“零排放船舶”是一個(gè)循序漸進(jìn)的發(fā)展概念，就如同自主船舶，需要從 “部分”到“完全/絕對(duì)”的演進(jìn)，這里的“部分”既可以是單船各項(xiàng)排放指標(biāo)的削減程度，也可以是船隊(duì)中船型批次實(shí)現(xiàn)零排放的先后次序。針對(duì)“零排放”技術(shù)，業(yè)界正關(guān)注和討論LNG、甲醇、LPG、生物質(zhì)燃料、太陽(yáng)能、氫氣、蓄電池及燃料電池等一系列動(dòng)力技術(shù)。其中，蓄電池技術(shù)作為一種完全零排放解決方案(不考慮供電來(lái)源)，已經(jīng)在海運(yùn)領(lǐng)域逐步推廣并初具市場(chǎng)規(guī)模(主要集中在歐洲)，是現(xiàn)階段能夠率先實(shí)現(xiàn)內(nèi)河及近海船舶零排放的唯一可行且有效的手段。

歐洲電池動(dòng)力船舶應(yīng)用初具規(guī)模

當(dāng)前，歐洲有超過(guò)50艘純電動(dòng)力船舶處于運(yùn)營(yíng)，其中最大電池容量為4.16MWh(鋰電池)，最小的容量為0.02MWh(因建于1998年，為鉛蓄電池，無(wú)參考價(jià)值)。而真正意義上的全球首艘大型純電動(dòng)力船舶“Ampere(安培)”號(hào)于2014年由挪威Fjellstrand船廠建造，電池容量為1.86MWh，船長(zhǎng)80米，能運(yùn)載120輛汽車和360名乘客，用于挪威Lavik與Oppedal兩座城鎮(zhèn)之間橫跨松恩峽灣的運(yùn)輸，每天共發(fā)34班，每班航行時(shí)間為20分鐘，在港期間只需10分鐘即可充滿。此外，知名的自主航行集裝箱貨船“YARA Birkeland”亦是純電動(dòng)力船。

表: 歐洲主要純電動(dòng)力船舶概況

除了純電動(dòng)力船舶外，一些船型較大的船舶正開(kāi)始采用柴電混合或LNG+電混合動(dòng)力技術(shù)，用以節(jié)省燃料消耗，降低廢氣排放量。例如，挪威探險(xiǎn)郵輪船東海達(dá)路德(Hurtigruten)先后訂造了兩艘混合動(dòng)力探險(xiǎn)郵輪，分別于2018年和2019年交付，以期減少20%的燃油消耗。據(jù)悉，挪威一艘額定載客能力400人的纖維板制雙體鋰電混合動(dòng)力渡輪，造價(jià)約1.4億挪威克朗，約合1.1億元人民幣。

圖  挪威船東Fjords 1運(yùn)營(yíng)的混電渡輪

目前，蓄電池技術(shù)(包括純電動(dòng)力和混合動(dòng)力)使用最多的船型為渡輪和游船，其次為近海小型運(yùn)輸船和各式作業(yè)船(如拖輪)。這些船型具有航線固定、航程短或?qū)﹄姵厝哂喽纫蟮偷奶攸c(diǎn)。從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)看，采用電池混合動(dòng)力的渡船大約能節(jié)省10%-30%的燃料成本，回報(bào)期為3-5年，而純電力驅(qū)動(dòng)渡輪能節(jié)省50%-80%的燃料成本。根據(jù)IDTechEx于2017年1月發(fā)布的一份較早的研究報(bào)告《2017-2027年電動(dòng)小艇與船舶》預(yù)測(cè)，2027年全球純電及混電動(dòng)力船艇市場(chǎng)將快速超過(guò)200億美元。

不可否認(rèn)，氫燃料電池相較于蓄電池具有能量密度高、續(xù)航里程長(zhǎng)、動(dòng)力補(bǔ)給時(shí)間短、重量輕、性能提升空間大等諸多優(yōu)點(diǎn)，是最理想的零排放解決方案，但從兩者的技術(shù)難度與成本來(lái)看，蓄電池技術(shù)難度相對(duì)較小，生產(chǎn)相對(duì)成熟，動(dòng)力源獲取成本相對(duì)較低，同時(shí)整個(gè)制造產(chǎn)業(yè)鏈完善，正處于規(guī)模效應(yīng)的擴(kuò)大階段，而氫燃料電池的關(guān)鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈基本處于空白狀態(tài)，且制造成本及加氫站建設(shè)成本等高昂。

總體而言，船舶依據(jù)船型大小和用途將逐步形成差異化的零排放技術(shù)方案。渡輪、游船、中小型探險(xiǎn)郵輪、近海及內(nèi)河運(yùn)輸貨船、海工支持船、漁場(chǎng)作業(yè)船等有望先行通過(guò)電池技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)尾氣大幅減排或零排放，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶或其他大型船舶則需依賴其他替代燃料技術(shù)實(shí)現(xiàn)零排放。2030年以前，蓄電池動(dòng)力技術(shù)將更為成熟，市場(chǎng)空間相對(duì)廣闊，而隨著燃料電池技術(shù)逐步成熟及配套設(shè)施逐漸完善，未來(lái)海運(yùn)行業(yè)將呈現(xiàn)燃料電池和蓄電池動(dòng)力船舶并存的局面。

國(guó)內(nèi)電池動(dòng)力船舶應(yīng)用推廣基礎(chǔ)條件逐步形成

參照新能源電動(dòng)汽車，除技術(shù)成熟度和安全性問(wèn)題外，電池動(dòng)力船舶能否批量推廣應(yīng)用還取決行業(yè)政策和基礎(chǔ)設(shè)施條件(充電設(shè)備)。

政策方面，交通運(yùn)輸部針對(duì)船舶排放設(shè)定了一系列減排目標(biāo)，對(duì)推廣船舶清潔能源利用具有較為積極的作用，例如《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》和《推進(jìn)珠江水運(yùn)綠色發(fā)展行動(dòng)方案(2018-2020年)》。不過(guò)，從內(nèi)容上看，這些文件更為關(guān)注LNG動(dòng)力和岸電技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)電池動(dòng)力船舶技術(shù)推廣作用有限。

相較而言，廣州和深圳等地方政府出臺(tái)的政策文件在推廣電池動(dòng)力船舶技術(shù)所發(fā)揮的作用更為直接。廣州市制定的《廣州港口船舶排放控制作戰(zhàn)方案(2018-2020年)》明確提出，在清潔能源應(yīng)用方面實(shí)現(xiàn)約5艘純電動(dòng)船舶或混合動(dòng)力客船投入運(yùn)營(yíng)；深圳市制定的《2018年“深圳藍(lán)”可持續(xù)行動(dòng)計(jì)劃》則提出，要在包括綠色港航在內(nèi)的“十大工程”中，推廣使用電動(dòng)港口工作船舶，并明確要在年底完成1艘電動(dòng)執(zhí)法船設(shè)計(jì)方案和新船的訂購(gòu)工作。據(jù)悉，目前該市還在積極研究相關(guān)的補(bǔ)貼政策，如通過(guò)老舊船更新補(bǔ)助等政策途徑，對(duì)電動(dòng)汽渡船改造項(xiàng)目提供補(bǔ)貼等，鼓勵(lì)船舶“零排放”。然而，一些從事船檢工作專家并不支持發(fā)展鋰電池船舶，認(rèn)為發(fā)生火災(zāi)時(shí)其更難被撲滅。

基礎(chǔ)設(shè)施條件方面，目前我國(guó)還沒(méi)有專門(mén)針對(duì)大容量電動(dòng)船舶的充電設(shè)施，但李小鵬部長(zhǎng)在2019年交通運(yùn)輸部工作會(huì)議講話中提到，2018年全國(guó)建成岸電設(shè)備2400余套。盡管這些設(shè)備用于靠泊期間的船舶電力供應(yīng)，但也為電池動(dòng)力船舶獲取電力提供了較好的硬件基礎(chǔ)，可以通過(guò)后期技術(shù)升級(jí)、改造或添置充電設(shè)施實(shí)現(xiàn)充電目的。隨著岸電要求的執(zhí)行，特別是《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》對(duì)岸電使用的明確規(guī)定，全國(guó)岸電設(shè)施配套規(guī)模和區(qū)域有望進(jìn)一步擴(kuò)大。

參考汽車行業(yè)，2019年3月5日海南省正式對(duì)外發(fā)布《海南省清潔能源汽車發(fā)展規(guī)劃》，明確海南將分領(lǐng)域、分階段加快推廣清潔能源汽車，2030年起全省全面禁止銷售燃油汽車，將建成國(guó)際首創(chuàng)的清潔能源汽車生態(tài)島，開(kāi)放、共享的清潔能源汽車示范島。預(yù)計(jì)，我國(guó)船舶環(huán)保要求也會(huì)采用“試點(diǎn)-區(qū)域-全國(guó)”的升級(jí)方式，傳統(tǒng)內(nèi)河及近海燃油船舶有望逐步淘汰，未來(lái)會(huì)有更多岸電、充電設(shè)施集中投放在珠三角(粵港澳大灣區(qū))、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和環(huán)渤海灣以及海南地區(qū)，這為電池技術(shù)在船舶領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了重要基礎(chǔ)條件。

抓住市場(chǎng)機(jī)遇發(fā)展電池動(dòng)力船舶

2019年全國(guó)交通運(yùn)輸工作會(huì)議明確，2019年將加快新能源和清潔能源車船推廣應(yīng)用，加快推動(dòng)船舶靠港使用岸電，著力提升岸電設(shè)施利用率。與此同時(shí)，有消息稱交通運(yùn)輸部和工信部擬研究開(kāi)展內(nèi)河船升級(jí)更新工作。

我國(guó)擁有沿海船舶約1.03萬(wàn)艘、內(nèi)河船舶計(jì)約13.2萬(wàn)艘。根據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布的《2018年水路運(yùn)輸市場(chǎng)發(fā)展情況和2019年市場(chǎng)展望》，截至2018年底，全國(guó)共擁有沿海省際萬(wàn)噸以上干散貨船1832艘、6247.56萬(wàn)載重噸，平均船齡10.09年，其中，老舊船舶(船齡18年以上)和特檢船舶(船齡28年以上)分別有190艘、36艘，占總艘數(shù)的10.37%和1.97%；沿海省際運(yùn)輸油船(含原油船、成品油船，不含油品、化學(xué)品兩用船)1296艘、1024.34萬(wàn)載重噸，平均船齡9.76年，其中，老舊船舶(船齡12年以上)和特檢船舶(船齡26年以上)分別有448艘、11艘，占總艘數(shù)的34.57%和0.85%；沿海省際液化氣船共72艘、24.79萬(wàn)載重噸，平均船齡11.30年，其中，老舊船(船齡12年以上)和特檢船(船齡26年以上)分別有19艘、3艘，占總艘數(shù)的26.39%和4.17%；沿海省際化學(xué)品船(含油品、化學(xué)品兩用船)288艘、112.90萬(wàn)載重噸，平均船齡10.01年，其中，老舊船舶(船齡12年以上)和特檢船(船齡26年以上)分別有107艘、2艘，占總艘數(shù)的37.15%和0.69%；沿海省際運(yùn)輸700TEU以上集裝箱船共計(jì)252艘、71.6萬(wàn)TEU，平均船齡9.63年，其中,老舊船舶(船齡20年以上)有27艘，占總艘數(shù)的10.71%，沒(méi)有特檢船舶(船齡29年以上)；渤海灣省際客滾船舶運(yùn)力23艘、32340客位、3442車位，瓊州海峽省際客滾船舶運(yùn)力58艘、51024客位、2781車位(船齡無(wú)統(tǒng)計(jì))。如果考慮其他類型沿海小型船和內(nèi)河船，則船舶老齡化問(wèn)題更為明顯，淘汰、升級(jí)需求將更為明確，這為蓄電池技術(shù)推廣提供了較好的市場(chǎng)基礎(chǔ)。

目前，我國(guó)已經(jīng)有電動(dòng)船舶項(xiàng)目的初步嘗試。如廣船國(guó)際有限公司建造的2000噸級(jí)電動(dòng)自卸船，整船電池容量約為2.4MWh，滿載情況下可續(xù)航80公里；上海瑞華集團(tuán)改造的500噸級(jí)純電動(dòng)貨船，充滿1次可航行50個(gè)小時(shí)，航程可達(dá)500公里；長(zhǎng)江船舶設(shè)計(jì)院接獲的純電池動(dòng)力客船設(shè)計(jì)項(xiàng)目，該船總長(zhǎng)100m，主要用于旅游航線；上海復(fù)興船務(wù)和711所共同打造了國(guó)內(nèi)首制柴電混合動(dòng)力拖輪。

為把握市場(chǎng)機(jī)遇，推動(dòng)電池船高質(zhì)量發(fā)展，助力打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，船舶行業(yè)首先應(yīng)聚焦技術(shù)本身，關(guān)注船舶純電和混電技術(shù)在渡輪、中小型郵船、觀光船(內(nèi)河、湖泊)、江海貨運(yùn)船及工作船上的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的高能源密度、高使用壽命、大容量電池組及配套電池動(dòng)力系統(tǒng)，開(kāi)展安全性的試驗(yàn)，提升其安全水平，研究新船和現(xiàn)有船舶的設(shè)計(jì)和施工方案，提供有關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)。第二，要發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化作用，針對(duì)船舶電池系統(tǒng)和充電設(shè)施，一方面形成船舶動(dòng)力蓄電池安全、性能方面的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范動(dòng)力蓄電池在船舶上的應(yīng)用，另一方面形成岸基充電設(shè)施、船舶充電設(shè)施、靠泊設(shè)施等配套標(biāo)準(zhǔn)，解決動(dòng)力蓄電池在水運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用問(wèn)題。第三，逐步推動(dòng)政策銜接，將電池動(dòng)力船舶作為新能源項(xiàng)目融入京津冀、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、粵港澳大灣區(qū)、海南、白洋淀等區(qū)域政策、規(guī)劃以及有關(guān)行動(dòng)計(jì)劃等文件，謀劃試點(diǎn)項(xiàng)目，推動(dòng)相關(guān)補(bǔ)貼政策制定和落地，形成規(guī)模效應(yīng)。

（中國(guó)船檢）