岸边集装箱起重机 能耗与操作量的关系

交通运输部水运科学研究院 彭传圣

0 引 言

节能减排已经成为我国应对温室气体减排国际压力、能源供需矛盾和生态日益恶化问题的主要手段，我国港口集装箱运输业经过长期、持续、高速发展，规模相对较大，因此集装箱码头的节能减排工作受到高度重视。岸边集装箱起重机(下文简称岸桥)主要消耗电能，装机容量大，工作频繁，是专业化集装箱码头的主要能耗设备之一。当前我国集装箱码头积极探索岸桥节能减排途径，采取的措施包括改善供电方式、减小供电设备容量、提高供电质量、降低机构运行速度和加速度、控制空调和照明消耗等，主要集中在技术应用方面，着力通过补救措施减少岸桥大型化和高效率导致的能耗浪费，已取得一定成效。实际上，岸桥能耗还受到操作量的影响。本文根据某沿海港口集装箱码头2004年1月初—2009年10月底的岸桥能耗统计数据，分析岸桥能耗与操作量的关系。

1 岸桥概况

该码头建成投产于20世纪90年代初，截至统计期末共配有13台岸桥，这些岸桥是根据实际生产要求和码头能力扩展需要逐步添置的，新添置岸桥的性能与其工作范围内的码头能力、靠泊船舶的载箱能力以及当时岸桥设计和建造的水平相一致。

岸桥主要规格参数及其出厂和正式投入使用时间如表1所示，表中编号为岸桥的排列顺序号，泊位能力按岸桥编号由小到大。岸桥投入使用后，没有进行过导致装机容量或者作业能耗显著变化的技术改造。

表1 岸桥主要规格参数及其出厂和正式投入使用时间

该码头13台岸桥可分成5组，1~3号、4和5号、6和7号、8和13号、9~12号各组成一组，同组内岸桥的规格参数、性能、状态、适用船型和调度使用状况等基本相同。

2 岸桥能耗与操作量的关系

以月为时间单位，统计各岸桥的操作量和耗电量，形成岸桥月操作量和单位操作量的耗电量数据样本，再按照岸桥组别分别分析岸桥月操作量与单位操作量的耗电量之间的关系。

1~3号岸桥组共有210个数据样本，在确认岸桥单位操作量的耗电量变化与时间无关(即在不同时段，岸桥单位操作量的耗电量变化幅度相当)的基础上，将岸桥单位操作量的耗电量数据按照对应的岸桥月操作量排序，所作散点图及采用二次函数拟合得出的拟合线(采用六次函数拟合得出的拟合线总体变化形态与二次函数拟合线基本一致)如图1所示。拟合线从总体上反映了岸桥单位操作量的耗电量与月操作量之间的一般关系，拟合结果表明：在岸桥月操作量由小变大的过程中，岸桥单位操作量的耗电量经历由大到小、再稍有增加的过程。这说明：当岸桥生产能力没有得到充分发挥时，岸桥单位操作量的耗电量偏大；当岸桥生产能力过度利用时，岸桥单位操作量的耗电量也会增大； 只有当岸桥生产能力适当利用时，岸桥单位操作量的耗电量才最小。

4和5号、6和7号、8和13号、9~12号岸桥组的岸桥能耗与操作量的关系分别如图2~5所示。拟合结果表明：(1)各组岸桥单位操作量的耗电量与月操作量关系的拟合线类似，只是耗电量的变化幅度、最小耗电量对应的月操作量有所不同；(2)岸桥

月操作量变化导致单位操作量的耗电量变化幅度均较大。

实际上，岸桥单位操作量的耗电量与月操作量之间的关系很容易解释：计算岸桥单位操作量的耗电量时，岸桥待机耗电量需要均摊到当月操作量中，如果岸桥操作量小，意味着待机时间长、待机耗电量大，岸桥单位操作量的耗电量必然增加，且对操作量的变化比较敏感； 当岸桥操作量过大时，岸桥维护时间减少，维护水平相对下降，且司机的疲劳程度增加，操作水平相对下降，岸桥单位操作量的耗电量相应增加，但由于操作量变大，摊薄耗电增加量，因此对操作量的变化较不敏感。

3 结 论

根据上述研究所得的岸桥单位操作量的耗电量与月操作量之间的关系，从节能减排的角度来看，集装箱码头除了通过岸桥自身的技术改造降低作业能耗外，在吞吐量减少时，可以采用断电“封存”部分岸桥、控制岸桥操作量、减少岸桥待机时间等方法达到降低岸桥作业能耗的目的。

从宏观角度看，目前我国集装箱码头建设审批程序复杂且周期较长，为减少周折，申报建设的集装箱码头工程通常规模较大，而码头正式投产之前要经过验收，验收又需要全部工程建设和设备配置到位，导致码头正式投产后较长时间内生产能力难以得到充分利用，造成设备空耗，这是集装箱码头运营过程中成本增加和能源浪费的重要原因之一。要改变这种状况， 一方面，应简化集装箱码头工程审批程序，提高行政效率，允许大型工程一次审批，分阶段建设、验收、投产；另一方面，应根据码头吞吐量的实际变化情况，分期分批购置、安装和投入使用岸桥等大型生产设备，使投入使用的岸桥与操作量相适应。这与采取技术措施相比，更易于节能减排取得成效。