新能源船舶成航海新风尚

国内 2022-07-10 10:30:05
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本文转自:中国水运报

□ 全媒记者 陈珺 见习记者 石孟园 刘娴君

近年来,国内不少地区在新能源船舶领域布局,助力航运业绿色低碳发展。6月28日,2艘全电动商旅游船“利记”系列在武汉成功入列,船舶采用可充式锂电驱动系统;去年8月,首艘超级电容新能源车客渡船在南洞庭湖下水试航;2021年,首艘以高温甲醇燃料电池为动力的示范游船在佛山仙湖首航……一项项技术成果,折射出中国船舶业在改进动力上取得的一次次突破。

值此中国航海日来临之际,本报记者梳理了近10年来我国在新能源船舶方面的发展历程,采访了业内专家,为读者展现船舶业高质量发展图景。

技术迭代升级 硕果累累

从最早依靠船桨和风帆,到后来的煤炭和燃油,改进动力源一直是船舶业发展的重要课题。虽然现如今柴油仍是应用最广的船舶动力来源,但对于船舶新能源动力的探索从未停止。以液化天然气(LNG)、甲醇、氢、氨等为代表的低碳/零碳燃料已在国内有了不同程度的船用研究和实践,从燃料层面为航运温室气体减排提供了多种可能的方向。

以LNG燃料动力船为例。我国水运行业应用LNG燃料大概分为试点、改造、动力系统更新以及新建等几个阶段。“2010年8月,LNG—柴油双燃料动力改造船‘武拖302’成功试航,实现了LNG燃料在我国水运行业的首次应用。”中国船级社武汉规范研究所高级工程师石国政介绍。

我国的LNG动力船在初期通常将船舶原有柴油机进行现场改造,并配备相应的LNG燃料储存、供应、控制系统。但主流的实船改造方式未能充分发挥LNG燃料在降低NOx排放方面的优势,同时对于HC排放几乎未加控制。

“实船改造采用LNG动力系统更新成为当时我国内河LNG动力船普遍采用的方式,以长江江苏段和京杭运河LNG动力船为主。”石国政说。

后来,江苏和上海新建了一批LNG动力船。比较有代表性的船型有2013年在南京投入营运的LNG加注趸船“海港星01号”,这是全球第一艘LNG加注趸船;2022年2月投入营运的中远海运“远瑞洋”号,这是全球第一艘LNG动力VLCC;预计今年底投入营运的新奥“普陀”号LNG加注船,将是我国第一艘LNG加注船,LNG储罐容积8500方。

近期,我国还加快了微引燃双燃料机的研发和应用,已有发动机厂家(潍柴)研制成功,即将在实船应用。

除了LNG动力船,过去几年推进较快的还有电力船舶。目前内河电池动力应用船型有客船、渡船、公务船、干散货船等,电动船舶已然成为内河航运的“绿色风潮”。

2022年,长江流域最大载重吨位电动货船“船联1号”在南京首航;2021年,“金龙鱼号”“珠江公主号”“珠江王子号”3艘纯电动游船在珠江投入运营;2020年,国内首艘大型全电动商旅游船“君旅”号穿梭于武汉长江之上……截至目前,国内电动船舶已有将近300艘,包括纯电池动力船舶250多艘,其中大部分以内河旅游观光船为主。

尤为值得一提的是,我国目前正在建造氢燃料电池船舶“氢舟一号”,这是中国的第一艘氢燃料动力船舶,建成后将主要用于三峡库区及三峡大坝、葛洲坝之间交通、库区巡查、应急等工作。

政策法规引导 价值驱动

使用新能源动力,不仅需要制造商勇于创新,也离不开顶层设计的鼓励与保护,政策支持可拓宽新能源船舶的“成长”之路。

2020年6月4日,交通运输部关于印发《内河航运发展纲要》的通知明确提出:“要推广LNG节能环保船舶,探索发展纯电力、燃料电池等动力船舶,研究推进太阳能、风能、氢能等在行业的应用。”

近日,交通运输部发布《贯彻落实的实施意见》,明确提出要依托交通强国建设试点,有序开展纯电动、氢燃料电池船舶的试点,探索甲醇、氢、氨等新型动力船舶的应用,推动液化天然气动力船舶的应用。

而中国船级社(CCS)也在推进新能源船舶建设方面周密部署,不仅发布相关规范指南,为构建我国LNG水上应用标准体系奠定坚实基础,还为发展LNG燃料动力船舶提供了坚实的技术规范和标准体系,引领当下中国新能源船舶向“新”发展。

经过10余年的持续研发,CCS陆续发布了《天然气燃料动力船舶规范》《液化天然气燃料加注船舶规范》《船舶替代燃料应用指南》《纯电池动力船舶检验指南》等相关规范指南,已基本覆盖目前行业关注的 新能源动力,可满足内河、沿海以及国际航行船舶等不同层次客户的需要,有力支持了行业清洁能源发展需要。

今年7月1日,CCS《船舶应用甲醇/乙醇燃料指南》(2022)、《船舶应用氨燃料指南》(2022)、《船舶应用燃料电池发电装置指南》(2022)正式生效,使得清洁能源动力船舶有规可循,船舶安全性得到保障,并有助于推进船用新能源的应用和发展。

业内专家表示,新能源船舶发展的一个重要推动力还来自于航运的整个价值链。随着碳排放管理的推进,港口方为了促进替代燃料的基础设施建设,包括港口的岸电以及港口的LNG供应设施,也会一定程度上倒逼电动船和LNG船的建设。

转型发展新路 乘势而上

当前,我国新能源船舶在实际发展中仍存在诸多瓶颈,亟需突破,加快发展步伐。

清洁能源可获得性不足成为新能源船舶推广使用的首要问题。石国政介绍,部分清洁能源作为化工产品的规模化生产、储运和分销已经非常成熟,但产量远不能满足航运业所需的亿吨级消耗需求。

其次,清洁能源燃料使用存在风险。与常规燃油相比,LNG、甲醇、氨等清洁能源大多具有易燃易爆、生物毒性、材料兼容性等特点,部分燃料还需要低温甚至超低温储存。

“甲醇、氢、氨等清洁燃料用作船用燃料在国内外都刚起步,关键技术还处于研发或试点阶段,短时间内尚不具备在船舶上规模化商用条件。”石国政说。

此外,新能源船舶的经济性不足和对运营要求高也成为影响新能源船舶推广的原因。业内专家表示,主要因为新能源动力船建造和技术研发成本高,对安全要求高且投资回收期长导致建造成本增加;新能源船舶的船员需要接受专门的培训,但国内能组织此类培训的机构较少。

而新能源加注站建造成本高,建设审批程序繁琐,也导致目前加注站建设、审批和运营困难。

发展中遇到暂时性困难在所难免,这不会阻碍中国新能源船舶业澎湃的探索热情。

“虽然当前船用清洁燃料难以大规模推广使用,但随着未来绿色燃料制备技术和清洁燃料船舶应用技术的逐步成熟,绿色甲醇有更为优异的环保特性,预计将超过LNG成为最具竞争力的清洁燃料,并被大规模应用。”石国政在采访中谈及新能源船舶未来发展态势时表示。

近年来,在全球减碳背景下,航运业绿色发展路径逐渐指向新能源船舶,低碳、零碳排放船舶已经成为大势所趋。

“在航运业要想实现低碳减排,可以从能效减排、清洁能源、碳捕捉、利用和封存等方式和路径出发,但是为了实现我国‘双碳’目标,船舶使用清洁能源是必由之路。”石国政告诉记者。

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