岸边集装箱起重机能耗与操作量 彭传圣 （交通运输部水运科学研究院，北京 100088） 鉴于当前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，目前规模相对较大，集装箱码头的节能减排工作得到高度重视。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主要耗能设备之一，当前我国主要集装箱码头均在积极探索岸桥的节能减排途径，采取的措施主要包括改善供电方式、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，集中在技术应用方面，着力通过补救措施减少岸桥过度大型化和高效率导致的能耗浪费，取得了一定的节能减排成效。 实际上，岸桥能耗还受操作量的影响，本文根据某沿海港口集装箱码头2004年1月初—2009年10月底（下文称统计期）的岸桥能耗统计数据，分析岸桥能耗与操作量。 1 岸桥性能与布置状况 统计数据来源集装箱码头（下文称该码头）建成投产于上世纪90年代初，统计期末码头共配有13台岸桥，这些起重机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码头能力、靠泊船舶的载箱能力以及其时岸桥设计和建造的水平相一致。 现有岸桥主要参数以及出厂和正式投入使用时间如表1所示，表中编号为岸桥在码头上的排列顺序号，顺起重机编号由小到大方向布置的各泊位能力逐渐增大。各岸桥投入使用后，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 岸边集装箱起重机主要规格参数以及出厂和正式投入使用时间 吊具下额定前伸距编号 出厂时间 备注 起重量（t）（m）1 1975 二手岸桥，1992年购置并投入使用 2 1975 二手岸桥，1992年购置并投入使用 3 1975 二手岸桥，1992年购置并投入使用 4 1994 新岸桥，统计期内一直使用 5 1994 新岸桥，统计期内一直使用 6 2001 新岸桥，统计期内一直使用 7 2001 新岸桥，统计期内一直使用 8 2004 新岸桥，2004年11月正式投入使用 9 2002 新岸桥，统计期内一直使用 1
10 2002 新岸桥，统计期内一直使用 11 2002 新岸桥，统计期内一直使用 12 2002 新岸桥，统计期内一直使用 13 2004 新岸桥，2004年11月正式投入使用 该码头13台岸桥可以分成5组，其中1-3号、4-5号、6-7号、8号和13号、9-12号岸桥各自组成1组，每组内的岸桥规格参数、性能、状态、适应船舶尺度和调度使用状况均基本相同。 2 岸桥能耗与操作量 以月为时间单位，统计各岸桥的操作量和电能消耗量，形成岸桥月操作量和电能消耗量数据样本。按照岸桥组别分别分析岸桥月操作量和相应的单位操作量电能消耗量之间的关系。 1-3号岸桥组中，共有210个数据98统计值样本，在确认岸桥单位操作量电能消耗7拟合线6量大小变化与时间无关（不同时段，岸5桥单位操作量电能消耗量均有幅度相当43的变化和分布）的基础上，将岸桥单位2操作量电能消耗量数据按照对应的岸桥10月操作量排序，作出的散点图及采用2020004000600080001000012000次函数拟合得出的拟合线（采用6次函月操作量/TEU图1 1-3号岸桥能耗与操作量关系 数拟合所得拟合线总体变化形态与2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电能消耗量与月操作量的一般关系，拟合结果说明在岸桥月操作量由小变大的过程中，岸桥单位操作量电能消耗量经历由大到小、再稍有增加的过程。这表明当岸桥生产能力没有得到充分发挥的时候，岸桥单位操作量电能消耗量偏大，而当岸桥生产能力利用过度时，岸桥单位操作量电能消耗量也会增大，只有当岸桥生产能力利用适当时，岸桥单位操作量电能消耗量才最小。 4-5号、6-7号、8号和13号、9-12号各个岸桥组的岸桥能耗与操作量关系分别如图2、图3、图4和图5所示。结果表明，各组岸桥单位操作量电能消耗量与月操作量的关系拟合线类似，只是单位操作量电能消耗量高低变化的幅度、最小岸桥单位操作量电能消耗量对应的月操作量有所不同；因为月操作量的变化导致的岸桥单位操作量电能消耗量变化幅度均较大。 2‐1单位操作量电能消耗量/kWhTEU
实际上，上述岸桥单位操作量电能消耗量与月操作量的关系很容易解释，计算岸桥单位操作量电能消耗量时，一个月内岸桥不作业时的待机空耗需要均摊到该月的操作量中，如果一个月内岸桥操作量少，意味着待机空耗的时间长，空耗多，岸桥单位操作量电能消耗量必然增加且对操作量变化比较敏感；当岸桥操作量过大时，岸桥的维护时间较少，维护水平相对下降，而司机工作的疲劳程度增大，操作水平相对下降，岸桥单位操作量电能消耗量也56统计值拟合线统计5值443322112000400060008000100001200020004000600080001000012000月操作量/TEU月操作量/TEU图2 4-5号岸桥能耗与操作量关系 图3 6-7号岸桥能耗与操作量关系 65统计值统计值5拟合线拟合线4433221135005500750095001150013500155004500650085001050012500145001650018500月操作量/TEU月操作量/TEU图4 8和13号岸桥能耗与操作量关系 图5 9-12号岸桥能耗与操作量关系 会增加，但是因为操作量变大，有利于摊薄岸桥电能增加量，因此岸桥单位操作量电能消耗量对操作量变化相对不敏感。 3 相关结论 上述岸边集装箱起重机单位操作量电能消耗量与月操作量的关系表明： 仅仅从码头本身节能减排的角度看，集装箱码头除了通过岸桥本身的技术改造，降低岸桥作业能耗外，在吞吐量减少时，还可以通过断电“封存”部分岸桥、使投入使用的岸桥有适当的操作量或者设法减少岸桥待机能耗的方法，更容易达到降低岸桥作业能耗的目的。 3‐1‐1单位操作量电能消耗量/kWhTEU单位操作量电能消耗量/kWhTEU‐1‐1单位操作量电能消耗量/kWhTEU单位操作量电能消耗量/kWhTEU
从更宏观角度看，目前我国集装箱码头建设审批程序复杂、周期长，为减少周折，申报建设的集装箱码头工程通常规模均较大，码头正式投产之前需要验收，验收又需要全部建设工程和设备配置到位，导致码头正式投产后较长时间内通过能力难以得到充分发挥，设备空耗大，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，需要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，集装箱码头包括岸桥在内的大型生产设备，应根据码头吞吐量的实际变化情况，分期分批购置、安装、投入使用，使投入使用的岸桥有适当的操作量。这与采取技术措施相比较，更加易于取得节能减排成效。 节能减排是个系统工程，以政府引导、市场调节、企业主体、公众参与相结合为原则开展节能减排工作是有效的，政府部门在改善管理和调整结构上发挥主动作用，将更加有利于实现节能减排目标。 英文标题：Quayside Container Crane’s Energy Consumption Versus It’s Handling Volume 彭传圣 100088 北京西土城路8号 交通运输部水运科学研究院 电话：010-62079825 手机：13681524188 Email：pengcs1966@ 4
