上，实现零排放。

1.2混合动力RTG技术

为了既能保持RTG跨箱区转场作业的机动性，又能实现RTG的节能减排，国内外已研制出由柴电机组和储能单元（超级电容器组或锂电池组）构成的RTG混合动力系统。柴电机组和超级电容组成的RTG混合动力系统，柴电机组仍作为主电源，而超级电容器则作为储放能单元，回收RTG运行中起升机构集装箱吊重降落时的位能性再生能量。上海振华重工于2005年研制出超级电容储放能的混合动力RTG样机。振华重工对普通柴电机组RTG和超级电容混合动力供电RTG的排放进行测试，前者在频繁起制动时柴油机排气管大量排冒黑烟，后者柴油机运行平稳，基本无黑烟排放。目前用于混合动力RTG的能量储蓄单元主要有超级电容和锂电池2种。超级电容在能量储存过程中基本不产生化学反应，具有寿命长、充放电时间短等优点；但作为RTG的能量储蓄单元，超级电容也有较大的弱点，如能量密度低，单位容积的电量存储有限。另外，超级电容的放电电流不稳定，作为动力电源难以控制。锂电池具有储存容量大、放电电流稳定、无污染及安全性能好等优点，是RTG较理想的能量储蓄单元。振华重工试制以大容量锂电池作为主电源，小功率柴电机组为辅助电源的RTG。保持与常规RTG的起重量与起升速度不变，锂离子动力电池组容量为640VDC/200Ah/128kW•h，辅助柴电机组装机功率为50kW，节约燃油60%以上，RTG在动力电池供电状态下实现废气零排放。

1.3RTG和集卡油改气技术

近日，由上港集团所属冠东公司、上海振华重工（集团）股份有限公司和上海海事大学在上海市科委项目“LNG动力的港口装备技术研究及洋山港示范应用”（项目编号13dz1202800）和“混合动力轮胎式集装箱起重机研制及应用”（编号12dz1200700）中，共同研发采用液化天然气（LNG）燃气机组供电的轮胎吊。RTG油改气技术使RTG由柴油发电机供电改为LNG动力，显著降低RTG的废气排放。

1.4岸基变频供电技术

到港船舶停靠在码头需要燃烧大量重油（或柴油）发电，所产生的污染与上海城市环境保护的矛盾越来越突出。靠泊的邮轮和集装箱班轮浓烟排放见图6。集装箱船舶靠港期间停用船舶柴油发电机组，改由港口供电，这种方式称为“岸电”。由于国外船舶电网频率大多为60Hz，而我国港口无法利用现有的50Hz岸电电网直接供电。因此，采用大功率变频技术，将50Hz交流电变换成适合于60Hz交流电船舶的供电电源。2010年，全球首台移动式岸基船用供电系统在上海港外高桥二期集装箱码头试运行获圆满成功。

2成果推广制约因素及解决途径

油改电技术：油改电技术节能减排效果明显，但洋山港由于高压电缆过桥工程复杂性，电网容量受限，电费昂贵（约1.5元/kW•h，是普通工业用电的2倍），所以该技术不适合在洋山港推广。油改电还有初期投资较大、堆场要求规则等限制，且RTG转场不便。油改气：技术上，由于LNG发动机的动力曲线与柴油机明显不同，其扭矩相对要小一些，最大扭矩区间也比柴油要小，LNG动力RTG在吊起集装箱的时候和LNG动力集卡在启动的时候会动力不足，解决办法是采用气电混合的方式来加强RTG和集卡动力。气电混合动力是下阶段的研究重点。洋山港LNG运输非常不便，现在每天只有2个小时可运输LNG，且黄色预警天气禁止运输LNG。建议相关部门能再组织专家安全论证会，在安全的基础上适当放宽东海大桥对液化气体槽车的禁令，保障洋山港LNG的顺利供应。理论分析与实际测试表明，LNG动力与柴油机相比，折算成标准煤并不占优势。LNG动力RTG初步测试标准煤消耗是柴油机RTG的1.27倍，LNG动力集卡与柴油集卡能耗基本持平。建议有关部门拟定更全面的评价体系以适应社会的发展。混合动力技术：锂电池混合动力RTG节油效果明显，但锂电池成本昂贵，降低锂电池的成本应从2方面考虑。一方面，锂电池不稳定性是在制作过程中所产生的，提高生产设备的自动化水平，将锂电池的生产转移到更为清洁干燥的环境中进行，锂电池的成本就会逐步降下来；另一方面，提高锂电池电控技术，通过对单体锂电池参数的独立检测，动态调整各单体电池充放电的电压（或电流）等参数的设定阀值。研究动力电池充电过程发现：对于串联体，充电能量可从较高压单体转移到较低压单体；对于并联体，充电能量可从较大电流支路转移到较小电流支路；对放电过程则反之。通过这种能量转移控制方式进行混合动力RTG能源系统的动力锂电池充放电自动均衡控制，提高动力电池组充放电效率及电池组使用寿命，从而降低成本。岸电项目：使用岸电后，由于运输成本增加，会降低码头和船方的竞争力。目前这是制约“绿色港口”建设的一个重要因素，极大地影响着岸电改造和使用单位的积极性。目前，美国是通过立法形式及费用补贴政策推行节能减排的。例如，美国洛杉矶港口当局通过立法，强制要求辖区内所有码头采用岸电技术；2006年5月，欧盟委员会通过了法案2006／339／EC，提出欧盟港口靠泊船舶使用岸电。国外政府部门实施节能减排、保护环境的做法对我们很有借鉴意义。

3港口节能减排研究展望

混合动力RTG下一步研制重点为研制锂电池-LNG混合动力RTG，由动力电池作为主动力电源，匹配小功率LNG发电机组，组成新型RTG混合动力供电系统，解决LNG动力不足的问题，同时也解决柴电机组排放问题。目前，国内已有港口采用岸电技术。2010年，全球首台移动式岸基船用供电系统在上海港外高桥二期集装箱码头试运行获圆满成功，岸电容量2000kVA。2011年，连云港港口集团有限公司采用高压岸电方式对“中韩之星”客货两用滚装船进行供电，岸电容量为1500kVA。但已有岸电技术远不能满足船舶的功率需求。岸电项目下一步工作重点为研制3~5MW的高压变频岸电系统，以满足更大船舶靠港的功率需求。节能降耗是港口持续发展的有效手段，是港口文明与进步的重要标志，是提高港口国际竞争力的重要保障。港口近年来在节能降耗创新技术方面深入研究和积累，取得了一些效果和成绩，目前迫切需要将这些技术进一步全面推广。

作者:金毅黄婷黄细霞单位:上海冠东国际集装箱码头有限公司上海海事大学