方兴未艾方兴未艾 电动船舶方兴未艾 规模推广未来可期

6月13日,首届电动船舶创新发展研讨会在福建宁德召开。

绿色环保是船舶产业发展的永恒主题,开拓创新是船舶产业发展的不竭动力。6月13日,首届电动船舶创新发展研讨会在福建宁德召开,这是船舶行业首次召开以电动船舶为专题的研讨会。相关行业协会、造船及配套企业、科研院所、航运公司及高校的130余名专家学者齐聚一堂,共同探讨电动船舶的关键技术、标准法规等问题,为促进电动船舶规模发展献计献策。

近年来,随着全球海事环保标准和要求不断提高,锂电池作为清洁能源,已成为船舶动力行业的热点之一。目前,我国电动船舶技术发展迅速,并已取得了一定成绩——今年1月,全球首艘2000吨级纯电动船在广州交付,填补了世界同吨位级内河双电驱动散货船的市场空白。但是,从市场规模来看,我国电动船舶的广泛应用亟待突破诸多瓶颈,还有很长的路要走。

关键技术取得突破

作为绿色、环保型船舶,与液化天然气(LNG)动力船一样,电动船舶也成为了市场的“新宠”。众所周知,传统以柴油机作为动力系统的船舶,在航行过程中会产生大量的废弃物排放污染,而电动船舶凭借零排放、低噪音的优势,更能顺应航运业节能减排的要求。

近十年来,全球电动船舶交付量也出现大幅增长。中国船舶工业经济与市场研究中心相关统计显示,2008年以来,随着欧盟、国际海事组织(IMO)等船舶排放新法规的实施,船舶电池、混合动力技术的不断成熟,每年都有电动船舶交付,且交付数量呈上升趋势,预期在2020年之后会有更多订单浮现。而在2008年之前,全球只有零星的电动船舶交付。

经过多年的发展,全球电动船舶技术也不断实现突破,为其市场推广奠定了基础。据杭州现代船舶设计研究有限公司董事长黄佳林介绍,目前国内外已在锂离子电池储能系统的关键技术上取得了重大突破,船舶的电力系统组网技术、船舶电力推进技术、大功率电力并网技术等技术也相继获得了大量研究成果。

此外,基于安全性和经济性考虑,磷酸铁锂动力电池管理系统等发展迅速,充放电倍率的提高使船舶启动加速及动力操控性更好,已经具备了进行实船推广应用的技术条件。

广船国际建造的2000吨级新能源电动自卸船

以中国船舶工业集团有限公司所属广船国际有限公司建造的2000吨级纯电动自卸船为例,该船是全球首艘完工交付的千吨级纯电动船,船上安装有重达26吨的超级电容 超大功率锂电池,整船电池容量约为2400千瓦时,利用货物装卸约2小时的时间即可完成充电。在设计建造过程中,相关企业突破了大容量新能源电动船舶设计、岸电接驳及快速充电系统的成套技术难题,使得该船性能达到全球领先水平。

“国外纯电动船舶发展比较早,其中挪威是全球运营大型电动船舶最多的国家。相较于国外,我国纯电动船舶发展起步晚、市场规模也还不够大,但发展速度快、应用船型广,主要船型为客船、渡船、公务船和散货船等;电池容量也远超国外,在建的三峡客船电池设计容量已达到7500千瓦时。”交通运输部水运科学研究院船舶运输技术研究中心主任纪永波介绍说。

据了解,我国电动船舶应用领域主要为长江、珠江等内河货船,沿江沿海的城市渡船、观光船以及港口拖船市场。目前,我国内河船舶约有13万艘,仅长江和京杭运河的内船舶总数超过6万艘,相较之下,电动船舶的数量微乎其微——已建造的内河电动船舶仅20余艘。

规模推广难题待解

电动船舶在内河船舶市场所占比重较小,与其规模推广应用面临的诸多难题密切相关。

“在经济性方面,由于电池造价高,导致船舶建造初始投入大;船用锂电池寿命为10年,而船舶寿命周期通常为30年,期间更换电池成本比较高;供电设施初始建设投资较大,运营维护成本高。在技术方面,锚地跨船供电技术安全面临挑战,江中抛锚自泊的船舶提供电力供应的技术难度比较大。此外,还存在现有岸电设施容量不足、电制不同、设备兼容性不足等问题。”纪永波说。

产品及技术标准不统一,也限制着电动船舶产业的发展。中国船舶重工集团有限公司科技部主任助理洪智超指出,电动汽车发展多年来充电桩存在各种各样的标准,直至2018年国家相关部门才发布了新修订的电动汽车充电接口及通信协议5项国家标准,而在电动船舶领域,至今没有确立充电设备形式标准,现有纯电动船舶的充电设备仍是“一船一策”。

针对这些问题,业界专家也提出了诸多建议和对策。“要在提高电池性能、降低价格,提高能量密度并兼顾环保、安全性方面下工夫;更新船舶设计、建造技术,鼓励多种锂电池技术并存,可以优先发展经济型的混合电推系统,有利于快速形成电池船舶市场规模,提振行业信心;加大岸电建设力度,扩大规模,并且建立统一的充电形式,在有条件的情况下可以发展无线充电技术,并积极探索一些新的模式,比如岸基电网等,并在内河上进行大规模推广,将给内河运输带来巨大变革。

”洪智超认为,此外,还要强化运用市场机制,重点对城市渡船、观光船、内河船舶进行推广,特别要关注观光船市场。“目前人们对旅游体验的要求越来越高,传统观光船噪音大、游客体验差,无论是环保需求还是运营场景,都非常适合推广电动船舶。”他说。

针对提高电动船的经济性,杭州现代船舶设计研究有限公司董事长黄佳林指出,可以在提高船舶载货量、减少船舶航行能耗方面优化设计;根据不同航道合理配置充电设施,也可以通过减少船舶电池的装船数量、降低电池成本,从而使得电动船舶更经济。

“正如新能源汽车一样,推动电动船舶规模应用,也要积极争取国家政策的支持。”纪永波认为,推动电动船舶的规模化发展,还要推动国有企业优先发展纯电动船舶,在行业起到示范引领作用;加强产学研合作,加速技术成果转化,推动行业标准体系的完善。

在制定电动船舶相关行业标准方面,中船集团所属中国船舶工业综合技术经济研究院副院长李强认为,随着未来电动船舶的发展,在电动船舶的基础通用、总体设计、电池安全、性能评估、试验及测试、运营管理及维护等方面将产生一系列新的标准需求。

因此,要基于我国电动船舶的发展现状,成体系、分步骤地开展电动船舶标准研制,形成一批关键技术标准,为我国电动船舶核心技术攻关、系统设备研制、实船应用等提供全方位标准化技术支撑与保障,引领电动船舶产业发展。

动力电池企业抢滩布局

动力电池是电动船舶最为核心的配套设备。从国际来看,目前全球最大的电动船舶电池供应商为加拿大Corvus Energy公司,其占有44%以上的市场份额,基本处于垄断地位。该公司研制的锂聚合物电池模块已经获得DNV GL、英国劳氏船级社(LR)、美国船级社(ABS)三大船级社的认证;参与的船舶项目有140余个,总安装功率达100兆瓦时。

“国内电动船舶产业目前正处于快速起步发展阶段,进入船用动力电池领域的成熟供应商也不多。”据广船国际机电设计部副部长王光宏介绍,该公司建造的全球首艘2000吨级纯电动船的动力电池等核心零部件由上海瑞华(集团)有限公司提供。

面对发展迅速、前景广阔的电动船舶市场,除了上海瑞华,宁德时代新能源科技股份有限公司、比亚迪股份有限公司等新能源企业纷纷进军电动船舶领域,积极抢滩布局、抢占先机,这将给电动船舶产业发展提供有力支撑,而船舶电动化也将助力这些企业打开新市场。

据了解,作为全球规模最大、技术领先的动力电池企业,宁德时代正瞄准电动船舶领域,全力拓宽市场。今年1月,宁德时代与中国船级社(CCS)武汉规范研究所签署战略合作协议,将在推动电池系统船舶技术标准研究和水上应用,加速相关电池产品的认可和检验等方面与CCS开展合作。

“磷酸铁锂电池以其高安全性、长寿命、低成本、性能均衡等优势,成为现阶段船舶动力电池的最优选择。”宁德时代副总裁吴凯介绍说,该公司已攻克了船用电池在安全性、续航能力、使用寿命等方面的技术难题,其电池产品已实现实船应用——配套长江第一艘改装纯电动公务船“海巡12909”号。

目前,宁德时代正在推进观光游船、集装箱船、拖船、客渡船、游艇等多个电动船舶项目。此外,在首届电动船舶创新发展会议上,宁德时代还与几家科研院所、知名航运公司签署了合作意向协议,共同推进连云港纯电力拖船研发项目、船用动力锂电池相关项目等。

电动船舶是船舶智能化、绿色化发展的必然产物,也是船舶行业实现节能减排和转型升级的重要路径。目前,推动电动船舶及相关配套设备发展已被列入我国《船舶配套产业能力提升行动计划(2016~2020)》和《船舶工业深化结构调整加快转型升级行动计划(2016~2020年)》。

业界专家一致认为,我国发展电动船舶具备得天独厚的技术和产业优势,在政府、造船及配套企业、设计院所及高校等多方的协同努力下,电动船舶的规模推广应用指日可待,必将在建设绿色水上交通和发展智能航运中起到积极作用。