1 背景

为深入贯彻习近平总书记关于“经济强国必定是海洋强国、航运强国”、“经济要发展，国家要强大，交通特别是海运首先要强起来”的重要指示精神，落实《交通强国建设纲要》，港口船舶岸电系统已成为了绿色港口的标配，对于港口环境污染和噪声污染治理有着显著的功效。森兰作为岸电电源行业的领军企业，也先后参与了国内多个大型码头岸电系统的建设，成为了行业内岸电电源系统成功应用案例最多的企业之一，更是先后开创了危化码头岸电应用技术、多机并联岸电应用技术的先河。

2 实施与应用

汕头招商局港口集团广澳港区二期港口岸电建设工程：3MVA岸基电源系统，输出电源电压为6.6kV，输出电源频率可在50赫兹和60赫兹之间进行切换，能够满足国际和国内船舶不同的电源需求。此码头一期岸电项目给1个泊位提供用电，船舶吨位为10万吨。考虑船舶的停靠情况，采用一个泊位一套岸电系统两套岸电箱的供电系统结构，即一套岸电系统两个岸电箱只可以向一个泊位供电。

高压水冷型四象限岸电电源为森兰针对客户需求定制开发的新一代高性能变频电源系统，具有动态响应快、过载能力强、控制精度高、智能电网回馈等优点，无论是系统拓扑结构选择、控制性能、功能设计，还是水冷系统设计，都处于国际一流水平。希望森兰典型VFPS系列岸电电源组成部分包括电网、高压配电站、岸电电源系统、码头接线箱、船上电缆卷盘、开关柜、并网柜、船上发电机组等。

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图1 岸电电源系统一次图

四象限岸电电源是交、直流侧可控的四象限运行的变流装置。当变流器从电网吸收能量时，运行在整流状态；反之，若变流器向电网馈送能量时，变流 器工作于有源逆变状态。功率单元控制系统根据电网输入电压，利用快速锁相跟踪技术得到电网电压频率、幅值、相位等实时值，控制整流端IGBT的开通与关断，使整流侧电压相位超前或滞后，实现能量回馈控制。

按照岸电电源系统的运用场合和需要，配置了多种相应的功能：

（1）智能电网回馈功能；

（2）有功和无功（PQ）分离控制功能；

（3）无扰动并网投切功能；

（4）多重保护功能：直流过压/过流保护、网侧过压/过流/欠压保护、网侧过频/欠频保护、功率器件过压/过流/过温保护、电抗器/变压器过温保护、过载保护、电容放电保护、防雷保护、接地保护等；

（5）人机界面和通讯功能。

图2 四象限功率单元结构框架图

由于3MW岸电电源功率密度要求较高，热损耗较大，应选择水冷系统进行散热。冷却水可以有效带走的船舶岸基变频电源工作产生的热量，密闭的空间能有效避免设备免受高盐雾环境造成的腐蚀现象，冷却水系统保证变频岸电电源在高温、高盐雾环境下安全、可靠及平稳运行。

图3 水冷系统结构图

3 应用创新性

2020年初，新冠疫情席卷全球，各行各业均遭受了不同程度的影响，但疫情并未能阻碍中国智造，亦未能阻挡森兰人拼搏奋进的精神。在这特殊时期，森兰新型岸电系统——高压水冷型四象限岸电电源系统顺利下线，该类岸电电源系统在世界范围内尚属首例，为岸电系统的设计提出了新的思路和开拓性成功。国内首套高压四象限水冷型岸电电源系统具有以下特点：

（1）新一代智能操控系统：一键启动让操控更简单，系统智能故障判断、智能报表提取、智能报警等功能更贴近用户需求，人性化设计让系统具备更高的自动化水平，操作更便捷，使用更舒心。

（2）智能电网回馈：打破传统思维，以四象限运行回馈功能，使岸电系统连船更简单，系统更可靠，真正做到连船“无忧”。

（3）完全无扰同步并网技术：投切过程完全平稳无冲击，为岸电系统本身和船上设备提供安全保障。

（4）多重保护技术：更完善的多重保护功能，充分保证人员和设备的安全。

（5）先进的水冷散热设计：水系统内循环高效化冷却，让系统散热效果更佳，为不间断供电保驾护航。同时，水冷的应用，进一步降低海边盐化腐蚀对系统的影响，让系统寿命更长，运行更稳定。

4 效益分析

为了响应国家节能环保要求，船舶靠港期间，需要逐渐停止船上柴油发电系统供电，而通过岸上电源给船上辅机设备供电。高压岸电电源系统，有效解决了船舶停靠码头期间港口环境污染问题；该四象限电源系统完美克服了船舶并网时的逆功率问题，使供电更可靠，供电质量更高；水冷系统是船舶岸电电源系统在高温、高盐雾使用环境下的全新散热解决方案；具有双向并网功能，能够适应多种船舶并网需求，降低船舶系统改造成本。

近三年，森兰VFPS系列岸电电源系统陆续实现了福建厦门远海集装箱码头，广西北部湾港、钦州港、防城港、江苏张家港新重装码头等十余个港口码头常态化联船工作。

5 结语

港口岸电作为电能替代的重要领域工作之一，也是落实国家能源战略、治理大气污染的一项重要举措。新型高压水冷型四象限岸电电源系统的顺利下线，再次向世界证明了岸电国产技术的突飞猛进，希望森兰作为国内首批从事港口岸电电源系统研究和应用的企业，拥有强大的研发能力、丰富的岸电电源系统设计应用经验，在未来希望森兰更会不断努力和突破，为国家绿色港口战略贡献自己的力量。

摘自《自动化博览》2020年8月刊