顛覆傳統，實現再生節能 - 台達港口起重解決方案

交通運輸是台灣民生經濟的重要產業之一，不僅與國家經濟及政秉實施關係密，更與人的日常生活息息相關。因此，台達專注於研發交通行業的機電以及自動化設備，不斷追求技術的創新和發展，創造可靠安全的交通運輸環境。目前，台達致力於口起重行業領域，以先進的機電控制技術，成為華人港口起重行業的自動化設備技術、製造領先品牌之一，在港口、造船、電力等相關行業相繼開發，並成功應用在各類起重設備的機電控制系統中。尤其是起重解決方案，對於港口運輸是不可或缺的要角。因此，台達針對現有港口的起重系統，提出了一連串節能改善方案，主要以港口常見的輪胎式起重機以及橋式起重機為主要改造對象，成果相當優異。

輪胎式起重機改造
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
改造背景和問題點：傳統的輪胎式起重機靠柴油發電機驅動，雖然可以靈活運轉，但是能源轉換效率低、能耗大、成本高、污染嚴重、噪音和震動大。為了實現節能、減碳、環保，以及因應高油價時代的來臨，大部份的輪胎式起重機開始進行電力驅動的技術改造，採用市電供電的驅動方式。然而，如果沒有搭配電能回饋單元進行能源回生，一般的電力驅動系統將會面對許多問題：

可再生能源被消耗：起重過程中產生的位能將透過煞車電阻轉換成熱能消耗掉，造成能源浪費，同時需定期對電阻進行保養和維護

諧波危害：其他設備（如變頻器）造成大量非線性負載，引入大量的諧波污染，影響用電品質，造成電壓不穩，甚至影響設備正常運轉

功率因數低：工作負載變化大，造成功率因數低，因而被電力公司罰款

台達解決方案：台達在現有的輪胎式起重機機電系統中，導入台達主動式前端AFE2000系列進行功因矯正以及電能回饋，由原來的整流回路向直流總線供電，改為由AFE2000向直流總線直接供電。系統啟動時，AFE2000會先進行自我檢測，並在通過後自動運作，切除原有的整流回路和制動單元；有能量回生時，AFE2000會自動將回生的電能經整流濾波及無功補償後回饋至電網。當AFE2000出現故障或檢修時，會發出指令自動切回原有系統，確保起重機正常運行。

台達主動式前端AFE2000系列特色功能：
◆回生能量回饋電網效率高達95%以上，節能效果明顯
◆滿載運行時，輸入側電流THD≦5%，功率因數高達99%以上
◆與變頻器搭配，可實現變頻調速系統的四象限運行，當馬達反轉回升或減速剎車運轉，馬達呈發電機模式，能量從馬達到變頻器，轉速為負，轉矩為正
◆即使在電網極不穩定的情況下，DC bus直流仍能維持電壓(或電流)恆定

改造效益：
可再生能源回生利用，節能省電費：
導入台達AFE2000系列後，取代傳統煞車電阻，將原本透過煞車電阻轉成熱能浪費掉的能源轉換成電能，回饋到電網中再利用，同時節省煞車電阻的保養和維護費用。（見圖一）

提升功率因數，降低諧波干擾：
降低諧污染（小於５％），提高功率因數，減少設備耗電量，為業主節省設備，同時達到環保效能。（見圖二）

橋式起重機改造

改造背景和問題點：橋式起重機主要由主吊、大車和小車組成，驅動變頻器大多採用直流總線供電來提高電源的利用率。然而，由於橋式起重系統工作時速度變化快，電力使用波動大，易產生大量諧波，造成系統中原有的無功補償電容組出現損壞情況，無法正常補償虛功功率，導致電壓波動劇烈，再加上大量的諧波注入電網系統中，容易導致設備因電壓不穩而無法正常運作，成為碼頭供電系統安全的重大隱患。

台達解決方案：台達橋式起重系統採用台達無功補償器SVG2000系列，進行高效無功補償和諧波抑制，完成整橋式起重系統電源治理，解決電力品質問題，確保系統電壓穩定，提昇設備穩定度和安全性。

台達主動無功補償器SVG2000系列特色功能：
◆可實現額定容性或是額定感性的無功補償，彈性應用於各種工況，保證額定容量內系統功率因數可達0.99
◆採用獨特的台達電源供電模組，覆蓋系統電壓應用範圍200V-480V，525V-690V
◆模組化設計如：風扇模組、功率模組、驅動模組、控制模組和電抗模組
◆採用７吋全彩65536色液晶人機介面
◆容量範圍：300kVAR/500kVAR

改造效益： 經使用測試後証明，導入台達SVG2000系列進行無功補償前，起重系統功率因數只有0.2，和規定的＞0.9相差甚遠，電力使用效率低，設備能耗高，容易因用電超過契約容量被電力公司罰款。另外主線電流諧波失真 (THD)更高達117.5%（此數值愈高表示諧波量愈多，低表示諧波量愈少），顯示諧波汙染問題嚴重，易導致設備運作異常，甚至發生線路走火等意外，嚴重影響現場設備安全性。導入SVG2000系列之後，成功將功率因數提升至0.99，高於標準值，電力使用效率高，有效降低能耗，免於被電力公司罰款，同時主線電流THD更大幅降至4.9%，使設備在運作中免於諧波干擾，有效解決電壓波動問題，提高用電品質及現場設備安全性，系統壽命更可延長至十年。(見圖三)

成功應用案例分享　　
　　　　　　　　
應用背景：目前大陸規模最大的鐵礦進口轉運的某港區，2010年貨物進出口量達到6.27億噸，超越上海一洋山港成為世界第一大港；集裝箱的出口量則高達1300.2萬標準箱，位居大陸第３，採用橋式起重系統，對於起重系統運行穩定度要求非常高，並希望同時達到節能的目標。

台達解決方案：台達針對此客戶之特殊需求，結合產品處和工程開發專業人員進行開發，並於今年（2013年）初成功在該港區導入台達專為港口橋吊起重系統設計的「大功率主動式前端AFE系列」，應用於橋式起重系統，供電和回饋功率要求達280kW，高於普通解決方案產品(200kW)。

改造效益：在本方案中，台達大功率AFE系列採用LCL瀘波器，降低諧波影響，確保電能回饋效率達30% 以上；另外，台達AFE系列同時具有回饋制動和電阻制動功能，且能夠依使用情況切換，並於變頻器總線連接處增設直流接觸器，確保系統穩定運作，不受衝擊，完全符合客戶需求。產品經過數月的運作和使用，台達大功率AFE系列產品展現優異的回饋效率和電源品質管理，為客戶提供高效、穩定、節能的解決方案和應用成果，是非常成功的實例。由於客戶在試用後滿意度非常高，因此追加訂購本套系統，更廣泛地應用在該港區的橋式起重系統中。