1、1港口发展岸电技术的效益研究摘要：本文在对相关文献分析研究的基础上，对岸电技术进行相关介绍。首先总结国内外港口岸电技术的发展历程，接着正确认识靠港船舶使用岸电技术的本质是有效的减排技术，最后从环境效益和经济效益两方面对港口发展岸电技术进行定量研究。 关键词：港口 大气污染 岸电技术 节能减排 0 引 言 在全球运输业务不断发展的情况下，海运相比陆地运输模式有着明显的优势，得到迅速发展，这不仅因为其对基础设施需求较小，还因为以往海运很少出现交通阻塞且对环境的污染也相对较小。但随着全球海运业务的急剧增长，由海洋运输工具造成的环境污染日趋严重。最近 10到 20 年间，来自陆地的空气污染的排放物由于
2、政府和有关组织的强势干预其增幅已经得到有效控制并呈逐渐下降趋势;然而海运带来的环境污染状况却在持续不断地恶化。因此，研究减少海运对环境污染物排放的方法及技术对我国进一步发展海洋运输业务意义重大。 近年来，美国、欧洲等国家对节能减排、环境保护工作的重视程度越来越高。靠港船舶使用岸上电源系统供电，可作为减少港口环境污染问题的一项重要技术，已经在国外一些港口实际应用。船舶在靠港期间，主要利用船上自身携带辅机来满足船舶自用电需求，辅机发电主要依靠燃料油（重油或柴油） 。燃油辅机在发电的过程中，会排放包含氮氧化合2物（NOX） 、硫氧化合物（SOX） 、挥发性有机化合物（VOC）和颗粒污染物（PM）在内
3、的污染物，对港口造成了大气污染和水污染，同时辅机发电会产生较大的噪音，严重影响附近居民及船员的工作和生活。 港口岸电技术是船舶在停泊码头期间停止使用辅机，而改用岸上电源供电，从而获得其泵组、通风、照明、通讯和其他设施所需电力1-2。据统计，岸电在港口城市应用后，船舶靠港污染物排放量明显降低。在港区应用船用岸电技术，对于保护港区、市区的环境意义重大，可为未来“绿色港口”建设和发展做出巨大贡献，同时对于船方来讲，靠港后使用岸电可降 30%的低燃油消耗成本3，其经济效益显著。 1 国内外港口岸电技术发展历程 1.1 国外港口岸电技术发展历程 2000 年，瑞典哥德堡港第一个在渡船码头，设计安装了高压
4、岸电系统。此项技术使得船舶靠港期间污染物排放减少了 94%97%4，在欧盟引起了广泛关注。随后欧盟的主要港口，如荷兰鹿特丹港，比利时安特卫普港等集装箱码头，以及泽布勒赫港、哥德堡港等客滚或渡船码头也陆续应用了岸电技术5-6。 2001 年，美国朱诺港首次将岸电技术应用在豪华邮轮码头;2004 年，美国洛杉矶港将其应用在集装箱码头 100 号集装箱泊位上，并计划在2014 将给所有集装箱码头安装岸电设施;2009 年，长滩港首次将其应用在油码头。据不完全统计，截止到 2013 年，全世界使用岸电技术的港口约有 30 多家而岸电的应用也从最初的滚装和、装箱及邮轮码头，扩展到了油码头与天然气码头等。
5、 3据不完全统计，国外主要应用岸电技术的港口如表 2-1 所示7-9，其中集装箱码头客滚或渡船码头是具有定期班轮挂靠的码头;邮轮码头是大型邮轮公司邮轮固定挂靠的码头;长滩港应用靠港船舶使用岸电技术的油码头是英国石油公司 BP 的专用码头，挂靠码头的船舶也相对固定。此外，鹿特丹港汉堡港的内河码头也应用了靠港船舶使用岸电技术。 表 2-1 国外主要应用岸电技术的港口 码头类型 港口所在地 集装箱码头 北美：洛杉矶港、长滩港、旧金山港、鲁伯特王子港等 欧盟：鹿特丹港、安特卫普港等 邮轮码头 北美：朱诺港、温哥华港、西雅图港、圣弗朗西斯科港、洛杉矶港、圣地亚哥港、新泽西港等 欧盟：哥德堡港、威尼斯港等
6、 客滚或渡船码头 欧盟：泽布勒赫港、科特卡港、吕贝克港、凯米港、奥鲁港等 油码头 北美：长滩港等 散件杂货 北美：洛杉矶港等 天然气码头 韩国：LNG 天然气码头 国外靠港船舶使用岸电技术的码头大多数具有挂靠船舶相对固定的特点，码头挂靠的船舶相对固定，便于码头和船舶协调配备靠港船舶使用岸电设备设施，协商分担投资成本和承担使用费用，按照预期稳定地分享靠港船舶使用岸电的收益。 1.2 国内港口岸电技术发展历程 4国内港口的船舶岸电技术研究尚处于起步阶段，2009 年以来国内多个港口已建立船用岸电试点性工程。 2009 年青岛港招商局国际集装箱码头有限公司首先完成了 5 000t 级内贸支线集装箱码
7、头船舶岸电改造，但该系统仅针对内货船只，且应用面较窄;2010 年 3 月，上海港外高桥二期集装箱码头运行移动式岸基船用变频变压供电系统，其主要是针对集装箱船舶，且工程规模较小;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了低压岸电系统与高压岸电系统10;目前福建港，宁波港、天津 港11等国内一些港口码头也正在进行船舶岸电系统的建设和试验。国内主要应用岸电技术的港口如表 2-2 所示。 表 2-2 国内主要应用岸电技术的港口 港口 电压等级 供电频率/Hz 供电容量 青岛港招商局 低压
8、380V 50 131.6KVA 上海外高桥码头 低压 440V 50/60 2MVA 连云港 高压 6.6KV 50/60 2MVA 蛇口 低压 440V 50/60 2MVA 集装箱码头 高压 6.6KV 50/60 5MVA 2 正确认识港口岸电技术的本质 按照 2011 年国务院发布的国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知 （国发201126 号） 和国务院关于印发“十二五”控制温室气体排放工作方案的通知 （国发201141 号） ，界定节能、5减排和低碳（控制温室气体排放） ）概念如下： 1.港口使用岸电不是低碳技术 根据国际海事组织 2012 年船舶能效设计指数计算导
9、则的规定5，船舶辅机使燃料油发电的 CO2 排放强度为 670g/kWh。根据国家发展改革委员会气候司 2011 年 10 月 21 日发布的中国区域电网基准线排放因子提供的相关数据，华北、东北、华东、华中、西北和南方区域电网的电力生产 CO2 排放强度分别为980.3g/kWh、1085.2g/kWh、836.7g/kWh、1029.7g/kWh、1000.1g/kWh和 948.9g/kWh。我们可以看出，各地电力生产 CO2 排放强度均大于船舶辅机使燃料油发电的 CO2 排放强度。因此，在我国当前条件下，港口使用岸电不是低碳技术。 在我国具体的港口使用岸电技术应用实践中，因为船舶船龄长、
10、设备技术性能差或者老化，使得船舶辅机发电的燃油消耗率偏高，可能会有“低碳”的表现。即使有低碳效果，按照通行的温室气体协议规定的企业碳排放核算和报告方法，这种低碳效果属于第三类排放源，可以不计入港口碳排放中。 2.港口使用岸电不是经济有效的节能技术 船舶辅机发电的燃油消耗率取 215g/kWh 计算，215g/kWh 柴油和燃料油分别相当于 313.3g 标准煤和 307.1g 标准煤。采用等价值将电力换算为标准煤耗，2014 年我国火力发电标准煤耗为 312g/kWh。因此，在我国当前条件下，港口使用岸电不是经济有效的节能技术。 在我国具体的靠港船舶使用岸电技术应用实践中，同样因为船舶船6龄长
11、、设备技术性能差或者老化，使得船舶辅机发电的燃油消耗率偏高，可能会有较大的“节能”效果。即使有节能效果，按照港口能源消耗统计及分析方法 ，这种节能效果也不可能在港口能耗指标中有所反映。 3.港口使用岸电是有效的减排技术 以电力生产中二氧化硫的排放为例，分析在我国应用港口使用岸电技术的减排成效。 根据洛杉矶港和鹿特丹港提供的数据，如果船舶辅机采用硫含量 2.7%燃料油发电，每消耗 1t 燃料油产生 54kg 的二氧化硫，船舶辅机发电的燃油消耗率取 215g/kWh，则船舶辅机燃油发电的二氧化硫排放强度达到11.61g/kWh。根据国家电力监管委员会公布的数据，2006 年我国火力发电厂电力生产二
12、氧化硫排放强度为 5.7g/kWh。考虑到近年来火力发电厂发电机组结构的调整和节能减排工作的深入开展，目前我国电力生产的二氧化硫排放强度一定较 5.7g/kWh 更低，而目前船舶辅机使用的燃料油的硫含量通常高于 2.7%，部分甚至高达 4%，船舶辅机燃油发电的二氧化硫排放强度较 11.61g/kWh 更高，因此，在我国港口使用岸电是有效地减少港区污染物排放技术。 4.靠港船舶排放污染与港口的关系 靠港船舶辅机燃油发电排放氮氧化物、硫氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、挥发性有机化合物 VOC、可入肺颗粒物 PM2.5 和可吸入颗粒物PM10 等污染物，污染港区及其周边地区的空气。2012 年 2 月
13、 1 日实施的中华人民共和国船舶及其有关作业活动污染海洋环境防治管理规定第 20 条规定， “在中华人民共和国管辖海域航行、停泊、作业的船舶排7放船舶垃圾、生活污水、含油污水、含有毒有害物质污水、废气等污染物以及压载水，应当符合法律、行政法规、有关标准以及中华人民共和国缔结或者加入的国际条约的规定” ，但是目前我国没有相关的法律、行政法规和标准，对靠港船舶辅机燃油发电导致的废气排放进行管理。 现行中华人民共和国大气污染防治法建立了大气污染物排放总量控制和许可证制度和污染物排放超标违法制度 2 项大气污染防治制度。第 11 条规定“新建、扩建、改建向大气排放污染物的项目，必须遵守国家有关建设项目
14、环境保护管理的规定”且“建设项目的环境影响报告书，必须对建设项目可能产生的大气污染和对生态环境的影响作出评价，规定防治措施，并按照规定的程序报环境保护行政主管部门审查批准” ，但是目前在港口建设项目的环境影响报告书中，各类污染物排放总量并不计入靠港船舶辅机燃油发电的排放因此，法律没有对港口提出防治靠港船舶辅机燃油发电排放的要求，港口也没有防治靠港船舶辅机燃油发电排放的义务;第 13 条规定“向大气排放污染物的，其污染物排放浓度不得超过国家和地方规定的排放标准” ，但是现行船舶污染物排放标准，只对船舶含油污水、生活污水和船舶垃圾的排放提出了要求，没有规范船舶大气污染物的排放，因此，目前我国没有靠
15、港船舶大气污染物排放控制要求。 综合以上分析，港口使用岸电既不是低碳技术，也不是经济有效的节能技术，而是减少靠港船舶大气污染物排放的减排技术; 我国没有靠港船舶废气排放标准，法律也没有赋予港口防治靠港船舶大气污染物排放的义务。在当前法律政策环境下，港口配置靠港船舶使用岸电供电设8备设施与港口实现节能减排目标无关，也不属于港口应尽的环境保护义务，而是纯粹地履行额外的社会责任，自然可为可不为。 3 岸电技术的港口效益 1.环境效益 船舶在港靠泊时，采用岸电技术后所产生的主要环境效益是对于大气污染物排放的减少与控制，对港口环境保护而言有着非常重要的意义。为了减少工业中大型柴油机排放的废弃对空气质量的
16、影响，贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国大气污染防治法 ，由国家环保局和国家质检局共同发布 GB208912007 非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国、阶段） 。其中对非道路移动机械用柴油机排气污染物排放量进行了限制，如表 4-1。 表 4-1GB20891-2007 规定非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值每千瓦时 大气污染物 CO HC NOx PM 烟气总量 排气污染物排放限值（g/kWh） 3.5 1.0 6.0 0.2 10. 7 为计算方便，假设在使用岸电供船发电之前，靠泊于码头的船舶靠柴油机发电均达到固定的限制水平。取单泊位船舶 1 000kW
17、 功率计;泊位利用率根据交通部港口工程技术规范的取值范围，取插值 0.58，全年天数为 365 天，则全年的泊位利用天数为 3650. 58=211.7（天） ，全年的泊位利用时间为 211.724= 5 080.8 小时。计算结果如表 4-2所示，通过岸电供船发电可以使单位泊位的年减排量总量最多可以达到108.73 吨，其中单泊位全年的一氧化碳减排量为 17.78 吨，碳化氢 HC 减9排量为 5.08 吨，氮氧化物 NOx 减排量为 1.02 吨，烟气总量减排为 54.36吨。 表 4.2 岸电供船单泊位的年减排量 大气 污染物 CO HC NOx PM 烟气总量 总量 1kwh 排气污染
18、物排放限值（克） 3.5 1 6 0.2 10.7 21.4 1000kwh 排气污染物排放限值（吨） 0.0035 0.001 0.006 0.0002 0.0107 0.0214 1000kw 排气污染物排放限值（吨） 17.78 5.08 30.48 1.02 54.36 108.73 2.经济效益 （1）船舶柴油供电 船舶靠泊后，主要依靠辅机发电供船上设备使用，而辅机发电主要选用柴油。现在船舶的柴油机可以使用轻柴油或重柴油，由于轻柴油相对重柴油而言较为环保，考虑到日益严格的排放法规，越来越多的船舶使用轻柴油作为柴油机的燃油，所以在经济效益的计算中选用轻柴油价格计算。 表 4-32013
19、 年 7 月 29 日国内主要港口燃油及柴油价格（单位：元/吨） 港口 燃料油 IFO180 轻柴油 LDO 大连 5050 8250 秦皇岛 5050 8250 10上海 4950 8050 广州 4900 8200 南通 4950 8050 宁波 4950 8050 目前，船舶辅机一般采用的是瓦锡兰四冲程柴油机，它的燃油耗率约为 0.2 升/千瓦时，为方便与岸电发电进行比较，同样取 1 000 千瓦，则单泊位消耗的柴油机燃油约为 200 升/时。同样，泊位利用率根据交通部港口工程技术规范的取值范围，取插值 0.58，全年天数为 365 天，则全年的泊位利用天数为 3650. 58=211.7 （天） ，全年的泊位利用时间为 211.724=5 080.8 小时，则单泊位一年消耗的柴油机燃油为 101.6 万升。 一般情况下，标准的柴油密度约为 0. 86 千克/升，将燃油价格的单位换算为人民币/升，换算结果如表 4-4 所示。 表 4-42013 年 7 月 29 日国内主要港口燃油及柴油价格（单位：元/升） 港口 燃料油 IFO180 轻柴油 LDO 大连 4.343 7.095 秦皇岛 4.343 7.095 上海 4.257 6.923 广州 4.214 7.052 南通 4.257 6.923 宁波 4.257 6.923
