純電動(dòng)船風(fēng)起云涌又一造船高地待搶占

呂龍德 熊瑩

緊隨2023年1月1日強(qiáng)制性減排規(guī)定EEXI和CII正式實(shí)施生效，國(guó)際海事組織于今年7月召開海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第80屆會(huì)議，IMO2023年船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略獲通過。該戰(zhàn)略設(shè)立了兩個(gè)階段性的核查指標(biāo)：到2030年，國(guó)際航運(yùn)溫室氣體年排放總量比2008年至少下降20%，力爭(zhēng)下降30%；到2040年，國(guó)際航運(yùn)溫室氣體年排放總量比2008年至少下降70%，力爭(zhēng)下降80%。航運(yùn)業(yè)脫碳減排的決心越來越大，環(huán)保要求也越來越嚴(yán)苛。在這種背景下，打造新能源船舶已成為航運(yùn)造船界實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有力抓手。目前，新能源船舶的動(dòng)力解決方案包括LNG 、LPG 、甲醇、氨、氫等燃料和純電池等。在這些技術(shù)路線中，由于電池技術(shù)不斷發(fā)展并在汽車行業(yè)獲得成功，船舶純電動(dòng)化日益升溫，純電動(dòng)船在全球迅速興起，并得到推廣應(yīng)用，成為航運(yùn)造船業(yè)的一道風(fēng)景線。造船企業(yè)將在這場(chǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的海事變革中迎來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

純電動(dòng)船在“雙碳”驅(qū)動(dòng)下成為航運(yùn)“新寵”

純電動(dòng)船是電動(dòng)船的一種，是將蓄電池的電能通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成推進(jìn)器上機(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)船體前進(jìn)的船舶，蓄電池類型主要包括磷酸鐵鋰電池、鉛酸電池和鎳氫電池等。目前，磷酸鐵鋰電池應(yīng)用最多。純電動(dòng)船不配置內(nèi)燃機(jī)，所有能量來自電池，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、節(jié)能性好。純電動(dòng)船舶較燃油動(dòng)力船舶的節(jié)能性更佳，如純電動(dòng)拖輪使用30年時(shí)，每年可節(jié)約能源消耗相當(dāng)于300噸左右燃油。2、操縱性好。純電動(dòng)船舶的推進(jìn)器一般采用全回轉(zhuǎn)螺旋槳，在正反轉(zhuǎn)各種轉(zhuǎn)速下都能提供恒定轉(zhuǎn)矩，更利于船舶瞬時(shí)操縱。3、可靠性高。柴油機(jī)推進(jìn)船舶一旦主機(jī)重要部件或舵機(jī)、輔機(jī)出現(xiàn)故障往往會(huì)致船舶癱瘓，而純電動(dòng)推進(jìn)船舶使用多組電池組作為能源并互為備用，電池管理系統(tǒng)可及時(shí)隔離故障組，不影響其它電池組正常供電。4、空間利用率高。傳統(tǒng)船舶軸系長(zhǎng)度往往占船長(zhǎng)40%，純電動(dòng)船不用裝配傳動(dòng)軸系、發(fā)電機(jī)、分油機(jī)、油柜、燃油鍋爐、燃油管線等設(shè)施，更加合理利用機(jī)艙空間。5、環(huán)保性能佳。純電動(dòng)船大大減少了船上振動(dòng)和噪音，提高了船舶舒適度；純電動(dòng)船是零碳排放船舶，不會(huì)對(duì)空氣和水質(zhì)產(chǎn)生污染；電池使用壽命期滿，可進(jìn)行回收和集中處理，避免生態(tài)環(huán)境污染。6、為船舶智能化發(fā)展提供路徑。純電動(dòng)船無需大量燃油機(jī)器設(shè)備，代之的是操控便捷、集成化智能化的電氣設(shè)備，自動(dòng)化程度高，有利于實(shí)現(xiàn)“機(jī)駕合一”模式。

1839年，德國(guó)科學(xué)家研制出世界上第一艘純電動(dòng)船，但一直無法實(shí)現(xiàn)推廣，應(yīng)用非常狹窄。隨著燃油動(dòng)力船舶發(fā)展，純電動(dòng)船研發(fā)趨于止步。船用柴油和重油燃燒后排放的廢氣中含有二氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物等大量污染物，帶來的環(huán)境污染顯而易見。國(guó)際海事組織為此制定了很多有關(guān)脫碳減排的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，船舶行業(yè)也積極尋求船舶替代動(dòng)力。在這種背景下，船舶科研工作者再次把眼光投向純電動(dòng)船。隨著鋰離子電池問世并憑借高能量密度、市場(chǎng)模式日漸成熟、應(yīng)用規(guī)?？焖贁U(kuò)大和成本不斷下降等優(yōu)勢(shì)在汽車行業(yè)取得成功，船舶電力系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)、船舶電力推進(jìn)技術(shù)、大功率電力并網(wǎng)技術(shù)等方面取得了大量研究成果，全球迅速掀起純電動(dòng)船研制浪潮，崛起勢(shì)頭不可阻擋。純電動(dòng)船已逐漸成為了綠色航運(yùn)市場(chǎng)“新寵”，在內(nèi)河渡船、短途客船、觀光船及小型游艇等領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。2022年，全球綠色船舶保有量突破1000艘，其中純電動(dòng)船500多艘，占比約56%。今年初，全球純電動(dòng)船手持訂單量超過200艘，船型從游艇、渡船、觀光船拓展至客船、拖輪、散貨船和集裝箱船等。

純電動(dòng)船在歐洲和北美發(fā)展最早，進(jìn)展突出。其中，挪威是全球純電動(dòng)船運(yùn)營(yíng)數(shù)量最多國(guó)家，占全球40%以上。2015年，西門子公司與挪威造船廠合作開發(fā)了世界上第一艘純電池驅(qū)動(dòng)“Amepre”號(hào)滾裝渡船，拉開了純電動(dòng)船應(yīng)用推廣的帷幕。此后，歐洲許多國(guó)家陸續(xù)加入純電動(dòng)集裝箱船研制行列，如荷蘭Port Liner公司建造了純電動(dòng)集裝箱船“PortLiner EC110”號(hào)……純電動(dòng)船涉足領(lǐng)域擴(kuò)大、船型更豐富。從地區(qū)看，歐洲占據(jù)了全球純電動(dòng)船舶市場(chǎng)的最大份額，其次是包括美國(guó)在內(nèi)的北美市場(chǎng)。亞太地區(qū)的純電動(dòng)船舶市場(chǎng)近年也呈大幅增長(zhǎng)，甚至有后來居上趨勢(shì)。日前，新加坡海事及港務(wù)管理局發(fā)出意向書，邀請(qǐng)有興趣者提交設(shè)計(jì)和推廣采用純電動(dòng)港口運(yùn)輸船的計(jì)劃書，目的是推動(dòng)該國(guó)海港運(yùn)輸船于2030年全部實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)化。從應(yīng)用場(chǎng)景看，海外純電動(dòng)船已開始由“消費(fèi)品”場(chǎng)景向“經(jīng)濟(jì)實(shí)用”場(chǎng)景滲透，即從小型游艇、客船等船型向工程船、海岸救援船、貨船等過渡。雖然全球純電動(dòng)船產(chǎn)業(yè)還處于初級(jí)階段，但市場(chǎng)規(guī)模已顯現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球純電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模為60多億美元，未來復(fù)合年增長(zhǎng)率將超過11%，至2027年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到108.2億美元。這將是一片極具誘惑和潛力十足的藍(lán)海，為造船業(yè)帶來的利好不可估量。

我國(guó)對(duì)純電動(dòng)船的研究和應(yīng)用起步較晚，但隨著國(guó)家政策扶持引導(dǎo)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)，我國(guó)純電動(dòng)船產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，近幾年更是爆發(fā)式擴(kuò)容。2019年，廣船國(guó)際交付了世界首艘千噸級(jí)純電動(dòng)散貨船“河豚”號(hào)。此后，我國(guó)自主研發(fā)的“君旅”號(hào)游覽觀光船、新疆天池觀光船以及“珠江公主”號(hào)、“珠水百年”號(hào)、“廣游19”、“珠江王子”號(hào)、“長(zhǎng)江三峽1號(hào)”、“滇景”號(hào)等游船、“新生態(tài)”號(hào)渡輪、“云港電拖一號(hào)”港作拖輪和內(nèi)河集裝箱船“江遠(yuǎn)百合”號(hào)及貨船“船聯(lián)1號(hào)”、“魯清001”等大批純電動(dòng)船陸續(xù)交付。另外，集裝箱船“中遠(yuǎn)海運(yùn)綠水01”輪、湖北首艘120TEU純電動(dòng)集裝箱示范船、閩江首艘純電動(dòng)內(nèi)河游船等大批純電動(dòng)船正在建造中。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)純電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模為94.8億元，同比增長(zhǎng)12.9%。在純電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模上，華東占比39.4%，華南占比19.0%，華中占比14.8%，華北占比10.3%。我國(guó)內(nèi)河水域發(fā)達(dá)，現(xiàn)有內(nèi)河船舶12萬多艘，大量亟待更新的內(nèi)河船舶有純電動(dòng)化需求，如沿河沿海城市的渡船和觀光船、港口拖輪、小型貨船、公務(wù)船等。這一需求將為我國(guó)純電動(dòng)船商業(yè)化、規(guī)模化提供巨大助推力。我國(guó)純電動(dòng)船建造擁有很多國(guó)家無法比肩的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和潛在動(dòng)力，無論是新建還是舊船改造，都擁有非常大空間。有人預(yù)測(cè)：我國(guó)純電動(dòng)船市場(chǎng)規(guī)模2026年將達(dá)到367.5億元。

電池企業(yè)紛紛涌入

電池技術(shù)的成熟發(fā)展推動(dòng)了純電動(dòng)船風(fēng)生水起，而純電動(dòng)船的發(fā)展又帶動(dòng)越來越多電池企業(yè)布局純電動(dòng)船領(lǐng)域，因?yàn)殡姵爻杀驹诩冸妱?dòng)船造價(jià)中占據(jù)較高比例，電池企業(yè)加入此行列就能獲益匪淺。正是這樣，國(guó)外許多電池制造巨頭提前布局，如韓國(guó)三星SDI、荷蘭儲(chǔ)能和電池公司Lithium Werks、德國(guó)電池制造商Akasol AG等電池企業(yè)就較早進(jìn)行了船用電池研發(fā)和推廣。這些巨頭率先開發(fā)了新型船用鋰電池系統(tǒng)，獲得了不菲的經(jīng)濟(jì)效益。在領(lǐng)頭企業(yè)的吸附效應(yīng)帶動(dòng)下，實(shí)力或規(guī)模一般的電池企業(yè)也爭(zhēng)相涌入該領(lǐng)域，從而促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中快速發(fā)展。目前，在船用電池方面最具優(yōu)勢(shì)的磷酸鐵鋰電池已實(shí)現(xiàn)了較大技術(shù)優(yōu)化，如單體能量密度由過去的100Wh/kg提升到160Wh/kg，電芯價(jià)格降至0.6元/Wh，充放電倍率進(jìn)一步提高，為鋰電池上船推廣應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。GGII研究表明，2019年全球船用鋰電化滲透率為0.035%，到了2022年則升至0.55%，至2025年將達(dá)到18.5%，船用鋰電池市場(chǎng)達(dá)35.41GWh。

我國(guó)最早進(jìn)入純電動(dòng)船領(lǐng)域的鋰電池廠家是億緯鋰能。該公司的船用電池早在2016年就獲得了中國(guó)船級(jí)社認(rèn)證，其擁有炫目的實(shí)船應(yīng)用業(yè)績(jī)，如“珠江公主”號(hào)、“君旅號(hào)”游船，以及“云港電拖一號(hào)”港作拖輪、“國(guó)創(chuàng)號(hào)”集裝箱船、國(guó)內(nèi)首艘兩千噸級(jí)集散兩用運(yùn)輸船“東興100”等純電動(dòng)船均搭載億緯鋰能生產(chǎn)的鋰離子電池。截至目前，億緯鋰能船用電池總裝機(jī)量超100MWh，裝船數(shù)量上百艘。該公司掌握了船用電池多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可提供包括電芯開發(fā)、Pack開發(fā)、BMS開發(fā)、系統(tǒng)消防等全面解決方案。中國(guó)另一家船用電池巨頭是寧德時(shí)代，自從2019年進(jìn)軍純電動(dòng)船市場(chǎng)以來，已經(jīng)成為了“閩江之星”游船、“白海豚1號(hào)”和全球最大純電動(dòng)游輪“長(zhǎng)江三峽1號(hào)”等純電動(dòng)船的電池供應(yīng)商。該公司已攻克船用鋰電池安全、長(zhǎng)續(xù)航、大功率、長(zhǎng)壽命等技術(shù)難題，電池包系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足生命周期內(nèi)的IP等級(jí)要求。寧德時(shí)代還于去年成立了全資子公司寧德時(shí)代電船科技有限公司，主要業(yè)務(wù)方向是船用動(dòng)力電池系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用。2020年是我國(guó)純電動(dòng)船建造的爆發(fā)年，而當(dāng)年80%的國(guó)內(nèi)船用電池市場(chǎng)由億緯鋰能和寧德時(shí)代包攬。

中國(guó)船級(jí)社認(rèn)證是我國(guó)電池企業(yè)上船的入場(chǎng)券，即船用電池和電池管理系統(tǒng)在裝船前必須獲得中國(guó)船級(jí)社的型式認(rèn)可證書。近年，國(guó)家和地方政府加大力度扶持純電動(dòng)船發(fā)展，為船用電池推廣應(yīng)用起到了推波助瀾作用。在市場(chǎng)蛋糕和獲利企業(yè)及政策支持的影響下，我國(guó)許多電池企業(yè)跟進(jìn)熱情快速被點(diǎn)燃，已獲得中國(guó)船級(jí)社認(rèn)證的船用鋰電池單體企業(yè)達(dá)30多家，認(rèn)證產(chǎn)品覆蓋電芯、模組、BMS和電池包等。在這些企業(yè)中，比較亮眼的有國(guó)軒高科、欣旺達(dá)、中航鋰電、贛鋒鋰電、星盈科技等。其中，國(guó)軒高科在2020年就獲得了3船（套）船舶動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)訂單。中航鋰電的船用電池也上船搭載在“滇景”號(hào)游船等純電動(dòng)船上。國(guó)內(nèi)純電動(dòng)船市場(chǎng)的提速對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上下游產(chǎn)生了深刻的影響：一是船用鋰電池出貨量大幅增長(zhǎng)，僅2021年就達(dá)151.2MWh，同比增速達(dá)100%。二是純電動(dòng)船舶在船型、應(yīng)用場(chǎng)景方面愈加豐富，搭載電池容量不斷擴(kuò)大。三是純電動(dòng)船建造成本不斷下降，2022年我國(guó)純電動(dòng)船造價(jià)已從2017年的1.67萬元/噸降至1.3萬元/噸。四是我國(guó)純電動(dòng)船電池系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，成為船舶行業(yè)國(guó)產(chǎn)化率最高船舶產(chǎn)品之一?？梢哉f，我國(guó)純電動(dòng)船舶技術(shù)在深度與廣度上與西方發(fā)達(dá)國(guó)家基本同處一水平線，在船用電池的安全性等方面甚至超越西方發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。

在進(jìn)軍船用電池市場(chǎng)之風(fēng)越吹越烈的過程中，深圳市銳深科技有限公司的做法無疑是一個(gè)亮點(diǎn)。近日，該公司完成了數(shù)千萬元人民幣A輪融資，獲得的融資資金將重點(diǎn)用于船舶動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)和認(rèn)證、國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)拓展，力爭(zhēng)成為該領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。此外，還有一些跨界企業(yè)為純電動(dòng)船市場(chǎng)紅利所吸引，也積極布局船用電池制造領(lǐng)域，如比亞迪董事長(zhǎng)王傳福就透露未來將涉足這一市場(chǎng)。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，未來幾年船舶電動(dòng)化將進(jìn)入高速發(fā)展期，純電動(dòng)船有望成為發(fā)展綠色船舶的主流之一。

我國(guó)純電動(dòng)船制造水平不斷提升

我國(guó)船用鋰電池技術(shù)取得的突破毋庸置疑。同樣，我國(guó)純電動(dòng)船設(shè)計(jì)建造水平快速提升并達(dá)到較高層面有目共睹。純電動(dòng)船并非進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合，或隨意將動(dòng)力電池搭載于船上即可，而是有著較復(fù)雜和較高門檻的技術(shù)要求，因?yàn)榧冸妱?dòng)船所需的能源系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)推動(dòng)大相徑庭，船舶建造與運(yùn)營(yíng)也有不同于常規(guī)動(dòng)力船舶的專門規(guī)范。以設(shè)計(jì)為例，首先是純電動(dòng)船的電站設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，電站需通過逆變、整流、調(diào)壓等過程后輸出設(shè)備所需的穩(wěn)定電源。由于電站信息化程度較高，電網(wǎng)存在大量電氣保護(hù)動(dòng)作，必須進(jìn)行電氣設(shè)備通訊協(xié)調(diào)匹配、電力系統(tǒng)軟件反復(fù)調(diào)試；其次是監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的點(diǎn)數(shù)增加，主要有電池系統(tǒng)的電芯、電池包和電池組的溫度、電壓、電流、直流母排電壓和電流等；最后是純電動(dòng)船的總體布局有別于傳統(tǒng)船舶，電池艙布置必須全面考慮全船穩(wěn)性、滿足規(guī)范防火等級(jí)等要求。面對(duì)新技術(shù)新難題，我國(guó)許多船舶研究院所、船廠加強(qiáng)攻關(guān)，深入開展關(guān)鍵技術(shù)研究，取得了累累成果，擁有了自主設(shè)計(jì)建造純電動(dòng)船的核心能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建造交付具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的純電動(dòng)船上百艘，其中較大型的有50艘。我國(guó)純電動(dòng)船不僅數(shù)量較多，而且在性能、技術(shù)含金量上都有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，有些純電動(dòng)船還是世界首制船和名船，如“長(zhǎng)江三峽1”號(hào)游輪是全球載電量最大、智能化程度最高的純電動(dòng)船，集裝箱船“中遠(yuǎn)海運(yùn)綠水01”輪是世界首艘江海直達(dá)且噸位最大的純電動(dòng)船……

在設(shè)計(jì)方面，我國(guó)已有幾十家單位具備純電動(dòng)船設(shè)計(jì)能力并擁有實(shí)船交付或在建的設(shè)計(jì)業(yè)績(jī)。這些單位既有央企、國(guó)企，如中國(guó)船舶七0八所、中國(guó)船舶六〇五院、長(zhǎng)江船舶設(shè)計(jì)院、中國(guó)船舶七一二所、武船重工、廣東省航運(yùn)科學(xué)研究所、中國(guó)船級(jí)社武漢規(guī)范研究所等，又有知名高校，如武漢理工大學(xué)等，還有民營(yíng)設(shè)計(jì)企業(yè)，如杭州現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)公司等。設(shè)計(jì)船型從游艇、觀光游船、公務(wù)船到大型港作拖輪、干散貨船、集裝箱船等，純電動(dòng)拖輪達(dá)到5400馬力，其中純電動(dòng)集裝箱船提高到700TEU。另外，搭載電池容量也從數(shù)百千瓦時(shí)到兆瓦時(shí)，代表產(chǎn)品為電池容量達(dá)7.5兆瓦時(shí)的“長(zhǎng)江三峽1”號(hào)游輪。游船客位數(shù)也不斷攀升，目前最多達(dá)1300客位。在華南地區(qū)，中國(guó)船舶六〇五院無疑是純電動(dòng)船設(shè)計(jì)領(lǐng)域的領(lǐng)先單位，參與研發(fā)和設(shè)計(jì)了多型珠江純電動(dòng)游覽船，包括已交付的“珠江公主”號(hào)、“珠水百年”號(hào)和“廣游19”等。與此同時(shí)，參與了香港、天津等地游船方案項(xiàng)目研發(fā)，積累了大量純電動(dòng)船設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和儲(chǔ)備技術(shù)，交付船舶得到了船東認(rèn)可。

2019年，廣船國(guó)際交付了全球首艘2000噸級(jí)純電動(dòng)自卸散貨船“河豚”號(hào)，為國(guó)內(nèi)掀起純電動(dòng)船建造熱潮開啟了先河。此后，我國(guó)越來越多船廠切入純電動(dòng)船領(lǐng)域，在各個(gè)細(xì)分市場(chǎng)攻堅(jiān)克難、開拓創(chuàng)新，使純電動(dòng)船制造大放異彩，不但應(yīng)用場(chǎng)景越來越豐富，而且技術(shù)越來越先進(jìn)。建造隊(duì)伍的擴(kuò)大和技術(shù)的提升，反過來又不斷激發(fā)航運(yùn)公司的建造熱情，促進(jìn)了我國(guó)純電動(dòng)船在需求、科研等方面形成良性發(fā)展。幾年來，我國(guó)已實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)船建造業(yè)績(jī)的船企主要有中國(guó)船舶七0八所、七一二、七0二、七一一和揚(yáng)州中遠(yuǎn)海運(yùn)重工、福寧重工、枝江盛懋船廠、江蘇省鎮(zhèn)江船廠、連云港港輪駁鴻云公司、湖州港口船業(yè)有限公司、泰州三福船舶工程有限公司、無錫東方高速艇公司等。這個(gè)隊(duì)伍正在不斷擴(kuò)大，更多船廠像雨后春筍般涌入其中。這種背景下，中國(guó)電動(dòng)船舶創(chuàng)新聯(lián)盟也在今年2月正式宣告成立。從區(qū)域分布看，江蘇、浙江、福建的純電動(dòng)船建造廠家最多，力量最為雄厚。同樣，廣東純電動(dòng)船的建造成果不容小覷，其中崛起勢(shì)頭較為強(qiáng)勁的船廠有凱力船艇和江龍船艇等。前者交付了3艘珠江游純電動(dòng)船，后者也先后建造了“金龍魚”號(hào)、“珠江王子”號(hào)和“橫檔”號(hào)等純電動(dòng)游船。我國(guó)船企敢為人先、敢啃硬骨頭，不斷攻克各種技術(shù)難題，填補(bǔ)了許多國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白，在國(guó)際純電動(dòng)船建造市場(chǎng)占據(jù)了較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

我國(guó)純電動(dòng)船設(shè)計(jì)建造水平實(shí)現(xiàn)飛躍還得益于國(guó)家層面和地方政府的扶持引導(dǎo)。2020年，交通運(yùn)輸部發(fā)布《內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展綱要》，要求探索純電力等動(dòng)力船舶。2022年，工信部聯(lián)合五部委發(fā)布《關(guān)于加快內(nèi)河船舶綠色智能發(fā)展的實(shí)施意見》，提出要加快發(fā)展電池動(dòng)力船舶，重點(diǎn)推動(dòng)純電池動(dòng)力技術(shù)在中短途內(nèi)河貨船、濱江游船及湖區(qū)船舶等應(yīng)用。中國(guó)船級(jí)社于2020年頒布了《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》。與此同時(shí)，各省市也陸續(xù)推出包括純電動(dòng)船在內(nèi)的綠色船舶扶持政策，如湖南省發(fā)布《關(guān)于符合省統(tǒng)籌資金補(bǔ)助條件的水路客運(yùn)公司化經(jīng)營(yíng)企業(yè)、拆解老舊管船、新建新能源客船公示》，廣州市發(fā)布《廣州港口船舶排放控制補(bǔ)貼資金實(shí)施辦法》，福建省印發(fā)《2022年福建省電動(dòng)船舶產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)示范實(shí)施方案》，湖北省印發(fā)《湖北省支持綠色智能船舶發(fā)展試點(diǎn)示范若干措施》，上海市發(fā)布《上海市2023年碳達(dá)峰碳中和及節(jié)能減排重點(diǎn)工作安排》……這些政策鼓勵(lì)純電動(dòng)船示范先行，對(duì)純電動(dòng)船推廣應(yīng)用、岸電設(shè)施等進(jìn)行補(bǔ)貼，為推動(dòng)純電動(dòng)船的研發(fā)、降低初始投資、規(guī)范體系建設(shè)和提升市場(chǎng)需求發(fā)揮了積極作用。

仍局限于內(nèi)河和近海港口

縱觀國(guó)內(nèi)外，雖然船型不斷增多，但目前純電動(dòng)船的應(yīng)用區(qū)域大多限于內(nèi)河、內(nèi)湖等短途航線，即使是采用純電池動(dòng)力的港作拖船和江海直達(dá)船舶，也只能在近海港口運(yùn)營(yíng)作業(yè)，在大型較長(zhǎng)距離航線極為罕見，遠(yuǎn)洋航運(yùn)的先例更是見所未見。在我國(guó)，現(xiàn)有近百艘純電動(dòng)力船在運(yùn)營(yíng)，應(yīng)用場(chǎng)景已覆蓋長(zhǎng)江、珠江和黃浦江等主要水系。其中，船型以客船、觀光游船為主，也有少量貨船、集裝箱船和港作拖船。在國(guó)外，雖然純電動(dòng)船更多向“實(shí)用經(jīng)濟(jì)”船舶轉(zhuǎn)型過渡，但依然擺脫不了無法遠(yuǎn)洋航行的境地，難以撼動(dòng)油氣動(dòng)力船舶的固有地位。為此，一些人對(duì)純電動(dòng)船的前途、前景持懷疑、消極態(tài)度。誠(chéng)然，在全球互聯(lián)互通和各種交流愈趨深入、頻繁的格局下，遠(yuǎn)洋航運(yùn)在國(guó)際貿(mào)易中越來越重要，占據(jù)了相當(dāng)大的船舶運(yùn)輸份額，沒能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)洋或遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)，不能不說是當(dāng)下純電動(dòng)船的一個(gè)短板和遺憾。這是純電動(dòng)船目前面臨的現(xiàn)實(shí)問題，也是未來發(fā)展需要破局的努力方向。

純電動(dòng)船跳不出“江湖”，是因?yàn)橛兄詭毕?，即船舶續(xù)航時(shí)間和續(xù)航里程短。目前，我國(guó)的純電動(dòng)船航速7～16節(jié)，續(xù)航時(shí)間3～10小時(shí)，續(xù)航里程一般僅為100～150公里，部分船舶如“東興100”號(hào)和“中遠(yuǎn)海運(yùn)綠水01”輪的續(xù)航力分別達(dá)到300公里和380公里，但有些較早建造的純電動(dòng)船續(xù)航連100公里都達(dá)不到，如“河豚”號(hào)續(xù)航80公里、“皋環(huán)保1號(hào)”接收船續(xù)航92.6公里。這樣的續(xù)航力對(duì)于動(dòng)輒上千公里的遠(yuǎn)洋航行只能是望洋興嘆。即使是當(dāng)前的低續(xù)航力，也需要船舶搭載巨大的電池組，一般配套電池組容量均在1000kWh以上，而“中遠(yuǎn)海運(yùn)綠水01”輪搭載的電池總?cè)萘扛歉哌_(dá)57600kWh。這不僅增加船舶重量，更占用了更多的艙容。純電動(dòng)船若要增加航程，就必須給搭載的電池充電。目前，岸電充電系統(tǒng)是純電動(dòng)船續(xù)航的主要方式，但不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，現(xiàn)有岸電設(shè)施的覆蓋面和數(shù)量都有限，而且存在容量不足、電制不同、設(shè)備兼容性差等問題。總的來說，受電池能量密度小、充放電速度慢、岸電設(shè)施少等因素影響，目前純電動(dòng)船在內(nèi)河、內(nèi)湖的大規(guī)模應(yīng)用受到不小制約，更無法敲開遠(yuǎn)洋航運(yùn)的大門。為了破解續(xù)航和充電難題，國(guó)外研發(fā)了移動(dòng)式換電技術(shù)，主要是馬士基海洋、蘇格蘭公司Oasis Marine Power和西班牙船艇制造商Magonis等公司推出的海上浮標(biāo)充電。其做法是將鋰電池集成在標(biāo)準(zhǔn)集裝箱里，純電動(dòng)船可以直接在海上迅速更換集裝箱電池單元實(shí)現(xiàn)“船舶換電”。移動(dòng)式充電具有容量高、可靠性強(qiáng)、靈活性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可顯著提升純電動(dòng)船運(yùn)行效率，但由于這一模式仍處于探索階段，有些技術(shù)尚未成熟，加之成本較高，所以普及程度不高，在全球應(yīng)用也不多。

然而，即使僅限于內(nèi)河、內(nèi)湖應(yīng)用，純電動(dòng)船的前景也是非常光明的，因?yàn)榈厍蛏虾恿?、湖泊眾多，所需的船舶?shù)量非常巨大，而這些水系的現(xiàn)有船舶大部分仍是常規(guī)動(dòng)力船舶，純電動(dòng)船占比微乎其微，具有較大的更新?lián)Q代空間。就拿我國(guó)來說，內(nèi)河船舶數(shù)量大，僅航行在長(zhǎng)江和京杭大運(yùn)河的船舶達(dá)6萬艘，有運(yùn)輸船、客船、觀光游船、渡船、游艇、執(zhí)法船、漁船等，但目前采用純電池動(dòng)力的船舶還很少，滲透率不足1%。這充分說明我國(guó)純電動(dòng)船擁有巨量的潛在市場(chǎng)，在這個(gè)有待開發(fā)的領(lǐng)域上大有可為。因此，出現(xiàn)一些懷疑和低落情緒不重要，重要的是應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化船舶性能，增強(qiáng)續(xù)航能力，并通過完善配套設(shè)施促進(jìn)純電動(dòng)船運(yùn)營(yíng)。唯有這樣，純電動(dòng)船的發(fā)展之路才會(huì)越走越寬，才會(huì)越走越快，在“江湖”應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)飛躍性發(fā)展。

四大瓶頸制約大規(guī)模發(fā)展

阻礙純電動(dòng)船大規(guī)模發(fā)展除了續(xù)航力問題還有更深層的原因。續(xù)航里程短是現(xiàn)有電池技術(shù)水平所致，一時(shí)半會(huì)不可能大幅提升能量密度，且目前純電動(dòng)船的續(xù)航力在內(nèi)河短途航運(yùn)中是可行的。但未來要向大洋進(jìn)軍，就需要解決電池系統(tǒng)制造成本偏高、充電設(shè)施配套滯后、船用電池使用壽命短和安全風(fēng)險(xiǎn)等四方面瓶頸。

首先，電池系統(tǒng)造價(jià)較高，導(dǎo)致航運(yùn)公司盈利難度加大。純電動(dòng)船建造成本高于燃油船和LNG船。目前，純電動(dòng)船每度電的成本高達(dá)2000元，加上電池維護(hù)、后續(xù)人力培訓(xùn)等方面投入，一艘純電動(dòng)船正常運(yùn)營(yíng)需要5到6年才能實(shí)現(xiàn)盈利。基于經(jīng)濟(jì)性的考慮，船東投資建造的熱情肯定會(huì)大打折扣。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，純電動(dòng)船比較合理的造價(jià)是一度電成本控制在800元左右，但實(shí)際造價(jià)比這一價(jià)格高出太多。因此，想方設(shè)法降低初始建造成本是純電動(dòng)船產(chǎn)業(yè)未來需要攻克的一個(gè)重要課題。

其次，船用鋰電池在船舶壽命期內(nèi)需多次更換，導(dǎo)致船舶運(yùn)營(yíng)成本提高。純電動(dòng)船的使用壽命一般在30年左右，而當(dāng)前船用鋰電池因?yàn)榇嬖谀芰克p現(xiàn)象，理論上只有8～10年的使用壽命。這就意味著純電動(dòng)船在全生命周期內(nèi)必須至少更換2次電池，這加大了船東的經(jīng)營(yíng)壓力。以“江遠(yuǎn)百合”號(hào)箱船為例，其一個(gè)集裝箱電池單元造價(jià)是380萬元，3個(gè)箱式電池單元造價(jià)就超過一艘柴油動(dòng)力120TEU集裝箱船總造價(jià)。純電動(dòng)船如果要取得良好持續(xù)發(fā)展，電池行業(yè)就需要加強(qiáng)新技術(shù)、新材料的研究和開發(fā)，延長(zhǎng)船用電池使用壽命，為航運(yùn)公司降本增效創(chuàng)造有利條件。同時(shí)，還需開拓鋰電池與氫燃料電池聯(lián)合使用技術(shù)，以彌補(bǔ)鋰電池技術(shù)瓶頸。

第三，充電樁、充電站等充電配套設(shè)施不足。純電動(dòng)船續(xù)航里程短的特點(diǎn)決定了建設(shè)充電配套設(shè)施不可或缺。岸電系統(tǒng)是純電動(dòng)船舶續(xù)航的主要補(bǔ)給站，也是使用最普遍的一種模式，包括岸基供電、岸電連接和船舶受電系統(tǒng)。對(duì)于純電動(dòng)船這個(gè)必備的配套設(shè)施，先進(jìn)國(guó)家猶存不足，我國(guó)更是嚴(yán)重滯后。雖然我國(guó)岸電系統(tǒng)在一些改造試點(diǎn)省份發(fā)展較快，主要港口已有所覆蓋，但總體欠缺是不爭(zhēng)事實(shí)，岸電設(shè)施經(jīng)濟(jì)性不明顯、接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致純電動(dòng)船發(fā)展與配套保障的矛盾更趨明顯。

最后，存在失電和火災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)。作為唯一動(dòng)力來源，電池動(dòng)力系統(tǒng)不僅要提供純電動(dòng)船航程所需動(dòng)力，還需保障船舶正常航行時(shí)安全、冷藏、船員工作生活等方面供電。如果電池動(dòng)力系統(tǒng)受損，就會(huì)造成全船失去動(dòng)力和電力，在氣象、水文、航道等因素影響下，出現(xiàn)這種狀況就極有可能會(huì)引發(fā)撞船、擱淺等事故。另一種風(fēng)險(xiǎn)是因?yàn)榇秒姵毓收蠈?dǎo)致的火災(zāi)事故。這種情況在純電動(dòng)船中時(shí)有發(fā)生，如挪威純電動(dòng)觀光船“MS Brim”號(hào)就發(fā)生了火災(zāi)。當(dāng)時(shí)該船突發(fā)事故后被拖航至安全水域，但因?yàn)殡姵厥芑馂?zāi)影響出現(xiàn)高溫現(xiàn)象，導(dǎo)致艙室產(chǎn)生爆炸性易燃?xì)怏w。

搶占高地的破解之道在哪？

在“雙碳”目標(biāo)和國(guó)際海事環(huán)保法規(guī)倒逼下，發(fā)展低碳、零碳綠色船舶已是未來船舶業(yè)的主旋律，而純電動(dòng)船無論是技術(shù)成熟度，還是實(shí)際效果都是充滿希望的新船型。雖然當(dāng)前還存在各種制約，但大規(guī)模發(fā)展的場(chǎng)景一定會(huì)出現(xiàn)。對(duì)于我國(guó)造船業(yè)而言，這無疑是一個(gè)振奮人心的發(fā)展機(jī)遇，也是一個(gè)必須搶占的新高地。目前，我國(guó)純電動(dòng)船產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備一定實(shí)力，但對(duì)比一些造船強(qiáng)國(guó)仍處于跟隨行列。為了緊抓機(jī)會(huì)，在波瀾壯闊的綠色航運(yùn)革新中實(shí)現(xiàn)快速前行，促進(jìn)純電動(dòng)船產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，我國(guó)應(yīng)采取哪些破解之策呢？

一是要強(qiáng)化政府主導(dǎo)作用，推動(dòng)純電動(dòng)船進(jìn)入發(fā)展快車道。雖然國(guó)家和地方政府出臺(tái)了一些政策扶持純電動(dòng)船產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并發(fā)揮了一定作用，但這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。純電動(dòng)船正處于市場(chǎng)發(fā)展初期，國(guó)家要引導(dǎo)和推動(dòng)電池企業(yè)、船廠、科研機(jī)構(gòu)共同攜手發(fā)展純電動(dòng)船產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步完善純電動(dòng)船領(lǐng)域規(guī)范、準(zhǔn)入門檻及產(chǎn)品檢驗(yàn)規(guī)范，為船企新建或改造純電動(dòng)船提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，要引導(dǎo)內(nèi)河航運(yùn)企業(yè)加快向純電動(dòng)船升級(jí)換代，對(duì)船用電池研發(fā)、純電動(dòng)船的建造和應(yīng)用等給予稅費(fèi)優(yōu)惠和專項(xiàng)補(bǔ)貼等鼓勵(lì)，促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈的積極性和創(chuàng)造性。此外，要加強(qiáng)充電換電配套設(shè)施建設(shè)，為純電動(dòng)船規(guī)模發(fā)展完善必需條件。

二是要全面加強(qiáng)科技攻關(guān)，增強(qiáng)純電動(dòng)船可用性和經(jīng)濟(jì)性。未來要進(jìn)一步加強(qiáng)純電動(dòng)船前沿技術(shù)特別是船用電池、電力系統(tǒng)、智能化大功率充電系統(tǒng)、精準(zhǔn)消防系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)研究，提升船舶續(xù)航能力和安全性。同時(shí)，要著眼全球競(jìng)爭(zhēng)和可持續(xù)發(fā)展，加大燃料電池研發(fā)，在新一代船用動(dòng)力電池研發(fā)上搶占先機(jī)。

三是要以開放兼容的胸懷吸收和借助國(guó)外資源優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)與造船強(qiáng)國(guó)展開合作和交流，學(xué)習(xí)和借鑒別人的先進(jìn)技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，取人之長(zhǎng)補(bǔ)己之短，爭(zhēng)取在追趕途中少走彎路。此外，要發(fā)揮行業(yè)的引導(dǎo)和整合作用，加強(qiáng)全產(chǎn)業(yè)鏈的合作，共同推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，在基礎(chǔ)理論、電池技術(shù)、新材料、船型設(shè)計(jì)等方面實(shí)現(xiàn)持續(xù)創(chuàng)新和突破，使我國(guó)純電動(dòng)船盡快實(shí)現(xiàn)大范圍推廣應(yīng)用。

面對(duì)日益嚴(yán)峻的航運(yùn)環(huán)保問題，發(fā)展純電動(dòng)船大勢(shì)所趨。作為造船大國(guó)，我國(guó)更應(yīng)在這方面勇挑重任、率先垂范。雖然前路崎嶇曲折，但中國(guó)造船業(yè)從不畏懼艱難，越是大挑戰(zhàn)，就越是展現(xiàn)出非凡能力。只要順應(yīng)大勢(shì)，銳意進(jìn)取，我國(guó)就一定能在純電動(dòng)船發(fā)展征途上交出驕人成績(jī)，為邁向造船強(qiáng)國(guó)提速！