首創(chuàng)“氫 5G”！青島港用全球最先進碼頭定義港口未來

青島日報／青島觀／青報網訊 茫茫天海間，40臺高速軌道吊在岸線上一字排開，巨大的集裝箱被抓起又放下，45臺自動導引車來回穿梭，這些設備統(tǒng)統(tǒng)都無人操作……

11月28日，集合了全球首創(chuàng)氫動力自動化軌道吊、全球首創(chuàng)5G自動化技術等6項頂尖“黑科技”的山東港口青島港全自動化碼頭二期投產運營。該碼頭岸線長660米，擁有2個泊位，設計吞吐能力170萬標準箱／年。

這是一個定義了港口未來的高科技碼頭，是港口生產方式的一場革命！

6項全球首創(chuàng)科技成果

其實在全球范圍，自動化碼頭已非新鮮事物，迄今有近30年的發(fā)展歷史。早在1993年，世界第一個集裝箱自動化碼頭ECT在荷蘭鹿特丹誕生。2000年之后，自動化碼頭更是如雨后春筍般出現(xiàn)，德國漢堡CTA碼頭、法國SETO－MSC碼頭、韓國釜山碼頭等相繼建成投入運營。

國內自動化碼頭雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭迅猛，其中又以青島港全自動化集裝箱碼頭一期、廈門遠海自動化碼頭、上海洋山深水港四期自動化碼頭為代表。此外，唐山港京唐港區(qū)和廣州港南沙港區(qū)也正在建設自動化集裝箱碼頭。

那么，此次投產的青島港全自動化碼頭二期又有哪些新的“黑科技”？憑什么成為全球眾多自動化碼頭中最亮眼的明珠？

首先是在全球港口中獨一無二的氫能應用。將氫氣和氧氣發(fā)生反應的化學能直接轉換成電能，這項聽起來未來感十足的前沿技術被青島港變成了“現(xiàn)在時”。二期自動化碼頭采用了全球首創(chuàng)的氫動力自動化軌道吊，以自主研發(fā)氫燃料電池組為自動化軌道吊提供動力，不僅減輕了設備自重約10噸，降低了設備機構復雜度、設備維保量和維修費用，而且發(fā)電效率高。據測算，以氫燃料電池加鋰電池組的動力模式實現(xiàn)了能量回饋的最優(yōu)利用，使軌道吊每箱耗電下降約3．6％，使單機節(jié)省動力設備購置成本約20％。

今年5月，以打造“中國氫港”為目標的青島港還專項研究氫燃料在集卡車的使用，目前已在全球港口中率先投入運營氫燃料集卡車。

另一大看點則是5G的加持。傳統(tǒng)碼頭使用光纖、無線局域網等通訊方式，越來越難以滿足碼頭繁重的業(yè)務需求。而二期自動化碼頭在全球率先完成“5G自動化技術”全覆蓋，可解決傳統(tǒng)模式下的通信干擾、高時延等問題，大幅提高岸橋、軌道吊和導引車的連續(xù)作業(yè)能力與可靠性，整體提升碼頭運營效率。

此外，二期自動化碼頭還驚艷推出了一系列世界領先的原創(chuàng)“黑科技”組合，包括全球首創(chuàng)陸側全動化技術、全球首創(chuàng)智慧監(jiān)管系統(tǒng)、全球首創(chuàng)三維可視化運維平臺、全球首創(chuàng)基于商業(yè)智能（BI）的自診斷系統(tǒng)，以中國“智”造、中國創(chuàng)造向全球港航業(yè)奉獻了“中國方案”。

如果說傳統(tǒng)碼頭靠的是工人在50米高空操作橋吊搬運貨物的精湛技藝，那么這座自動化碼頭則是技術人員在中控室指點江山，如同打游戲一般就把活干完了。

高密度建設的邏輯

青島港全自動化集裝箱碼頭共分為三期建設，其中一期工程已于2017年5月11日投入商業(yè)運營；僅僅過了兩年半時間，二期又投產運營；而三期也已經處于土建階段。可能有人不禁想問，為什么青島港要如此高密度建設自動化碼頭？

從全球航運業(yè)的趨勢來看，發(fā)展自動化碼頭的一大驅動力是船舶大型化。當前，世界主要的航運巨頭都在下水超大型集裝箱船，通過提高單次運載量來降低單位運輸成本，提高航運效益。

以今年7月11日靠泊青島港的世界載箱量最大的集裝箱船“地中海古爾松”為例，船長399．9米，寬61．5米，最大載箱量23756標準箱。這樣的海上巨無霸比一艘航母還要龐大，對港口裝載效率的要求也水漲船高，傳統(tǒng)碼頭依靠人力進行操作已逐漸無法滿足需求。而自動化碼頭就凸顯出優(yōu)勢，不僅岸橋、軌道吊、導引車的自動化作業(yè)實現(xiàn)無縫銜接，還可以24小時不間斷工作，大大縮短船舶在港時間。

自動化碼頭有諸多好處，但卻并不是每個港口都能上馬的。自動化碼頭是集物聯(lián)網、大數據、人工智能、自動控制等技術和業(yè)務于一體的復雜系統(tǒng)工程，是港口綜合實力的體現(xiàn)。

縱觀國內港口，有能力建設自動化碼頭的只有少數財力雄厚的大型港口，動輒幾十億的投入令一般港口望洋興嘆。此外，自動化碼頭建設并非單純的資金投入和技術創(chuàng)新，還要培養(yǎng)出一套專業(yè)的運營團隊，探索出合適的運作模式和良好的保障條件。

自動化碼頭建設難度大、成本高，背后卻是令人意想不到的收益慢。全球自動化碼頭的單機平均作業(yè)效率在20自然箱／每小時左右，還不如傳統(tǒng)人工碼頭的平均作業(yè)效率。

但是青島港打破了這個魔咒。截止今年11月26日，青島港全自動化集裝箱碼頭一期平均裝卸效率由開港時的24．2自然箱／每小時提升到36．2自然箱／每小時，最高效率達到43．8自然箱／小時，比國外同類碼頭（鹿特丹RWG和MV2等）高50％，是首個超過人工碼頭作業(yè)效率的自動化碼頭。外集卡在港周轉時間15分鐘以內，比人工碼頭縮短時間50％以上。

究其根源，就是青島港擁有一支擁有包括專業(yè)技術人員和新時代產業(yè)工人在內的高素質員工隊伍，更好地適應了港口自動化和智能化轉型。

城市發(fā)展的新機遇

港口大型基礎設施項目的建設同樣給一座城市的發(fā)展帶來新機遇、新變化。

集裝箱物流是高效便捷、高附加值的現(xiàn)代物流形式，建設全自動化集裝箱碼頭，提升集裝箱裝卸的信息化與服務水平，將使青島在激烈的城市競爭中占據有利位置。

換言之，如果沒有這樣的魄力持續(xù)提升現(xiàn)代化的碼頭和世界領先的裝卸效率，青島港就不會有位居中國北方港口第一位的集裝箱航線密度，青島也就不一定能吸引如此多的國際港航巨頭、物流企業(yè)和外貿企業(yè)落地。

在青島十五個攻勢中，多處涉及集裝箱物流的攻堅。

其中，《青島市新舊動能轉換“海洋攻勢”作戰(zhàn)方案（2019—2022年）》提到，到2022年，集裝箱吞吐量突破2400萬標箱；航線超過200條，其中外貿航線超過165條；集裝箱中轉比例提高到20％。《青島市國際航運貿易金融創(chuàng)新中心建設攻勢作戰(zhàn)方案（2019—2022年）》也提出建設智慧港口，推進碼頭設備智能控制、作業(yè)智能調度與管理一體化，自動化集裝箱碼頭持續(xù)保持世界領先水平。

一個數字可以更直觀地看出全自動化碼頭的意義：如果把一期、二期、三期相加，總設計吞吐能力將達到520萬標準箱／年，相當于2018年青島港集裝箱吞吐量（1932萬標準箱）的1／4還多，這將成為青島未來集裝箱吞吐量快速增長的重要支撐。

另外，氫能和5G是當前青島新產業(yè)重要發(fā)力方向，而最先大規(guī)模應用的是青島港，這一點也耐人尋味。

9月23日，青島在2019青島氫能產業(yè)高峰論壇上提出加快打造氫能產業(yè)集群，全力建設“世界氫城”。10月18日，青島發(fā)布《青島市5G產業(yè)發(fā)展行動方案》，打造全國5G信息技術和應用技術的創(chuàng)新高地。

新產業(yè)的培育離不開應用場景的落地，需要有第一個吃螃蟹的人。而對未來技術發(fā)展趨勢保持敏感洞察力的青島港，無疑是青島新產業(yè)新技術率先商業(yè)化應用的典范。

（記者 周曉峰 攝影 傅學軍）

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揭秘神奇的氫能碼頭

氫能碼頭揭秘

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氫能作為零碳能源，是人類能源的終極解決方案和能源革命的重要方向，也被認為是綠色港口發(fā)展的趨勢。當前，國內外絕大部分港口都是使用城市電網對碼頭進行供電，每吊運一個集裝箱大約要消耗6度電，由此產生的二氧化碳、二氧化硫等排放十分可觀。相比之下，氫能更加環(huán)保，完全實現(xiàn)零排放，同時還減輕了設備自重，降低了設備復雜度、維保量和維修費用。以年吞吐量300萬標準箱測算，使用氫能每年可減少二氧化碳排放約2萬噸，減少二氧化硫排放約697噸。

這個“黑科技”自動化軌道吊由青島港自主研發(fā)的氫燃料電池組提供動力。電池組有兩層結構，上層儲氫，下層是氫燃料電池電堆，兩層之間通過管路連接，氫氣和氧氣在電堆中發(fā)生化學反應產生電能。

氫從哪兒來？山東省氫氣年產量約400萬噸，占全國產量的近1／5，地煉化工、煤制氫等產業(yè)都走在全國前列。但過去這些氫沒有合理的處理方式，有的被白白排放掉。而青島港將氫收集起來作為動力，將大大減少港口的碳排放。

此次青島港使用的是來自山東濱化集團提純后的工業(yè)氫，以后也將根據需求使用青島周邊化工企業(yè)的氫。

值得注意的是，此前氫能應用的主要方向是氫燃料電池汽車，像青島港這樣用于軌道吊還屬首次。

“氫的儲能密度非常高，在重載、長距離、長時間運行的汽車得到廣泛的應用，將來也會普及到軌道交通、船舶等領域。這次青島港把氫能引入作業(yè)繁重的碼頭裝備，是一個非常好的創(chuàng)新，也為中國氫能利用探索出一條新的路徑?！蓖瑵髮W教授、國家燃料電池汽車及動力系統(tǒng)工程技術研究中心主任余卓平表示。

然而，氫能利用還沒有形成規(guī)模與完整產業(yè)鏈，出于成本和技術考慮，青島港暫時只應用在軌道吊，并未在整個碼頭落地。

此外，加氫站的建設和儲運等難題還需要解決。據介紹，目前軌道吊加注的是氣體氫，加一次氫能用大約2到4天?！皣页雠_液態(tài)氫標準并普及加氫站建設后，通過加注液態(tài)氫，使用的時間將大幅延長?！鄙綎|港口青島港自動化碼頭工程技術部副經理呂向東說。

余卓平認為要從制氫、儲運氫到加注氫的全產業(yè)鏈加快突破產業(yè)瓶頸，同時氫燃料電池技術也需要進步。

（記者 周曉峰）

山東港口青島港全自動化碼頭：

5G架起一道“空中光纖”

青島日報／青島觀／青報網訊 5G商用剛剛拉開帷幕，5G智慧港口建設便取得矚目成果——由山東港口青島港全球首創(chuàng)的“5G自動化”技術如今已實現(xiàn)碼頭全覆蓋，這標志著山東港口青島港全自動化碼頭智慧化發(fā)展跨入全新5G時代。在智慧碼頭場景下，5G有些哪些優(yōu)勢？能實現(xiàn)哪些應用？記者專訪山東港口青島港自動化碼頭副總經理李永翠。

5G比傳統(tǒng)光纜有哪些優(yōu)勢？

李永翠介紹，相對于光纖和傳統(tǒng)的通訊方式，5G的靈活性、建設成本、維護成本和可擴展性更有優(yōu)勢。比如此前碼頭設備依靠光纜通訊的運行區(qū)域需要開挖土坑，而運用5G網絡則不受地理位置的限制，此外接入設備的數量也不受限制。無形之中，為碼頭后續(xù)設備的擴展和可靠運行提供了堅實保障。

此外，網絡傳輸的時延和帶寬能否更好地滿足工業(yè)通訊控制，是一個很重要的指標。相比傳統(tǒng)光纜，5個網絡可實現(xiàn)了高帶寬、低時延、高安全可靠的傳輸服務。經測試，二期自動化碼頭大型設備通訊實現(xiàn)了低時延（20ms以內）、大帶寬（上行200Mbps以上，下行1000Mbps以上），抗干擾強，頻譜穩(wěn)定，為智能港口應用構建了低成本、更便捷的信息高速公路。

“5G”給碼頭帶來什么？

李永翠說，自去年開始，我們開始著手5G技術的性能測試，并在今年與華為、聯(lián)通等公司聯(lián)手創(chuàng)新攻關，結合基于5G虛擬園區(qū)網的港口專網方案、端到端應用組件，為解決好港口自動化設備通訊問題提供了全新解決方案，在全球率先完成了運用“5G自動化技術”，并實現(xiàn)了一期和二期碼頭的全覆蓋。

他介紹，目前在自動化碼頭區(qū)域設有6個5G基站（包括3個海側基站和3個陸側基站），覆蓋岸橋吊、AGV運輸車、滑軌吊及周邊辦公樓、操作區(qū)等區(qū)域，可實現(xiàn)在5G網絡下的岸橋、軌道吊自動控制操作、抓取和運輸集裝箱及高清視頻大數據回傳等場景的應用，等于是用5G架起一道“空中光纖”，發(fā)揮5G邊緣計算技術的能力，滿足碼頭專網對網絡通信安全性、私密性、業(yè)務可靠性等方面的要求。

當下借助5G、物聯(lián)網等新一代信息技術的發(fā)展，各大港口都在發(fā)力數字化、智能化轉型升級之路，山東港口青島港在智慧港口5G應用方面做出的突破，將為其他港口探索轉型之路提供示范與引領。

（記者 王冰潔）