港口大氣污染的主要來(lái)源之一是燃油設備排放的廢氣，因此減少港區柴油消耗，使用清潔能源和推廣應用綠色裝備，能夠有效降低能源消耗和污染物排放，實(shí)現港口節能減排。上海港在建設綠色港口的過(guò)程中，不斷將綠色裝備和先進(jìn)技術(shù)應用在港口生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，使港口老舊裝備得到更新和改造。
上海港的節能減排技術(shù)
1 LNG碼頭牽引車(chē)
集裝箱拖車(chē)是造成港口排放污染的重要來(lái)源之一。傳統的集卡通常以柴油發(fā)動(dòng)機為動(dòng)力，在使用過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量廢氣，造成港口周邊空氣環(huán)境的污染。而LNG動(dòng)力汽車(chē)與柴油動(dòng)力汽車(chē)相比，可減少93%的碳排放、33%的氮氧化物和50%的活性烴氣的排放量。而且LNG集卡還可明顯節省成本，如表1所示，使用LNG集卡每TEU能耗成本可以節省2.091元，碳排放量減少0.157kg。
表1 柴油集卡與LNG集卡的數據對比
資料來(lái)源：文獻[3]
2013年，上港集團下屬港區共有150輛LNG集卡，在2014年更新了50輛集卡為L(cháng)NG集卡，2015年更新了301輛集卡，2016年更新了313輛集卡，2017年，港區內場(chǎng)LNG動(dòng)力集卡已推廣應用870臺，占比達72%。截止2018年底，集團內場(chǎng)集卡牽引車(chē)LNG應用比例達到90%。另外，上港集團還投資建設了7座LNG加氣站，以保證港口碼頭的天然氣需求。將燃油集卡不斷更新為L(cháng)NG集卡，此舉措大大推動(dòng)了上海港清潔能源的應用，有效降低了使用柴油帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。
圖1 上港集團LNG集卡數量（2013-2017）
數據來(lái)源：上港集團可持續發(fā)展報告
2 輪胎式集裝箱起重機（RTG）節能減排改造
RTG是集裝箱主要裝卸設備，相對于傳統的柴油機發(fā)電方式，電網(wǎng)供電方式(油改電)和混合動(dòng)力RTG是兩種有效的節能方法。
RTG油改電
比較可行的RTG油改電方法有三種，分別為電纜卷筒供電、低架滑觸線(xiàn)供電及高架滑觸線(xiàn)供電。上海港RTG油改電，使用的是高架滑觸線(xiàn)供電，從2007年至2013年末完成了241臺RTG的高架滑觸線(xiàn)供電改造，共計節約48835.46噸柴油消耗，約節省成本4.12億元，減少二氧化碳排放15.55萬(wàn)噸。在2016年實(shí)現對大多數RTG的油改電技術(shù)改造。
混合動(dòng)力RTG
RTG混合動(dòng)力由柴電機組和儲能單元（即鋰電池組或超級電容組）構成。根據上海振華重工所試制的混合動(dòng)力RTG，主電源為大容量鋰電池，輔助電源為小功率柴電機組。在保持與普通RTG的起升速度與起重量不變的基礎上，鋰離子動(dòng)力電池組容量為640VDC/200Ah/128kW·h，輔助柴電機組裝機功率為50kW，燃油節約了60%以上，在動(dòng)力電池供電狀態(tài)下，RTG實(shí)現廢棄零排放。
在2015-2017年三年行動(dòng)中，共有58臺RTG進(jìn)行油電混合動(dòng)力改造，并新購了8臺油電混合動(dòng)力的輪胎吊。截至2017年底，上港集團混合動(dòng)力RTG的比例達到75%。
RTG能量回饋系統
RTG能源回饋系統是對在RTG起升機構下降過(guò)程中和制動(dòng)時(shí)的能量進(jìn)行回收利用。上海港基于能量回饋電網(wǎng)技術(shù)和PWM(脈沖寬度調制)整流技術(shù)的能量回饋裝置應用于RTG的節能改造，不僅實(shí)現了RTG節能降耗，也改善了高架滑觸線(xiàn)上的欠壓?jiǎn)?wèn)題。2016年有47臺RTG完成改造，應用能量回饋系統。
通過(guò)對RTG應用清潔能源和起升機構集裝箱吊重降落時(shí)的位能性再生能量的回收，可以有效實(shí)現RTG的節能減排降耗。
3 LED綠色照明
傳統港口照明普遍采用高壓鈉燈，存在啟動(dòng)慢、能耗大、溫升高、噪音大、可見(jiàn)光轉化效率低、使用壽命較短等缺點(diǎn)，LED燈的光效高、耗電低、工作壽命長(cháng)、響應時(shí)間快的突出優(yōu)點(diǎn)，適用于港口的照明。上海港于2017年LED綠色照明推廣應用項目完工，有利于港口的節能降耗工作。
4 港口船舶岸基供電
船舶停泊靠岸期間，所產(chǎn)生的污染排放給城市空氣環(huán)境質(zhì)量改善帶來(lái)很大壓力。港口通過(guò)應用岸電技術(shù)，靠泊港口的船舶關(guān)閉船舶自備輔助發(fā)電機，轉而使用港口方提供的電力，向主要船載系統供電，由此控制柴油顆粒物、氮氧化物、硫氧化物的排放量和噪音污染。據測算，插入岸基電源，能使船舶每次靠港減少高達95%的柴油顆粒物、氮氧化物、硫氧化物的排放量，具有明顯的減排效果。
2016年，上海吳淞國際郵輪港1號泊位岸基供電項目建成投運，這是亞洲首套、世界最大郵輪變頻岸電系統；2017年底，已建成岸電設備9臺套，其中冠東2臺套、洋山四期3臺套、國客2臺套、吳淞口郵輪港2臺套。截至2018年2月，上海港已建成規模以上岸基供電設備20臺套，覆蓋26個(gè)港口泊位，其中集裝箱泊位7個(gè)、郵輪泊位2個(gè)、電廠(chǎng)散貨泊位4個(gè)、修船泊位6個(gè)、通用碼頭6個(gè)、工程泊位1個(gè)。根據《交通運輸部港口岸電布局方案》要求，到2020年底前，上海50%以上已建的集裝箱、客滾、郵輪、3千噸級以上客運和5萬(wàn)噸級以上干散貨專(zhuān)業(yè)化泊位具備向船舶供應岸電的能力。
5 拖輪節能
港口的生產(chǎn)作業(yè)離不開(kāi)拖輪。對于船舶而言?？?、離開(kāi)都必須要借助拖輪才能進(jìn)行。對于進(jìn)港、出港的船只而言，在進(jìn)港、出港的過(guò)程中都需要由拖輪進(jìn)行輔助保護。傳統港作拖輪為柴油動(dòng)力，因其特殊的工作性質(zhì)導致其長(cháng)時(shí)間處于低負荷狀態(tài)運轉，造成的能源浪費和污染排放不容忽視。
上海港復興船務(wù)公司牽頭承擔油電混合動(dòng)力拖輪的研究工作，根據拖輪的不同工況，通過(guò)采用純柴油動(dòng)力模式、純電動(dòng)力模式、油電混合模式，實(shí)現多種復雜工況的優(yōu)化匹配，實(shí)現不同工況下柴油動(dòng)力和電動(dòng)力之間的協(xié)調配合，減少拖輪的廢氣排放，實(shí)現節能環(huán)保的效果。2017年，公司研發(fā)的首艘油電混合動(dòng)力拖輪在上海港成功下水。
自動(dòng)化碼頭建設
自動(dòng)化碼頭是碼頭機械遠程自動(dòng)化的概念，并不是沒(méi)有人操作，而是操作人員在后臺遠程操控各種機械設備。我國現已建成廈門(mén)港遠海自動(dòng)化碼頭、上海港洋山四期自動(dòng)化碼頭、青島港集裝箱全自動(dòng)化碼頭3個(gè)自動(dòng)化碼頭。
洋山四期自動(dòng)化碼頭自2014年12月開(kāi)始建設，到2017年12月10號開(kāi)港試生產(chǎn)，歷時(shí)3年建成陸域223萬(wàn)平方米、集裝箱碼頭岸線(xiàn)2350米，可布置7個(gè)大型集裝箱深水泊位，設計年吞吐能力初期為400萬(wàn)標箱，遠期為630萬(wàn)標準箱。截至2019年3月，洋山四期擁有16臺橋吊、80臺軌道吊、88臺自動(dòng)導引運輸車(chē)(AGV)，每小時(shí)可作業(yè)25個(gè)集裝箱。
洋山四期自動(dòng)化碼頭在建設上應用了遠程操控橋吊、全自動(dòng)軌道吊、全電驅動(dòng)AGV、智能調度系統、第二代港口船舶岸基供電、節能新光源和太陽(yáng)能輔助供熱等先進(jìn)技術(shù)。先進(jìn)技術(shù)的應用使得洋山四期碼頭在節能減排、環(huán)境保護等方面相對于傳統集裝箱碼頭具有更突出的優(yōu)勢，也為建成零排放的綠色碼頭奠定堅實(shí)基礎。據有關(guān)部門(mén)2018年6月披露的數據，洋山四期的裝卸生產(chǎn)設計可比能源綜合單耗僅為1.58噸標煤/萬(wàn)噸吞吐量，達到國內先進(jìn)水平。
通過(guò)上述節能減排技術(shù)在港口的推廣應用和自動(dòng)化碼頭的建設，上海港在減少空氣污染和降低能源消耗上已取得了積極的成效。2018年對“上港集團創(chuàng )建綠色港口三年行動(dòng)計劃”項目驗收的結果顯示，總節能量約9.1萬(wàn)噸標準煤、代替燃料量近4000噸標準油、碳減排放量達13.2萬(wàn)噸。
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參考文獻
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