双碳背景下集装箱堆场能耗研究

郑林杰，李淑娟

（仰恩大学，福建 泉州 362014）

集装箱海运不但有海域、航线、陆域的各类运载工具紧密配合，并且能够很好地处理运送繁杂包裹和大件货物的老大难问题。在进出口贸易交易过程中，港口毫无疑问会变成极为重要的枢纽站。但是，在货运量大的环境中，展现了港口能力不够的一贯难题。绝大多数堆场仍保存工作特性，海运集装箱堆场经营管理还处在较低水准，经营管理还存在一定的问题。我国港口海运集装箱堆场面对的关键难题之一——如何降低海运集装箱堆场能耗。

本文中融合前人孙博文、郑琰,姜晓红、陈瑞锦等人关于绿色港口建设以及降耗措施，包含信息化规划、机械自动化建设项目和5G 技术运用等研究内容，将进一步阐述能源消耗的来源和二氧化碳排放量计算，明确指出了高效率的能源交易节能减排预防措施，确保港口能源节能减排预期目标以及对绿色港口发展可行性的实际意义。

1 堆场主要能耗来源分析

1.1 堆场与作业流程

海运集装箱堆场，也就是俗称的货运站。指装卸搬运、运送、存放、维修、消除、消毒、工作交接海运集装箱重箱或空箱子的区域。海运集装箱堆场在集装箱海运中占据重要的地位。

图1 堆场作业流程

1.2 堆场装卸设备能耗

港口能耗的关键因素在于堆场装卸搬运生产制造燃油、汽油、电力能源占港口总能耗的主要占有率。海运集装箱港口堆场，以正吊、高积机等工业设备为主体的柴油机系统在生产用电量中关键能耗占有率非常大。在配电设备中，生产制造用电量大约为能耗的80%之上，以轮胎起重机为中心的能耗占装卸搬运生产制造用平衡的40%～50%。

1.3 辅助生产能耗

服务设施生产制造涉及到堆场设备维修管理、堆场服务设施生产制造工程建筑、堆场照明设备、给水排水工程等各个方面，抛开这几个方面充分考虑，对港口企业而言能源浪费也是非常大的。

2 碳排放源及碳排放量测算

2.1 碳排放源与油耗情况

堆场碳排放源多数为大型货车等燃料或LNG 机械设备、集装箱前起重机械、空箱堆高机、自卸货车、装裁机、挖掘机等碳排放源；轨道式(轮胎式)国际船运集装箱起重机、平臂抓斗卸船机、生产制造协助式照明设备等各类电动式机械设备。范畴一(不可再生能源立刻排出)、范畴二(电力设备安装等间断性排出)、范畴三（并未从范畴一、二排出）。其中最主要的来源是作业的燃油设备。以厦门港1—9 月份柴油与汽油消耗情况为例。

表1 2021 年厦门港1—9 月份柴油与汽油消耗量

2.2 碳排放量测算

根据国家发改委能源研究所的建议值与《绿色港口趋势下我国主要港口碳排放量的预测及减排对策》，港口碳排放的计算可以参考碳排放系数。1T 标准煤在大气中燃烧，可产生2.4589tCO2，采用碳排放系数0.67 计算。

港口碳排放=标煤当年单耗(吨标煤/万吨吞吐量)×货物当年吞吐量(万吨)×碳排放系数2.4589，由此可以推算出厦门某港口在2016-2021 年度的CO2排放量。

表2 厦门某港口2016-2021 碳排放量基础数据

2016 年至2021 年间，厦门某港口货运量逐渐增加，但每年用煤量使用量呈动态性跌势。不难看出，港口货物往来量始终保持，二氧化碳排放稳定减少，做到节能降耗的实际效果，真正实现环境保护节能预期效果。

3 当前港口降耗措施

3.1 “油改电”进程不断推进

以纯电动货车、纯电动汽车全自动导向性运输车辆、非道路运动机械设备汽车使用率逐年递增的厦门港为例，设计研发生产加工纯电动牵引车统计数据显示，海运集装箱牵引车“油改电”以后的节能率超出80%，纯电动汽车港内每辆牵引车每一年生产量17 吨可减少二氧化碳47.4 吨，除此之外每辆纯电动牵引车节省20%的港口码头人力资源局维护费用，可以实现电动牵引车的海运集装箱、游轮、货物运输等5 类系统化码头泊位。现阶段港口码头经油改电后，不但获得了良好的经济收益，并且在环保节能节能降耗上也得到显而易见的实际效果。与应用柴油机设备工作中进行对比，耗能明显减少。

表3 油改电前后能耗对比 t 标煤

3.2 太阳能发电技术的推广

以厦门某港口为例，目前已经完成投入使用的光伏电站容量为9.13MW，新创建光伏电站容量为4.7MW。用户量超过5MW 的太阳能电站投入运营后，发电能力保证650 亿千瓦时，可节约用煤量约2000 吨，节能减排碳约6000 吨。应用太阳能发电智能化平台，可实时跟踪每日发电能力、发电能力趋势图及发动机故障码，节省人力资源资金分配。并且通过高峰时段、低高峰时段用电量价格差别，节省港口用电量成本。将碳排放指标值转换成绿色能源。运用太阳能资源生产制造绿色能源，为港口给予电力工程取代，降低燃料消耗，提升能源体系，推动环保节能照明设备和港口储能技术运用，可以用港口创建消除低碳环保的能源体系。太阳能发电站所产生的剩下电力工程也可以通过造成碳减排收益值来获得碳排放指标值，而且在中国碳市场买卖交易。

4 堆场低碳发展意见

4.1 构建堆场资源节约循环利用体系

对堆场空气污染物排放控制区、解决区等有关地区，推行目前机器设备改造升级。以港口岸电利用率协作推动、量化管理、从根本上解决。国际环保节能节约用水新技术应用、新技术应用开展改善环境污染治理方法及全面推广。再生资源回收综合性回收利用，加速生产制造生活污水处理和工厂雨污水回收利用，回收利用再利用水源。实行临港园林工程，正确对待有条件的话临港开展陆域水域生态环境保护，构建临港绿色生态资源循环。

4.2 加大清洁能源设备在堆场的应用

对港口来讲，零污染电力能源应用是光伏发电和风能。分布式架构太阳能发电站技术性、密切联系照明灯具技术性、太阳能热水器技术性、可再生资源的回收再利用等技术获得了普遍全员化。这种技术性都是具有消除、省时省力、高效化等优点。适用装备和拆卸港口清洁能源工作中机械设备，首先选择运用港口车辆、托车等新能源开发技术和清洁能源，加速堆场工作上机械设备、车辆清除率以及科研氢能托车、氢能等新能源车辆的开发生产。正确看待港口领域积极主动挑选节能设备及专业性、新产品的领头人；重塑绿色能源积极主动全面推广。

4.3 加快新型智能化堆场建设

智能化堆场的建立离不开日趋完善现代科技所产生的现如今信息化管理技术支撑。港口会逐渐应用5G通信新技术应用、北斗导航系统、物联网、人工智能应用、一体化电脑系统。堆场依据大大提高堆场网络资源运用高效率，降低工作中能耗，有效港口整体工作效能，持续进行智能化系统、无缝拼接货物搬运阶段和“多对多”堆场作业形式。在大力开展生态保护大港建设中此外，在这个社会、社会经济发展等各个方面赢得了较优异成绩。绿色港口建设中今后将重要保障数字化管理、智能化。

4.4 提高港口行业员工节能意识，制定港口能源消耗考核指标

要把节能落实到港口相关工作每一步，港口能源管理体系的好坏直接关系港口领导者的节能意识。具有绝对高度观念管理人员将节能降耗核心价值贯彻到日常管理工作，节能降耗，是港口企业节能相关工作助推器。相反，倘若管理者缺乏节能观念，一味的追求经济效益，终究会导致资源滥用，不益于港口企业的发展。能从根本考虑到，把整体工作上素养、全体成员节能观念、节能减排个人行为付诸实践。每个职位制定不同种类的KPI 指标，指标与绩效考核挂钩，严格执行考核机制。

5 结语

降低堆场能耗，既有利建设高质量、节能型、符合港口企业共同利益、生态效益和经济效益的智能化系统国际化大都市，也有利于港口整体转型升级，稳定向世界级绿色大港迈进。绿色港口是起止点，不是终点。要实现“双碳”目标，还需努力。应用节能技术转型升级信息化管理、智能化；能源、生态环境管理工作不断推进。把握机遇，奋力拼搏，抓住机遇大力发展节能减排工作，促进绿色港口建设引领绿色港口建设，实现历史性跨越。