해안 전원 공급 장치: 작동 방식, 표준 및 해양 애플리케이션

해안 전원 공급 장치란 무엇입니까?

해안 전원 공급 장치 냉간 다림질, 대체 해양 전력(AMP) 또는 육상 전원 공급 장치(OPS)라고도 알려진 이 전력은 선박이 항구나 선착장에 정박해 있는 동안 육상 기반 그리드 연결에서 선박으로 전력을 공급하는 것입니다. 선박은 항구에 머무는 동안 호텔 부하(조명, HVAC, 냉장, 항법 시스템 및 승무원 시설)를 위한 전기를 생산하기 위해 온보드 디젤 보조 엔진을 가동하는 대신 발전기를 끄고 표준화된 연결을 통해 해안 측 전기 인프라에서 직접 전력을 끌어옵니다.

"냉간 다림질"이라는 용어는 증기 동력 선박의 ​​초기 시대로 거슬러 올라갑니다. 철 보일러 및 엔진을 포함한 모든 기계는 해안 전력이 인계된 후 기항 중에 차가워졌습니다. 현대적 맥락에서 이점은 주로 환경적, 경제적입니다. 정박 중인 대형 컨테이너선이나 유람선은 1~5MW의 보조 전력 , 이는 모두 NOₓ, SOₓ, 입자상 물질 및 CO2를 항만 환경으로 직접 배출하는 디젤 엔진에 의해 생성됩니다. 해안 전력은 정박지에서 이러한 배출을 완전히 제거하여 이를 국가 에너지 혼합에 따라 상당히 낮은 탄소 집약도를 전달하는 그리드 전력으로 대체합니다.

Ports in California, Northern Europe, and China have been the earliest large-scale adopters, driven by regulatory pressure from air quality authorities. 는 EU의 연료EU 해상 규정 그리고 개정된 EU 대체 연료 인프라 규정(AFIR) 이제 2030년까지 컨테이너선, 여객선 및 유조선을 위한 주요 TEN-T 항구에 해안 전력 공급을 의무화하여 냉간 다림질 인프라의 글로벌 채택을 가속화합니다.

해안 전원 공급 시스템의 작동 방식

완전한 해안 전원 공급 시스템에는 표준화된 인터페이스를 통해 연결된 항구 측과 선박 측 인프라가 모두 포함됩니다. 그리드에서 선박 배전반까지의 전력 체인에는 여러 변환 및 보호 단계가 포함됩니다.

항구 측 인프라

포트는 주파수 변환기 및 변압기 변전소 정박지 또는 그 근처. 이는 선박이 항구의 국가 전력망 주파수에 관계없이 60Hz(미국 또는 국제 SOLAS 협약 표준에 따라 제작된 대부분의 상업용 선박의 표준) 또는 50Hz(유럽 선박)에서 전기 시스템을 작동하기 때문에 필요합니다. 일반적으로 AC-DC-AC 변환을 사용하는 정적 고체 장치인 주파수 변환기는 로컬 주파수에서 그리드 전력을 수용하고 올바른 전압에서 필요한 선박 주파수를 제공합니다. 고전력 선박의 출력 전압은 일반적으로 6.6kV 또는 11kV 부두 연결 거리 전체에 걸쳐 케이블 전류와 손실을 최소화합니다.

변전소에서 전력은 해안 연결 상자(SCB) 또는 정박면에 설치된 받침대. SCB는 물리적 연결 지점, 보호 개폐기(회로 차단기 및 지락 보호), 계량 및 케이블 관리 시스템(개폐식 케이블 릴, 케이블 바스켓 또는 대규모 고전압 연결을 위한 해안-선박 케이블 처리 크레인)을 제공합니다.

선박측 장비

선박에는 다음이 장착되어 있습니다. 해안 전원 입구 패널 — 일반적으로 매니폴드 영역 근처의 메인 데크 또는 상부 데크에 위치합니다. — 선상 고전압 스위치기어, 절연 변압기(일부 구성의 경우), 전력 관리 컨트롤러 및 표준화된 입구 소켓을 포함합니다. 연결되면 선박의 전력 관리 시스템은 부하를 전송하고 보조 발전기를 차단하기 전에 해안 공급 위상, 전압 및 주파수를 선박의 내부 버스바와 일치시키는 동기화 확인을 수행합니다. 이 전송은 다음에 의해 자동으로 관리됩니다. 전력 관리 시스템(PMS) 중요한 부하의 중단을 방지합니다.

소형 선박 및 정박지를 위한 저전압 해안 전력

레저용 선박, 소형 페리 및 작업선의 경우 해안 전력은 일반적으로 저전압으로 공급됩니다. 230V 단상 또는 400V 3상 북미 선착장에서는 50Hz, 또는 60Hz에서 120V/240V. 마리나 받침대는 16A~125A 등급의 개별 계량 콘센트를 제공하며, 이는 최대 약 50kW의 호텔 부하를 지닌 선박에 충분합니다. 연결은 트위스트 잠금 기능이 있는 유연한 해안 전원 코드 또는 IEC 60309(산업용) 플러그와 옥외 및 바닷물 인접 사용 등급의 ​​소켓을 통해 이루어집니다.

해안 전력 표준 및 커넥터 유형

다양한 기국의 선박과 전 세계 항구 간의 상호 운용성을 위해서는 표준화된 연결 사양이 필요합니다. 고출력 냉간 다림질 인프라를 관리하는 주요 국제 표준은 다음과 같습니다. IEC/ISO/IEEE 80005-1:2019 이는 전력 수요가 1MW 이상인 선박을 위한 고전압 해안 연결 시스템을 다루고 있습니다. 보완 표준은 유틸리티 연결, 통신 프로토콜 및 안전 인터록을 다룹니다.

IEC 80005-1 표준은 전기적 매개변수뿐만 아니라 통신 프로토콜 선박과 해안 간(IEC 61850 기반), 안전 인터록 시퀀스, 케이블 관리 요구 사항 및 고전압 해안 플러그용 커넥터 형상. 접지 핀이 먼저 만들어지고 마지막에 끊어지는 정의된 커넥터 시퀀스는 부하 시 연결 및 연결 해제 중에 활성 도체의 아크를 방지하는 타협할 수 없는 안전 요구 사항입니다.

해안 전력의 환경 및 운영상의 이점

해안 전력에 대한 환경적 사례는 잘 확립되어 있고 정량화되어 있습니다. 정박지에서 보조 디젤 엔진을 가동하는 대형 유람선은 대략 시간당 CO2 450kg , 부두 수준의 상당한 양의 NOₓ 및 미립자 물질과 함께 항만 근로자, 인근 주민 및 도시 대기 질에 직접적인 영향을 미칩니다. 이를 해안 그리드 전력으로 교체하면 탄소 강도가 중간 정도인 그리드에서도 일반적으로 항구 기항당 CO2 배출량이 50~90% 감소하고 정박 위치에서 거의 모든 NOₓ 및 PM 배출량이 완전히 제거됩니다.

선박 운영업체의 운영상 이점도 상당합니다. 보조 디젤 엔진을 가동하면 가동 시간이 누적됩니다. 이는 정밀 검사 간격과 예비 부품 소비의 주요 동인입니다. 매년 평균 12시간 동안 100번의 기항을 하는 선박이 누적됩니다. 연간 보조 엔진 시간 1,200시간 혼자 정박 중. 냉간 다림질은 이러한 시간을 없애고 정밀검사 간격을 연장하며 연료 소비를 줄입니다. 해안 전력 요금이 벙커 연료 비용과 경쟁력이 있는 항로의 운영업체의 경우(유럽 항구에서 점점 더 그 사례가 증가하고 있음) 냉간 다림질은 직접적인 항해 비용 절감 효과도 제공합니다.

항만 운영자는 상업적 차별화 요소이자 환경적으로 규제되는 해상 교통을 유치하기 위한 도구로서 해안 전력 인프라의 이점을 누릴 수 있습니다. 냉간 다림질 시설을 제공할 수 없는 항구는 주요 시장, 특히 EU, 캘리포니아, 중국의 배출 규제가 정박 중인 선박에 대한 요구 사항을 강화함에 따라 기항 일정에서 제외될 위험이 증가하고 있습니다. The investment in shore power infrastructure has therefore shifted from a sustainability initiative to a strategic port competitiveness requirement in major container and cruise markets.

소형 선박 및 정박지 애플리케이션을 위한 해안 전원 공급 장치

상업용 운송 외에도 해안 전원 공급 장치는 선착장, 요트 항구 및 소형 상선 정박지의 표준 유틸리티입니다. 레저용 및 소형 상업용 선박의 경우 해안 전력 시스템은 다음으로 구성됩니다. 계량 받침대 각 정박지에는 16A, 32A 또는 63A의 전원 콘센트가 하나 이상 제공됩니다. 이는 발전기나 인버터를 가동하지 않고도 배터리 충전, 에어컨, 조리실 기기 및 빌지 시스템에 충분합니다.

소형 선박 해안 전력 연결에 대한 주요 고려 사항은 다음과 같습니다.

• 극성 및 누전 — 해안 전원 연결의 잘못된 극성은 안전에 위험합니다. 극성 표시기 또는 해안 전력 모니터를 선박 패널에 장착해야 합니다.
• 갈바닉 절연 - 갈바닉 절연체 또는 절연 변압기는 동일한 선착장 시스템을 공유하는 선박 사이의 해안 접지 도체를 통해 흐르는 전류로 인해 발생하는 수중 금속 부속품의 표류 전류 부식을 방지합니다.
• 해안 전원 코드 등급 — 케이블은 최대 부하 전류 및 실외, 해수 인근 서비스에 대한 등급을 받아야 합니다. 절연체가 손상된 소형 코드는 마리나 전기 화재의 주요 원인입니다.
• 주파수 호환성 — 그리드 주파수(50Hz 대 60Hz)가 서로 다른 지역 간을 이동하는 선박은 연결하기 전에 연결된 모든 부하, 특히 AC 모터 및 배터리 충전기가 두 주파수에 대해 정격이 지정되었는지 확인해야 합니다.