「碳案」是 36 碳围绕“双碳与ESG”推出的案例解读栏目。我们希望解决“碳中和”领域的信息不对称。通过对企业节能减碳、绿色环保、社会责任等代表项目的一线走访，记录“优等生”的减碳成果，回答“谁在做、怎么做”的问题。
「碳案」第七期，我们来到位于渤海湾畔的天津港，这座老港口历经更迭之后，如今在数字化、绿色化转型中再焕新生。其中，天津港C段智能化集装箱码头更是成为全球首个“智慧零碳”码头，实现了100%绿电供应。码头上的自动化岸桥、智能水平运输机器人、自动化场桥等设施在这里开启高效运转模式。
港口是一个存在了上千年的古老行业，当前中国的港口领跑全球，但传统码头的现代化转型需要更全面的举措。这座聪明又绿色的现代码头，是如何诞生和运行的？请跟随36碳的脚步一探究竟。
文 | 吕雅宁
编辑 | 苏建勋
看一个港口城市的贸易发展如何，只要在码头走一圈就知道。
这句话不无道理，码头向来是经济走向的“晴雨表”。18世纪，英国伦敦的泰晤士河就被诗人描绘成“银色的洪流”：河流上各路贸易往来，连接起的的船坞、码头和工厂，如流水般的钱币穿过伦敦的心脏，一度让英国在工业革命中迅速崛起成为世界大国。
18世纪至今，港口行业在数百年间经历了巨大变迁，从传统人工逐渐走向全流程自动化。如今的双碳转型浪潮之下，这个古老的、高耗能、高碳排的行业，更有极大的提升空间。
天津，同样是一座依海而生、因港而兴的城市。今天的天津港，处于京津冀城市群和环渤海经济圈的交汇点之上，成为中国北方重要的综合性港口和对外贸易口岸，是织密航线向远洋航线、陆向海铁联运网络的重要枢纽。
其中，位于天津港北疆港区的C段智能化集装箱码头（以下简称“C段码头”） 是天津港新建设的智能化码头，从开工建设到投产运营，仅用时1年零9个月，创造了港口建设史上的速度记录，更在绿色发展方面成为全球首个“智慧零碳”码头。
和很多场景类似，一个港口能否实现绿色转型，关键要看碳排放强度数据。按常理来讲，港口的吞吐量和能耗是成正比关系的：巨大的吞吐量背后，往往伴随高额的碳排放量和碳排放强度。
但天津港有些不同，吞吐量不断上升的同时，碳排放强度却在不断降低。
数据显示，十年来，天津港的吞吐量连创新高，货物吞吐量上升12%，集装箱吞吐量增长64%，而碳排放强度下降了16%。
“天津港是一家披着码头外衣的高科技公司。”天津港集团副总裁杨杰敏这样形容。
天津港C段码头。图片来源：受访者提供
从投运之日起，就实现零碳运营
传统港口行业是碳排放大户之一。尽管络绎不绝的船舶带来货物和收益，但背后的环境代价也是巨大的。
若几年前来到天津港，常能见到烟尘滚滚的景象。特别是在雾霾天里，一股很浓重的柴油味弥漫在周边。即使是港口的海风，也很难将这股味道吹散。
港口行业的碳排放主要源于在装卸生产、辅助生产和附属生产过程中消耗的燃油和电力。大型码头的日常装卸作业中使用的岸桥、场桥，散货用的门机等港口装卸设备耗电量都很高，往来运送货物的运输车辆更是能耗大户，全都需要依靠柴油提供动力。
对于一个高耗能行业来说，实现绿色脱碳犹如巨轮转身。但抽丝剥茧之后，往往离不开两大降碳逻辑：从能源的供给侧和消费侧两方面同时下手。
2019年12月28日，天津港C段智能化集装箱码头开工建设。这是天津港集团打造的2.0版自动化集装箱码头：在自动化建设的要求上，更加入绿色、零碳的建设目标。这意味着从码头的整个能源系统建设层面，都和传统码头的建设策略有所差异。
在能源供给侧，天津港C段智能化集装箱码头通过一系列绿色发电技术，代替传统火电；并打造“风光储荷一体化”的智慧绿色能源系统，为零碳运营的目标铺路。
如今在码头上可以看到，与各色集装箱、庞大岸桥、场桥相伴的，还有不远处两台徐徐运转着的风力发电机。C段码头还利用1.6万平方米的屋顶规划1400KWp屋顶分布式光伏，构成全国港口单体装机容量最大的光伏电站。
C段码头利用码头内的绿化带、建筑屋面等空间，将地源热泵、光伏、风电项目与码头的运营有机融合起来。
风机树立在天津港C段码头沿岸。图片来源：视觉中国
历经21个月建设之后，C段码头在2021年10月17日正式投运。从那天起，无论是生产需求还是办公用电需求，码头的年能耗量已实现百分之百清洁能源，百分之百自给自足。
据统计，目前天津港已投产风力、光伏发电系统的装机容量达到2.8万千瓦，年发绿电近6000万千瓦时，这意味着港口每年可节约标准煤约1.8万吨，年减少二氧化碳排放5万余吨，相当于植树14万棵。
C段码头的零碳场景不仅限于此。
在能源消耗侧，C段码头也在不断优化港口的用能结构，包括水平运输车辆的升级，智能水平运输机器人（Artificial Intelligence Robot of Transportation，ART）、电动集卡替代传统柴油集卡等措施。2022年初，氢燃料电池集卡也在天津港投入生产运营，成为清洁能源车队中的一员。在储能方面，C段码头在场内实现储能电站与电动集卡充电站的一体化，用风光绿电给电池箱完成充电，多余电量按需求响应电网，一套零碳化的生产场景就此实现闭环。
天津港集团副总裁杨杰敏谈到，特别是在码头的工况场景下，运输车辆的启停动作更加频繁，传统燃油集卡会产生更高的油耗。如今，集装箱码头装卸作业全流程都是零碳排放的。
清洁能源车队相比同等运力的燃油集卡，单机每百公里减少的燃油消耗达到约50千克。整个车队运行一个月，将减少燃油消耗279吨。
此外，岸基供电（以下简称“岸电”）的推广也不断提速。过去，船舶在停靠码头期间，要采用柴油发电来满足船上的电力需求。但使用岸电后，它能直接对客轮、货轮、集装箱巨轮进行供电，船舶停泊时的发电机噪音、污染等大大降低，一改昔日船舶靠岸装卸时，黑烟滚滚的场景。
目前天津港港口已实现生产泊位岸电全覆盖，自有船舶岸电和低硫油使用率已达到100%。
在绿电供应、消费之外，“零碳港口”实则蕴涵着更广的内涵：“绿色”这一目标背后是对能源效率提出更高的要求，需要一套更加智能、科学的能源管理方案，这也就凸显出智慧技术的重要性。
因此，一个绿色港口，往往是依托现代科技建设起来的“聪明港口”。
5G和数字化加持，港口更聪明
在所有自动化码头的作业工艺中，水平运输、岸桥、堆场依然是所有调度的核心。不过C段码头的工作场景，和传统码头相比有些不一样。
冯旭，C段码头场桥远程操控员团队中的一员。
同样是负责从货船到堆场之间的集装箱装卸运输，冯旭并未出现在狭窄的堆场线路中，而是坐在智控中心室内的6块屏幕前，用操纵杆遥控着远处的大型设备。
传统码头的的高空作业环境中，司机往往要在离地几十米的高空，在驾驶室内靠人工操控完成集装箱的吊装工作，并忍受扬尘、噪音、油污的侵袭。
因此，行业中流传着“三个40”的说法：40米高空的工作环境，40公里的通勤距离，40岁不得不换岗的工作强度。
在传统港口，吞吐量越大，需要的岸桥/场桥司机也越多。由于职业特性和较长的培养周期，这个行业更面临招工难的问题。
为提升港口运营效率，自动化、数字化转型也成为必然之举。
“传统的场桥司机，属于高强度、高体力的职业。以前这个职业是没有女性参与的。C段码头建成投运之后，随着工作环境的改变，公司招收了一批女性操控员。这也为我们提供了更广泛的就业选择。”冯旭向36碳表示。
冯旭在智控中心远程操作集装箱装卸工作。图片来源：受访者提供
苑博是一名“老港口人”，如今他也成了港口数字化转型的亲历者。
“过去，我们每天都会穿着笨重的工作服，爬到几十米高的场桥驾驶室内作业。但在C段码头，经过自动化改造的场桥装置能够实现远程智能操控，码头调度和操作工作都可以在几百米外的智控中心完成，工作环境更加安全、舒适。”苑博谈到。
场桥司机工作方式的变化，是天津港C段码头实现智慧化变革的一个缩影。
如今，从天津港七彩廊桥远眺，12台远控岸桥、42台自动化场桥、76辆智能水平运输机器人（ART）在C段码头上井然有序地协同运行。
拿智能水平运输机器人来说，他们在装船、卸船、转运的水平运输系统中承担了重要的“搬运工”角色。从外观来看，这些不分车头和车尾的“机器人”类似一个平板，可以双向行驶，并搭载L4级无人驾驶技术，成为智能水平运输系统。
在北斗导航卫星系统的支持下，运输机器人被引导到智能解锁站以解锁集装箱，再沿着实时计算的最佳行驶路线到达堆场，实现流程的全自动化。
智慧型引导运输车（ART）。图片来源：受访者提供
当然，在港口的数字化转型背后，必然离不开一笔经济账。
天津港集团副总裁杨杰敏告诉36碳，天津港C段智能化集装箱码头总投资52亿元人民币，具有三个泊位，1200米岸线，这个投资规模和传统集装箱码头基本相当，其中信息技术与设备自动化技术的投资约占10%。
以码头作业效率为例，2022年，C段码头最高的船舶平均作业效率达到36自然箱每小时，单桥吊的平均运行效率提高了20%，同时，单箱的综合能耗降低20%。
值得一提的是，这也是5G+L4级自动驾驶的全新技术方案首次在港口这种半开放的场景大规模商业化落地。
“港口作为世界海运的桥梁和纽带，连接着全球贸易与供应市场，一个更加高效、智能的港口在全球供应链之中愈发重要。”作为天津港数字化转型合作方，华为公路水运口岸智慧化军团CTO岳坤表示。如今，天津港C段智能化集装箱码头已稳定商用一年，这说明中国的5G、L4自动驾驶技术已经在行业真正用起来，并带来切实的商业与社会价值，是整体的产业进步。
