中国港口RTG“油改电”工程实施效果分析与对策

叶赛敏，陈继红，罗 萍，张方伟，陈飞儿，何新华

(1.上海海事大学 a.交通运输学院;b.经济管理学院，上海 201306； 2.国家发展和改革委员会综合运输研究所，北京 100038； 3.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240)

中国港口RTG“油改电”工程实施效果分析与对策

叶赛敏1a，陈继红1a，罗 萍2，张方伟1a，陈飞儿3，何新华1b

(1.上海海事大学 a.交通运输学院;b.经济管理学院，上海 201306； 2.国家发展和改革委员会综合运输研究所，北京 100038； 3.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240)

根据国家对港口轮胎式集装箱龙门起重机(RTG)“油改电”进一步推广发展的需要，总结中国港口RTG“油改电”实施经验，以青岛港、大连港和上海港为例阐述RTG“油改电”实施带来的正面效益，同时从技术、经济、环境、制度和管理层面分析影响其实施的主要问题，并基于实施现状提出具体的发展对策，如产学研一体化推进技术攻关、多方面提供经济支持减少企业负担、完善港口节能减排相关标准和法规、加强港口单位和员工节能减排意识、改进传统RTG管理方式等。

中国港口；轮胎式集装箱龙门起重机(RTG)；电动RTG(ERTG)；“油改电”工程

随着资源问题和环境问题的日益突出，“油改电”技术作为促进产业结构调整强有力的手段之一，越来越受到各行各业的重视。港口RTG的“油改电”改造[1]，指集装箱码头堆场的轮胎式集装箱龙门起重机(rubber tyre gantry，简称RTG)改变自身携带的柴油发动机—发电机组驱动为电网电力驱动。我国港口RTG“油改电”改造自实施以来不断在节能减排方面取得令人惊喜的成效，同时“油改电”技术也日渐完善。然而，目前仍存在一些问题导致有不少RTG缺少改造条件，或者具有条件却没有进行改造，经过改造的RTG也存在利用率不高的问题。本文基于对目前我国港口RTG“油改电”实施情况的深入调查，分析“油改电”实施的效果、问题并提出相应的对策措施。

一、中国港口RTG“油改电”工程实施政策背景

人们对港口空气质量的担忧已经使港口运营商面临越来越大的压力，不得不设法减少港口作业过程中有害气体和颗粒物的排放。根据2013年统计数据，全世界前10大货运港口中，中国占有8个席位，有29个港口达到“亿吨”大港的规模。作为世界性大港最密集的地区，中国所面临的港口城市环保压力日益加大。近年来，中国港口城市的大气污染愈演愈烈，越来越引起国际社会的关注，建设绿色港口的呼声也因此尤为迫切。目前我国港口在以燃油为动力的港口生产作业机械RTG运营模式下每年排放大量的温室气体和污染气体，这种传统港口生产作业模式能耗高、污染大，一直是我国港口业亟待解决的问题。

针对港口RTG作业能耗和污染问题，我国政府一直在探索相关政策措施，提倡节能减排，减少港口生产带来的污染。早在2006年《中国节能技术政策大纲》中，相关部门就提倡使用高能效设备，指出优先选用以电能作为动力源的装卸设备。在此基础上，各个港口不断探索创新，并以港口RTG“油改电”工程作为实施试点，在取得了一定应用效果之后，政府决定将港口RTG“油改电”工程作为“十二五规划”重点工程之一[2]进行示范推广。为实现港口RTG“油改电”项目推广应用的目标，交通运输部随后陆续发布了一系列指导政策，为推进RTG“油改电”技术的全面推广应用奠定了良好实施政策平台和发展环境基础，相关政策文件及主要内容见表1。目前，经过大连、青岛、宁波、上海等试点港口的积极实践与创新，我国港口RTG“油改电”技术日趋成熟，而且在降低营运成本、节约能源和减少排放上收效甚丰。因此，未来我国将可能进一步推进油改电工作，广泛应用清洁替代能源技术，进一步加大示范力度，积极开展相关应用和推广工作。

表1 中国港口节能减排“油改电”项目相关政策

数据来源：中国政府网及交通运输部网站。

二、中国港口RTG“油改电”工程实施效果分析

(一)中国港口RTG“油改电”工程实施发展状况

港口RTG“油改电”技术最早出现在2003年,当时的RTG“油改电”方式是在门架一侧设置电缆卷筒，电缆缠绕在电缆卷筒上，通过连接市电和RTG的电缆实现对RTG直接供电，称为电缆线卷供电方式。国外个别有节能环保要求的小型集装箱码头和国内东北地区的集装箱堆场均有应用。2006年，青岛港成功研发出低架滑触线供电方式，并首次应用成功，该方式通过架设低空滑触线和专门的集电装置来实现RTG的移动供电。上海港紧随其后，在2007年开始尝试高架滑触线供电方式，其原理和低架滑触线类似，但是将滑触线架设于高空，这样更节约空间并且能实现一定程度的带电转场[3]。

目前，我国港口RTG“油改电”仍然以上述三种方式为主，这三种“油改电”方式各有特点，适用情况也不同，尚不能完全取代其他方式，各自在不同情况下适用或发挥作用。电缆线卷方式比较适合RTG数量少的小型港口，而滑触线方式在大面积推广上更具优势。除此之外，在电力供应条件苛刻的港口，采用变频改造和混合动力也是降低RTG能耗的理想辅助手段[4]。

(二)中国港口RTG“油改电”工程实施效果

1．节能效果

由于改造后的RTG采用电力驱动方式替代传统的柴油发电机组驱动方式，避免了柴油RTG油—电转换造成的能量损失，所以能源的使用效率大大提高。以青岛、大连、上海三个典型港口记录的实际运行数据分析(见表2)。

表2 三个典型港口“油改电”前后单箱能耗

数据来源：根据文献[1]、[5]、[6]整理。

这三个典型集装箱港口如果使用柴油驱动RTG，其单箱能耗平均需要约1.1 L/箱，而ERTG单箱能耗平均仅需约2.8 kWh/箱，其中青岛港RTG“油改电”改造后节能效果最好，根据国家标准《综合能耗计算通则》规定的能源折算标准折算，其单箱能耗由约1.5 kg标煤降至1 kg标煤，单箱操作节能率达33.3%。除此之外，据青岛港统计[5]，柴油RTG发动机启动后，真正用于装卸工作的时间只有41.5%，其他58.5%的时间为空耗。改造后的ERTG由于在候工时，不需要柴油发电机为待机、空调、照明、通信等功能高速运转进行发电，而由市电直接供给，这样还可以进一步节约大量的能源。综合折算，RTG“油改电”的综合节能率在50%以上。

2.减排效果

港口节能改造后的ERTG，只有在转场时启动柴油发电机组，作业时是由市电驱动，使得柴油发电机组的日运行台时大幅度下降，从而大量减少了发电机二氧化碳、二氧化硫等尾气排放。青岛港从2006年开始RTG“油改电”的分期改造，2010年上半年对其减排效果做了分析，发现该港的69台ERTG就已经为青岛港累计减少CO2排放4.5万t以上，减少SO2排放124 t以上[5]。而这只是不完全改造获得的效益，如果在转场时能配合相关技术实现带电转场，既完全放弃柴油发电机组，ERTG的减排率甚至可以达到100%。上海张华浜码头2013年对其港口2台配置混合动力的ERTG进行测算，测算结果见表3。结果表明，如果ERTG不必采用柴油发电机组，其各项污染物排放均可降为零。

表3 2013年张华浜码头柴油RTG和ERTG单机污染物排放统计

数据来源：根据文献[1]整理，统计数据采用2台ERTG测算结果平均数。

3.经济效果

由于ERTG的显著节能效果以及相对便捷的管理维护模式，ERTG的应用明显降低了码头运营的成本。仍以青岛前湾、大连DCT和上海张华滨码头为例进行分析，结果见表4。根据表4的数据结果可知，“油改电”后的ERTG单箱能源成本由平均6～8元降低到平均2～3元，单箱能源成本节约60%以上。另外，由于柴油发电机组日运行台时的减少，其保养间隔时间相应延长，节约了大量的润滑油、滤清器等材料费用。同时改造后设备故障率下降非常明显，大大降低了RTG运营的维护成本。而ERTG用油量的随之减少，也相应减少了为之加油等辅助作业的能源成本和管理成本。

表4 三个典型港口“油改电”前后单箱作业成本比较

数据来源：根据文献[1]、[5]、[6]整理。

4.其他效果

电力驱动的设备相比柴油发电机组驱动的设备，在运行时(特别是变负荷作业时)平稳很多，所以其在作业时噪音和振动明显下降，根据盐田港2011年对其“油改电”项目的环境影响所做的分析，RTG在改造后噪音几乎消除[7]。ERTG的这种低震动、低噪音，加上污染气体可以达到零排放的特性，大大改善了司机和堆场人员的操作环境，提高了工作舒适度，使作业环境更加人性化。

除了改善劳动环境，ERTG的使用也降低了工人的劳动强度。ERTG在启动、关闭等环节上，操作程序有所简化。在使用上，运行速度较低，平稳性更好。在维护环节上，改造后虽然多了变压器保养、集电器保养以及碳刷更换等工作，但是由于ERTG故障率下降更为明显，所以在总体维护工作量上仍有明显下降。

三、中国港口RTG“油改电”项目实施存在的问题

尽管我国港口RTG“油改电”取得了一定的成效，但是据调查RTG“油改电”仍没有完全推广普及，在已经应用的港口间实施效果也存在差异。根据我国港口RTG“油改电”实施情况，我国港口RTG“油改电”工程推广和实施还面临着以下几个方面问题。

(一)技术问题

1.ERTG设备自身存在缺陷

由于国内外RTG“油改电”可以借鉴的经验不多，“油改电”设备制造水平有限，ERTG转场迟钝，驾驶速度慢，运行过程中走偏、碰撞、漏电、数据丢失是ERTG运行仍然存在的共有缺陷。其中，达不到柴油RTG一样的机动灵活一直是ERTG难以攻克的最大难题。这些问题使得ERTG利用率大打折扣。

2.供电线路谐波问题

由于龙门吊中某些设备和负荷的非线性特性，直接采用市电导致系统产生大量高次谐波，这些谐波使电能的生产、传输和利用效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。同时也对通信设备和电子设备产生严重干扰。

3.抵抗恶劣天气能力差

由于直接采用市电作为供应能源，高压电缆及大量电器元件增加了系统安全风险。雷雨天气会对堆场用电安全产生威胁，尤其是高架型滑触线“油改电”，因为其抗风抗冰雪和抗雷能力非常差，需要专门的防风、防雷、防水和防伏冰设计。

4.设施设计缺少结构性

当前“油改电”技术设施的特点是形式多样，缺乏整体性和规范性。因为“油改电”实施初期，缺少详尽的长期规划，RTG的改造缺乏结构化的设计与管理。各个港口在技术改造时，其重点一直放在该技术方案对于港口自身当下的可行性与效果，而对于技术设施能否适应各种港口需要，能不能提高系统整体安全性，是否方便长期运营与管理考虑甚少，以至于各个港口实施效益很好，但是推广情况不佳。

(二)经济问题

港口RTG“油改电”需要企业较大的资金投入。“油改电”前，企业需要专门的技术投资与研发，需要安排专门的培训与管理人员，需要确保能够投资相关设施设备的建设。“油改电”后，企业还要具备缴费能力、设备的日常运行和维修能力。而在花费大力气实施“油改电”后企业并不能确保其质量效果，投资回收也需要一定的时间。在当前航运业形势不佳和融资困难的条件下，难免会有些港口企业缺少足够的投资能力和资金周转能力。

(三)供电市场问题

RTG“油改电”后能源供应方式和操作方式都和原来不一样，港口码头必须具备供电条件，需要具备符合改造的场地布置。港口拥有的市电供应条件如何，是否得到市电供应许可，电费协商能否一致都会导致RTG“油改电”实施受限。总体上，目前因供电环境受限而无法实施“油改电”的情况相对减少，但合理通畅的供电形式和市场机制还有待建立，不能排除未来依然存在港口由于供电机制受阻的现象。

(四)制度问题

1.相关法律法规不够完善

既然我国将港口RTG“油改电”作为节能减排重点工程之一，且节能减排又是我国基本国策，就应该赋予港口相应的权利与义务。而在当前法律政策环境下，港口配置岸电供电设备设施与港口实现节能减排目标无关，法律既没有赋予港口防治大气污染物排放的义务，也没有赋予港口应尽的环境保护义务，2014年出台的《集装箱码头堆场装卸设备供电设施建设技术规范》也只是强制新造集装箱堆场必须采用电力装卸设备，没有对码头原有装卸设备做出要求。

2.缺少明确的废气排放标准

港口空气污染严重也是港口RTG“油改电”的原因之一。目前中国集聚了世界主要的集装箱港口，随之而来的空气污染问题也十分显著，然而我国船舶港口空气污染防治研究尚处于起步阶段[8]。相对于我国的港口规模，我国的港口废气排放标准严重滞后，目前仍没有完整的港口废气排放清单和完善的港口废气排放标准，而详细的废气排放标准是对港口空气污染评价、对减排措施进行效益分析并制定改善措施的基础。

(五)管理问题

1.员工素质有待提高

码头员工的个人素质和职业素质都有待提高。传统员工普遍学历较低，员工的自我管理能力和学习能力不高，大部分员工习惯于传统RTG操作方式，缺乏先进的管理操作经验。在RTG能源结构转型的过程中，传统员工不能很快接受新技术，或则接受程度不高，因此在新环境下缺乏应有的专业素质，使ERTG得不到很好的应用和推广。

2.管理方式滞后

自港口RTG实施“油改电”以来，其管理方式和组织结构调整一直相对滞后。传统RTG运营劳动力密集，自动化程度低，而ERTG资源集约度高，自动化程度高。ERTG运行参数也与传统RTG运营参数不同。生产调度部门更是从过去的堆场设备服从于作业箱区的调度指令，转变为根据RTG所在的作业箱区情况来合理制定调度指令。在这样的转变下，港口单位没有及时地转变管理维护方式，缺少与ERTG相匹配的监督和管理手段，产生一定程度的新旧矛盾。

四、中国港口RTG“油改电”项目的发展对策

为了使RTG“油改电”获得更大的经济社会效益，必须综合政策、经济、技术和必要的行政手段，凝聚中央和地方、企业和公众的力量，促进RTG“油改电”的全面推广。结合我国港口“油改电”项目实际，提出如下一些相关对策建议。

1.产学研一体化推进技术攻关

组织产学研相关单位一体化研究，共享研发技术与实践经验，在设施设备的设计上更多考虑其结构性。选取典型港口，开展RTG“油改电”技术深化研究，尽快解决ERTG设备自身的缺陷，提高RTG“油改电”技术的适应性和ERTG的利用率。利用高等院校丰富的人力资源与实验设备，和港口企业大量的实践经验、实践条件，共同创建集科研、生产、应用和复合型人才培养于一体的经济实体，一方面能增加社会力量对RTG“油改电”的支持，另一方面也能提升港口企业员工的素质。

2.多方面提供经济支持，减少企业负担

港口RTG“油改电”给社会带来巨大效益，因此也需要相关部门给予其相对有利的政策环境和经济支持。可以为“油改电”设立专项资金，鼓励港口相关设备的研发，使“油改电”技术更加成熟，减少投资风险。拓宽其相关融资渠道，大力发展股票、债券、信托和基金等融资渠道，提高港口融资多元化程度。政府也可以采取合理发放补贴、降低RTG“油改电”运营电费等手段，减少港口企业投资成本，提高港口“油改电”积极性。

3.完善港口节能减排相关标准和法规

港口RTG“油改电”既是港口发展的必然趋势，也是实施国家节能减排战略的需要，所以在强调其重要性的同时也需要赋予港口节能减排的义务，使其承担相应的责任，既要对新建码头设定强制性规范，也要对原有运营方式有所要求。完善法规的同时还要加强其执行力度，港口应尽快建立船舶港口的废气排放清单，完善港口节能减排标准；协定相应的运营能耗指标，使其能及时对港口运营情况作出评价；制定规范健全的码头使用市电收费标准，确保港口能够拥有足够的电力供应。这样才能使RTG“油改电”从规划设计到应用推广都具有详细科学的执行标准和计划，便于实现对“油改电”项目的监管，强化执行效果。

4.加强港口单位和员工节能减排意识

港口RTG“油改电”不仅需要社会各界的大力支持，也需要港口单位增强自己的主人翁意识。一方面应加强宣传和指导，多让港口单位和员工了解国家的能源形势、政策和节能新技术，另一方面应强化港口员工的培训与监督，提高员工的职业素养和自我学习能力，同时可以发挥交通运输主管部门在节能减排工作中的指导、引导和管理作用。只要港口各单位和员工自身能增强节能减排意识，就能从根本上增加港口RTG“油改电”的积极性，使港口企业积极发挥“油改电”技术转型的主体作用。

5.改进传统RTG管理方式

传统的组织管理模式已经不能满足ERTG管理的需求，可以引导港口相互借鉴经验，建立一套更完善的，新的，符合港口低能耗、低污染、低排放和高效能要求的节能环保长效机制。在日常运营中，可以根据ERTG运行特点改变旧有的生产调度系统，充分发挥ERTG的生产效率。层层落实责任制度，使各单元具备明确的责任分工，确保工作人员各司其职，防止因操作方式的改变而引起首尾失顾。配置专门的项目监管小组，使企业对于“油改电”工程更加负责，提高“油改电”工程质量。建立新的绩效考核制度，将战略高度的“油改电”工程与员工切身利益挂钩，不仅能提高员工的积极性，也便于跟进RTG“油改电”的实施情况。

五、结 语

推广RTG“油改电”是实现我国港口发展转型，并适应当前环境保护和节能减排的有效手段，是我国港口业战略规划的重点工程。为了落实国家对于港口节能减排的目标，RTG“油改电”工程实施和进一步推广完善尤为重要。本文根据我国对港口RTG“油改电”实施发展的要求、实施现状和目前存在的关键问题的深入分析，有针对性地提出了解决这些问题的可行对策和建议。

基于我国港口实际情况对RTG“油改电”工程实施效果深入研究分析可知，对港口RTG直接引入电能代替石油化学能，在能源利用率、使用方式上都有所改善，所以集装箱码头全面应用电力作为RTG设备的动力源，将获得显著的经济、节能和环境效益，是未来生态港口建设不可缺少的部分。虽然我国港口RTG“油改电”实施已具有一定的效果，技术成果也已相对成熟，但是RTG“油改电”的实施仍然存在一些问题，包括技术上的用电安全风险、操作不利因素、经济投资模式和环境条件上的限制，以及制度和管理上存在体制缺陷和模式滞后，这些问题将是未来RTG“油改电”推广的关键。

[1]陈志明,王旖旎.轮胎式集装箱龙门起重机的“油改电”方案[J].城市公用事业,2013(6):46-49.

[2]彭传圣.中国港口“十二五”节能减排的工作思路与安排[J].中国港口,2011(5):1-4.

[3]唐勤华.集装箱重箱堆场ERTG工艺方案的选择[J].水运工程,2008(10):69-72.

[4]LIU Weiming, ZHU Zhongni, CHANG Chunhe, et al. Research of system of energy recycling on rubber-tyred gantry crane[C]//Proceedings of the 11th International Conference on Electrical Machines and Systems, ICEMS 2008, October 17, 2008 - October 20, 2008: 2183-2187.

[5]李刚,肖丽君.青岛港前湾港区集装箱堆场作业系统节能减排改造工程装卸工艺设计[J].水运工程,2011(9):110-112.

[6]李艳阳,王岩.大连港集装箱码头场桥节能减排的一些做法[J].港口科技,2010(6):33-36.

[7]刘宇宏.龙门吊油改电工程对环境的正面影响[J].科技资讯,2011(26):35.

[8]马冬,丁焰,尹航,等.我国船舶港口空气污染防治现状及展望[J].环境与可持续发展,2014(6):41-44.

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2015-07-09

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叶赛敏(1991-)，男，硕士研究生；E-mail：yesaiminsmu@163.com

1671-7031(2015)05-0039-06

U691+.5

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