10月11日,國(guó)內(nèi)首艘氫燃料電池動(dòng)力船“三峽氫舟1號(hào)”在宜昌游客中心完成首航,這是國(guó)內(nèi)氫燃料電池技術(shù)在內(nèi)河船舶應(yīng)用實(shí)現(xiàn)零的突破,對(duì)推動(dòng)“氫化長(zhǎng)江”進(jìn)程、加快內(nèi)河航運(yùn)綠色低碳發(fā)展具有示范意義,也表明了燃料電池在船舶領(lǐng)域滲透加速。
相比傳統(tǒng)船舶動(dòng)力系統(tǒng),氫燃料電池船舶同時(shí)具備能源高效利用、零排放、船舶舒適度的優(yōu)點(diǎn),發(fā)展前景廣闊。
除“三峽氫舟1號(hào)”首航外,此前也國(guó)內(nèi)多個(gè)氫燃料電池船舶也取得突破性進(jìn)展。
4月“西海新源1號(hào)”在江西省九江市成功合攏;6月,湖南省首艘氫燃料電池動(dòng)力小型船舶“氫能源1號(hào)”在湘陰縣下水試驗(yàn)成功;9月20日,我國(guó)首艘20.5米氫燃料電池海上交通船——“蠡湖未來(lái)”號(hào)建造開工儀式在遼寧省大連市成功舉行。
有數(shù)據(jù)顯示,船舶行業(yè)每年的碳排放量達(dá)到11.2億噸以上,占世界二氧化碳排放總量的4.5%,隨著減碳的力度不斷加大,中國(guó)船級(jí)社對(duì)四種不同情形下國(guó)內(nèi)船舶二氧化碳排放量進(jìn)行了測(cè)算了,使用液化天然氣燃料(LNG)在2035年之前無(wú)法實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,而綜合使用LNG和零碳燃料有望在2028年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。在“雙碳”目標(biāo)下,船舶燃料低碳化/零碳化是實(shí)現(xiàn)減碳的最終途徑。
雖然起步較晚,但在政策驅(qū)動(dòng)、技術(shù)突破以及內(nèi)河船舶減碳的要求下,氫燃料電池船舶研究正持續(xù)推進(jìn)。
政策驅(qū)動(dòng)
我國(guó)氫燃料電池船舶發(fā)展獲得了國(guó)家政策支持。
2020年6月,國(guó)家交通運(yùn)輸部頒布《內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展綱要》,明確提出發(fā)展燃料電池船舶,并推進(jìn)氫能在海運(yùn)業(yè)的應(yīng)用;今年4月,交通運(yùn)輸部發(fā)布《關(guān)于創(chuàng)新海事服務(wù)支持全面深化前海深港現(xiàn)代服務(wù)業(yè)合作區(qū)改革開放的意見(jiàn)》中提到:支持開展氫燃料、鋰電池等清潔能源和新能源動(dòng)力船舶的示范應(yīng)用,推進(jìn)船舶靠港按規(guī)定使用岸電,促進(jìn)船舶節(jié)能減排。
此外,各地方也出臺(tái)相關(guān)政策推動(dòng)氫燃料電池船舶的發(fā)展。
2019年,佛山市發(fā)布《佛山市高明區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,提出要適度推進(jìn)氫燃料電池船舶的推廣示范;2020年,舟山市發(fā)布《加快培育舟山市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》,提出以船舶、海洋運(yùn)輸、港口物流等海洋氫能示范應(yīng)用為特色,探索打造氫能海上供應(yīng)鏈;今年6月,福建省在《全面推進(jìn)“電動(dòng)福建”建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)(2023—2025年)》中對(duì)氫船給出單船補(bǔ)助最高1500萬(wàn)元的政策支持;10月,山東省煙臺(tái)市人民政府印發(fā)《煙臺(tái)市氫能產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2022-2030年)》,其中明確發(fā)展目標(biāo)提出到2030年,全市燃料電池船舶保有量達(dá)到30艘以上的目標(biāo)。
標(biāo)準(zhǔn)建立
2022年6月以來(lái),中國(guó)船級(jí)社相繼發(fā)布了《船舶應(yīng)用燃料電池發(fā)電裝置指南》(2022)、《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》(2023)等系列氫能的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。交通運(yùn)輸部海事局也發(fā)布了《氫燃料電池動(dòng)力船舶技術(shù)與檢驗(yàn)暫行規(guī)則(2022)》,保障氫燃料電池在船舶上安全可靠使用,推動(dòng)氫能在船舶上的應(yīng)用。
技術(shù)突破
氫能船舶技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)部分突破,可滿足部分場(chǎng)景需求。尤其功率方面,目前燃料電池單臺(tái)功率最大已突破300 kW,使用數(shù)臺(tái)組成動(dòng)力系統(tǒng)已經(jīng)可以突破MW級(jí)別,基本滿足內(nèi)河5000載重噸左右船舶動(dòng)力需求,如“FPS Waal”燃料電池集裝箱船系統(tǒng)總功率達(dá)到1.2 MW,由6個(gè)200 kW燃料電池模塊組成。
總體來(lái)看,目前船用燃料電池功率不高,遠(yuǎn)洋航運(yùn)低碳燃料替代方案依舊以LNG、甲醇為主。但目前內(nèi)河減碳應(yīng)用場(chǎng)景中,氫能有著先發(fā)優(yōu)勢(shì),3000載重噸級(jí)以上的船舶多使用LNG替代,但LNG燃料替代傳統(tǒng)重油燃料減碳潛力僅在20%左右,而氫燃料電池已有3000載重噸級(jí)以上的船舶改造項(xiàng)目,如歐洲“FPS Waal”貨船,我國(guó)武漢大學(xué)淺吃水實(shí)驗(yàn)室也在加緊研制一條3000噸級(jí)、全航程使用氫燃料動(dòng)力的新能源多用途船舶。
2023年在營(yíng)船舶動(dòng)力方案對(duì)比(資料來(lái)源:能景研究)
隨著國(guó)內(nèi)外航運(yùn)減碳政策的落地,綠色船舶也將迎來(lái)快速發(fā)展期,目前世界各國(guó)同步開展氫燃料、氨燃料、生物燃料以及LNG等不同能源在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用研究,而氫能相比于其他能源,因其能量轉(zhuǎn)換效率高、零排放、無(wú)污染等特點(diǎn)成為船舶綠色轉(zhuǎn)型的重要方案。