前言：
由于我國大力推進(jin)綠色低碳港口(kou)建設，大型裝卸(xie)機械(xie)“油改電(dian)(dian)”工程和(he)“靠港船舶岸電(dian)(dian)供電(dian)(dian)”工程等港口(kou)電(dian)(dian)氣化(hua)改造項(xiang)目(mu)在(zai)沿海各港口(kou)已(yi)經(jing)大規模實(shi)施，即采用(yong)電(dian)(dian)力設備使港口(kou)裝卸(xie)效率和(he)用(yong)能(neng)(neng)效率明顯提高(gao)，單位運輸能(neng)(neng)耗和(he)污染物排(pai)放(fang)量明顯下降(jiang)，因此，使得電(dian)(dian)能(neng)(neng)在(zai)港口(kou)能(neng)(neng)源消耗中的(de)比重逐(zhu)年提高(gao)，電(dian)(dian)力已(yi)成為港口(kou)的(de)主要能(neng)(neng)源。
預計港口電能(neng)比例仍將(jiang)會(hui)進一(yi)步(bu)提高，這(zhe)個發展(zhan)方(fang)向符合(he)我國“建(jian)設綠色低碳港口”的戰略方(fang)針，并對加快高能(neng)耗、高排放(fang)、高污染運輸裝備淘汰(tai)更新起到推動(dong)作用。
一、行業情況介紹
1、行業介紹
港口(kou)是(shi)位于海、江(jiang)、河、湖、水(shui)庫沿(yan)岸，具有(you)水(shui)陸(lu)(lu)聯運(yun)設備以及條件以供船(chuan)舶安全(quan)進(jin)出和(he)(he)停泊的(de) 運(yun)輸(shu)樞(shu)紐。港口(kou)作為水(shui)陸(lu)(lu)交通(tong)的(de)集(ji)結點和(he)(he)樞(shu)紐處(chu)，是(shi)工農業產品和(he)(he)外貿進(jin)出口(kou)物(wu)資(zi)的(de)集(ji)散地，也是(shi)船(chuan)舶停泊、裝卸貨物(wu)、上下旅客、補充給(gei)養的(de)場所。作為資(zi)源配置(zhi)樞(shu)紐、國際(ji)貿易(yi)關(guan)鍵(jian)節點，港口(kou)在(zai)交通(tong)運(yun)輸(shu)系(xi)統中起著舉足輕重(zhong)的(de)作用(yong)，而港口(kou)行業也被(bei)視為 經(jing)濟(ji)(ji)發(fa)展(zhan)的(de)晴雨(yu)表，其(qi)增速整體與經(jing)濟(ji)(ji)發(fa)展(zhan)趨同。港口(kou)對(dui)于滿足國家能源、原材料等(deng)大(da)宗物(wu)資(zi)運(yun)輸(shu)，支撐經(jing)濟(ji)(ji)、社會和(he)(he)貿易(yi)發(fa)展(zhan)以及人(ren)民生(sheng)活水(shui)平(ping)的(de)提高，提升國家綜合實力(li)具有(you)十分重(zhong)要的(de)作用(yong)。
2、港口的分類
①按用途：可(ke)分(fen)為商港(gang)、軍港(gang)、漁港(gang)、工業港(gang)、避風港(gang)等；
②按所(suo)在位置：可分為海(hai)(hai)岸港(gang)(gang)、河(he)(he)口港(gang)(gang)和(he)內河(he)(he)港(gang)(gang)，其中海(hai)(hai)岸港(gang)(gang)和(he)河(he)(he)口港(gang)(gang)統稱(cheng)為海(hai)(hai)港(gang)(gang)；
③按發展地位(wei)：可分為國(guo)(guo)(guo)際性港(gang)(gang)(gang)(gang)、國(guo)(guo)(guo)家性港(gang)(gang)(gang)(gang)、地區性港(gang)(gang)(gang)(gang)；其中(zhong)國(guo)(guo)(guo)際性港(gang)(gang)(gang)(gang)靠泊來(lai)自(zi)世界各國(guo)(guo)(guo)港(gang)(gang)(gang)(gang)口的(de)(de)船舶(bo)(bo)(bo)，如中(zhong)國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)上海港(gang)(gang)(gang)(gang)和大連(lian)港(gang)(gang)(gang)(gang)、國(guo)(guo)(guo)外的(de)(de)鹿特丹和倫敦港(gang)(gang)(gang)(gang)等，國(guo)(guo)(guo)家性港(gang)(gang)(gang)(gang)主要(yao)靠舶(bo)(bo)(bo)往來(lai)于(yu)國(guo)(guo)(guo)內港(gang)(gang)(gang)(gang)口的(de)(de)船舶(bo)(bo)(bo)，地區性港(gang)(gang)(gang)(gang)主要(yao)靠泊往來(lai)于(yu)國(guo)(guo)(guo)內某一地區港(gang)(gang)(gang)(gang)口的(de)(de)船舶(bo)(bo)(bo)。
3、港口行業特點
①自然(ran)條件、經(jing)濟腹地(di)要求高(gao)
港口建設(she)發展需要(yao)一定的(de)(de)自然與經濟條件，如優越的(de)(de)地理(li)位(wei)置、廣闊(kuo)的(de)(de)水(shui)陸域、必要(yao)的(de)(de)泊位(wei)水(shui)深、良好的(de)(de)氣象條件、發達的(de)(de)經濟腹地條件。
②集疏運條(tiao)件要求高
現代港口必(bi)須具(ju)有完(wan)善與暢通的集疏運系統(tong)，才能(neng)成(cheng)為綜(zong)合交通運輸(shu)網中重要的水陸交通權(quan)紐。
③資金投入大、建設周(zhou)期長
港(gang)口屬于交通(tong)運輸基礎(chu)設施，具(ju)有投資規模大、建設周期長(chang)的特點(dian)，要求進入(ru)者必(bi)須具(ju)有較強的資金實力。
④經(jing)營(ying)專(zhuan)業(ye)化程度高
港(gang)(gang)口(kou)行業(ye)在交通(tong)運輸行業(ye)中屬于經營專(zhuan)(zhuan)業(ye)化程度較(jiao)高的子(zi)行業(ye)，在港(gang)(gang)口(kou)技(ji)術(shu)、經營管理、商業(ye)渠道(dao)、客戶關(guan)系、產(chan)品服務等方(fang)面更專(zhuan)(zhuan)業(ye)化。
⑤政府管制嚴(yan)格
港(gang)口事關國計民生、國家安全，我國在港(gang)口建(jian)設(she)、投(tou)資、運營等方面對港(gang)口行(xing)業有比較嚴格的(de)行(xing)政管制。
二、港口行業的電能質量現狀：
1、港口碼頭的(de)兩種電力(li)系統(tong)
①場地電(dian)力(li)系(xi)統(tong):“場地電(dian)力(li)系(xi)統(tong)”的(de)任務是向大型(xing)裝卸機械供電(dian).
②岸電(dian)系(xi)統:“岸電(dian)系(xi)統”的任務是(shi)向(xiang)靠(kao)港船舶供電(dian)。
2、港口電力主要的(de)幾類負(fu)載
(1)反(fan)復間(jian)歇性(xing)負載(zai)：主要為裝卸類起重設(she)備，包括岸(an)吊(diao)、起重機(ji)、龍門吊(diao)、抓(zhua)斗、輸(shu)送帶、傳(chuan)送管、卷揚(yang)機(ji)、牽(qian)引機(ji)。采用大(da)功(gong)(gong)率整流(liu)(liu)(liu)(liu)驅動直流(liu)(liu)(liu)(liu)電機(ji)或變頻驅動交流(liu)(liu)(liu)(liu)電機(ji)負載(zai)。其負載(zai)特性(xing)為啟動電流(liu)(liu)(liu)(liu)大(da)。平均負載(zai)電流(liu)(liu)(liu)(liu)小，諧波含量(liang)大(da)，功(gong)(gong)率因(yin)數較低(0.6以下)。
(2)不間斷運行設備(占20-30%)：主要為皮帶運輸機，煤碼頭斗輪(lun)機。其負(fu)(fu)載特性(xing)為負(fu)(fu)荷較為均勻，且三相對稱，功(gong)率因數(shu)穩(wen)定(0.8左(zuo)右)。
(3)輔助(zhu)設備(占10-20%)：主要為變頻或整流類電(dian)源類負(fu)載和(he)照明負(fu)載。
比如港口使(shi)用的計算(suan)機電源、辦公(gong)設備均屬于開關電源，會(hui)產生5次、7次、11次諧波，其負載特性為電源諧波含(han)量大;
照(zhao)明負載中(zhong)，熒光(guang)燈(deng)、高壓鈉燈(deng)和(he)高壓水銀燈(deng)功(gong)率因數較低(di)(0.45-0.65之間)。
3、港(gang)口的裝卸工作流程中的負載(zai)
港(gang)(gang)口(kou)(kou)裝(zhuang)卸(xie)作(zuo)(zuo)業是(shi)港(gang)(gang)口(kou)(kou)的主要技術，無論是(shi)港(gang)(gang)口(kou)(kou)的設計，還是(shi)相關設施的建造，都(dou)需要考(kao)慮到港(gang)(gang)口(kou)(kou)的裝(zhuang)卸(xie)流程(cheng)作(zuo)(zuo)業所(suo)帶來的影響。港(gang)(gang)口(kou)(kou)作(zuo)(zuo)業區(qu)散貨泊位由卸(xie)船系(xi)(xi)統、裝(zhuang)船系(xi)(xi)統、礦石堆(dui)場(chang)和裝(zhuang)車系(xi)(xi)統組成。
①卸(xie)(xie)船(chuan)系統：碼頭卸(xie)(xie)船(chuan)采用抓斗卸(xie)(xie)船(chuan)機(ji)，清艙(cang)設備采用輪式裝載機(ji)。
港口卸(xie)船(chuan)作業一般(ban)采用卸(xie)船(chuan)機(ji)、皮(pi)帶機(ji)、堆(dui)取料(liao)機(ji)等裝卸(xie)設(she)備，一般(ban)的(de)裝船(chuan)過(guo)程時:橋式抓斗卸(xie)船(chuan)機(ji)將(jiang)貨物從船(chuan)舶上堆(dui)放(fang)到(dao)移(yi)動式皮(pi)帶機(ji)、皮(pi)帶車上，經由多個(ge)皮(pi)帶機(ji)傳輸機(ji)到(dao)達堆(dui)場，最終由斗輪式堆(dui)取料(liao)機(ji)把(ba)貨物倒堆(dui)到(dao)堆(dui)場中。其(qi)中卸(xie)船(chuan)機(ji)一般(ban)有兩種，即(ji)周(zhou)期性和連續性機(ji)械，最常用為機(ji)械性的(de)卸(xie)船(chuan)機(ji)。
②裝(zhuang)船(chuan)系統(tong)：裝(zhuang)船(chuan)系統(tong)中(zhong)一般采(cai)(cai)用移動(dong)式裝(zhuang)船(chuan)機裝(zhuang)船(chuan)；水平輸送系統(tong)一般是是采(cai)(cai)用1路帶式輸送機。
港口的裝船(chuan)作業一(yi)(yi)般會使用到裝船(chuan)機(ji)(ji)、堆(dui)取(qu)料機(ji)(ji)、皮帶機(ji)(ji)等(deng)裝卸設備，裝船(chuan)流程一(yi)(yi)般是(shi):堆(dui)取(qu)料機(ji)(ji)將(jiang)貨(huo)物(wu)從堆(dui)場(chang)中(zhong)取(qu)出，經由多個皮帶機(ji)(ji)、或者(zhe)皮帶車，到達另一(yi)(yi)個堆(dui)場(chang)；或者(zhe)到達移動式裝船(chuan)機(ji)(ji)，再由裝船(chuan)機(ji)(ji)將(jiang)貨(huo)物(wu)倒(dao)堆(dui)到船(chuan)舶上。
③礦石(shi)堆(dui)(dui)場(chang)：在碼頭后方沿東(dong)西向(xiang)平行(xing)布置(zhi)礦石(shi)堆(dui)(dui)場(chang)。在堆(dui)(dui)場(chang)上(shang)設置(zhi)堆(dui)(dui)、取(qu)合一的斗輪堆(dui)(dui)取(qu)料(liao)機。
④裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)車(che)系統：裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)車(che)作(zuo)業線上一般裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)設有軌道式移動(dong)(dong)式裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)車(che)機(ji)(ji)；堆(dui)場出料裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)車(che)水平輸(shu)送系統一般都是選(xuan)用帶式輸(shu)送機(ji)(ji)；在移動(dong)(dong)式裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)車(che)機(ji)(ji)上布置(zhi)電子皮(pi)帶秤(cheng)，對(dui)每節車(che)皮(pi)的裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)車(che)量進(jin)行精確控制(zhi)。
隨(sui)著(zhu)現代科(ke)學(xue)技術的(de)(de)發(fa)展，在裝卸工藝中(zhong)使用(yong)(yong)了大型電力(li)裝卸機(ji)(ji)械和(he)電氣傳動等裝置，比如(ru)裝船(chuan)機(ji)(ji)、橋(qiao)式抓斗卸船(chuan)機(ji)(ji)、泵(beng)(beng)船(chuan)浮式起重(zhong)機(ji)(ji)、堆取料機(ji)(ji)、皮(pi)帶輸送機(ji)(ji)等。其中(zhong)裝船(chuan)機(ji)(ji)、橋(qiao)式抓斗卸船(chuan)機(ji)(ji)、泵(beng)(beng)船(chuan)浮式起重(zhong)機(ji)(ji)、堆取料機(ji)(ji)這些設備的(de)(de)調(diao)速控制都(dou)是使用(yong)(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)實現的(de)(de)。變(bian)頻(pin)器(qi)作(zuo)(zuo)為常用(yong)(yong)的(de)(de)控制電動機(ji)(ji)的(de)(de)控制設備，廣泛運(yun)用(yong)(yong)于港口行業(ye)的(de)(de)運(yun)作(zuo)(zuo)中(zhong)，其主要諧波次數為5、7次。
大(da)型裝卸機械(xie)（橋吊、皮帶(dai)機等）基本采用電(dian)(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)(dian)子裝置(zhi)(zhi)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)氣傳動裝置(zhi)(zhi)，包括晶(jing)閘管整流(liu)直流(liu)調速和(he)交流(liu)變(bian)頻調速裝置(zhi)(zhi)，這些設備(bei)(bei)均(jun)屬于非線性用電(dian)(dian)(dian)(dian)設備(bei)(bei)，是典型的(de)諧波源(yuan)，向港口電(dian)(dian)(dian)(dian)網中注入大(da)量(liang)的(de)諧波，同時港口大(da)量(liang)的(de)皮帶(dai)機被用于堆場和(he)船舶之間(jian)的(de)貨物傳送，而(er)皮帶(dai)運輸機在工作過程中會消耗大(da)量(liang)的(de)無(wu)功功率，嚴重影(ying)響(xiang)港口電(dian)(dian)(dian)(dian)網的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)質量(liang)。使(shi)供電(dian)(dian)(dian)(dian)可(ke)靠性降低，電(dian)(dian)(dian)(dian)網運行(xing)能(neng)耗偏高(gao)。
4、港口工作流程中的輔助設備
變頻(pin)或整流(liu)類電(dian)(dian)源類負載：由(you)于港口使用的計算機(ji)(ji)電(dian)(dian)源、辦(ban)公(gong)設備均(jun)屬于開關電(dian)(dian)源，計算機(ji)(ji)本(ben)身也屬于諧(xie)波源的一種，所以在工作過程(cheng)中會(hui)產生(sheng)諧(xie)波電(dian)(dian)流(liu)，比如開關電(dian)(dian)源會(hui)產生(sheng)5、7、11次(ci)諧(xie)波；計算機(ji)(ji)主要產生(sheng)3、5、7次(ci)諧(xie)波，其中3初次(ci)諧(xie)波含量(liang)最(zui)大。
照(zhao)明(ming)設(she)備(bei)(bei)：港(gang)口(kou)(kou)一般(ban)都會(hui)使用一些(xie)熒光(guang)(guang)燈和高壓氣(qi)體放電燈作為港(gang)口(kou)(kou)的照(zhao)明(ming)設(she)備(bei)(bei)，這些(xie)照(zhao)明(ming)設(she)備(bei)(bei)的非線性特性極其嚴重，熒光(guang)(guang)燈需要與電子鎮流器串(chuan)聯才(cai)能(neng)使得綜合伏安特性曲線不(bu)再呈現(xian)負(fu)值，設(she)備(bei)(bei)才(cai)能(neng)正常使用，而(er)電子鎮流器主(zhu)要的諧(xie)波次數是3次，高壓氣(qi)體放電燈的主(zhu)要諧(xie)波次數是3、5、7次。
三、解決方案：
1.諧波問題：
從上述的主要負載以及(ji)其存在(zai)的電(dian)(dian)能質量問(wen)(wen)(wen)題，我們可以了解(jie)到，港口行(xing)業(ye)在(zai)生(sheng)產過程(cheng)中存在(zai)嚴(yan)重的諧(xie)波(bo)(bo)治理(li)問(wen)(wen)(wen)題，其中最(zui)主要的諧(xie)波(bo)(bo)問(wen)(wen)(wen)題在(zai)于(yu)生(sheng)產過程(cheng)中幾乎每個環節都在(zai)使用(yong)的變頻器設(she)(she)備和照明(ming)設(she)(she)備，它們主要存在(zai)3、5、7次諧(xie)波(bo)(bo)的問(wen)(wen)(wen)題，而保證電(dian)(dian)源(yuan)穩(wen)定性的UPS不間斷電(dian)(dian)源(yuan)也存在(zai)嚴(yan)重的諧(xie)波(bo)(bo)問(wen)(wen)(wen)題，不及(ji)時(shi)處(chu)理(li)會影響(xiang)其他(ta)電(dian)(dian)氣設(she)(she)備的正常(chang)工作(zuo)，降低(di)發(fa)電(dian)(dian)、輸(shu)電(dian)(dian)及(ji)用(yong)電(dian)(dian)設(she)(she)備的效(xiao)率，甚至會引(yin)起諧(xie)振引(yin)發(fa)重大事故。
對此，我(wo)們提出的(de)解決方(fang)案時(shi)依據(ju)實際情況，配(pei)置相應的(de)有源濾波(bo)器APF設備進行(xing)有源濾波(bo)，減少諧(xie)波(bo)含量，降(jiang)低諧(xie)波(bo)畸(ji)變率。
我司的有(you)源電(dian)力濾(lv)波器APF產品如下(xia)圖所示，具有(you)諧(xie)波補償、功(gong)率因(yin)數補償和三相不平衡(heng)補償等多種補償功(gong)能，能同(tong)(tong)時濾(lv)除三相四線制配電(dian)系統中2次到50次各(ge)次諧(xie)波，同(tong)(tong)時改善電(dian)網(wang)功(gong)率因(yin)數，是治理電(dian)能質量問題(ti)完美解決方案。
2.無功補償：
上(shang)述用電設備(bei)(bei)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數都(dou)不(bu)高(gao)，都(dou)在(zai)0.7~0.85之(zhi)間，說明港口(kou)(kou)行(xing)業中這些電氣設備(bei)(bei)的(de)效率(lv)都(dou)不(bu)高(gao)。根據《國(guo)家電網公(gong)司(si)電力(li)(li)(li)系統(tong)電壓質量和無功(gong)電力(li)(li)(li)管理規定》，100kVA及以(yi)(yi)上(shang)10kV供電的(de)電力(li)(li)(li)用戶，其功(gong)率(lv)因(yin)數宜達(da)到(dao)0.95以(yi)(yi)上(shang)，其他(ta)電力(li)(li)(li)用戶，其功(gong)率(lv)因(yin)數宜達(da)到(dao)0.90以(yi)(yi)上(shang)。港口(kou)(kou)行(xing)業中上(shang)述的(de)主要設備(bei)(bei)基本都(dou)沒(mei)有達(da)標，如果不(bu)進行(xing)無功(gong)補償，供電公(gong)司(si)將會進行(xing)罰款。
對于無功功率不達標的問題，我們有兩(liang)種解決方法：
一種是(shi)通(tong)過電(dian)容電(dian)抗補償(chang)柜（LC）進行補償(chang)，改善電(dian)網(wang)供電(dian)質量(liang)及(ji)提高用電(dian)的(de)可靠(kao)性，安裝方便，占用面積(ji)小(xiao)，節(jie)省(sheng)空(kong)間。
四、案例分享：
山東省日照港
曹妃甸液體化工碼頭
湛江港變電站
龍翔化工碼頭配電房改造
上海洋山深水港區
