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电池动力船掀起“绿色风潮” 需多方面协同发展

来源:爱游戏全站平台 作者:爱游戏网页官方            发布时间:2022-07-17 14:25:14

  今年3月,万众瞩目的全球最大电池容量纯电池动力客船“长江三峡1”在宜昌交付,该船是真正意义上实现零排放目标的船舶。

  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、零碳排放船舶的发展已成趋势。其中电池动力船成为船舶动力行业的焦点之一。目前内河航运已具备电动化的基本条件,但是我国电动船舶发展仍处于初期阶段,诸多瓶颈问题有待解决,船舶电动化的成熟发展和大规模普及应用还有很长的路要走。

  2018年7月,国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,提出调整扩大船舶排放控制区范围、推动内河船舶改造、推动靠港船舶使用岸电、加快油品质量升级等;随后,交通运输部发布的《船舶排放控制区调整方案》提出,自2020年1月1日起,船舶在沿海控制区内航行应使用硫含量不大于0.5%的船用燃油,靠岸停泊期间不大于0.1%,内河控制区应按照《大气污染防治法》要求使用合规燃油,船舶可采用尾气后处理、清洁能源、岸电等替代措施。环保政策的密集出台带给航运业不小的减排压力,船舶减排使内河船舶制造向绿色转型。

  眼下,船舶对环保要求的提升让电动船舶的发展势头更加强劲。中国船级社(CCS)武汉规范研究所专家黄朝霞博士接受记者采访时表示,“继国家发布实施双碳政策后,业界普遍认为零碳排放的纯电池动力船舶减碳效果是立竿见影的。截至目前,国内的电动船舶已有将近300艘,包括纯电池动力船舶250多艘,其中大部分是以内河旅游观光船为主。”

  据悉,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”。2020年,长江首艘千吨级电动货船“中天电运001”于常州下水,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;2021年,“金龙鱼300999)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;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,该船填补了我国大吨位燃油货船全电改造领域的空白……此外,纯电动的打捞船、拖轮、执法船等也迅速投用于水上交通领域,为水上交通绿色发展提供强劲动能。

  “降低船舶能耗、减少环境污染,提高航运能力成为了内河航运领域的发展趋势。”在第五届中国船电技术峰会--内河纯电动船舶技术发展与应用高峰论坛上,七一二603712)研究所所长桂文彬表示,具有“零噪音、零排放”等特点的纯电动船舶,是未来内河船舶行业发展的重点。未来船舶电动化的发展和普及呈现“势在必行”的趋势。

  电动船舶作为船舶行业的前沿发展之一,其优势十分明显。首先,电动船舶节能减排效果出色且具备低能耗的特点,因采用直流推进能效非常高,基本可达到95%以上的能效转换率;其次,与柴油动力系统燃油成本较高且排放污染问题严重等情况相比,投用电动船舶可大幅度节省燃油消耗,纯电动船舶还具备低噪音、高舒适度等特点,对内河生态建设发展大有裨益。

  当前,电动船舶作为零碳排的主流船型依旧具有“双面性”。一方面,受电池能量密度技术方面的限制,目前电池动力船的应用基本集中在中短途的内河水域和近海港口,因电池能量密度有限,船舶储存空间有限引发的“续航焦虑”唯有即时充电才能解决,但目前大部分电动船舶都是自备充电装置,定航线定码头运营,港口提供的岸电系统并没有实现规模化运用,依旧存在覆盖面不够广、储能容量不足和设备不兼容等问题。

  另一方面,电动船舶的电池系统未做到本质安全。黄朝霞表示,目前电动船面临的最关键问题是关于锂电子热失控的安全风险。“类比目前多起电动车自燃事故分析来看,锂离子电池一旦起火,并无有效手段能够控制火势蔓延,除了逃生别无选择。而船舶水上航行,逃生环境相比电动汽车更加恶劣。”电池系统作为船舶动力的唯一能量源,一旦出现问题全船将失去电力和动力,后果不堪设想,由此可知,电池动力系统直接决定并影响了船舶航行的安全性。

  除了船舶技术和安全方面的限制,电动船舶的成本造价和产业链的优化完善也是制约着电动船舶普及发展的重要因素。黄朝霞认为,电动船舶造价成本受动力电池成本影响,锂电池成本较高,电池寿命一般为5-8年,但船舶寿命周期有30年,期间更换成本较高,虽然从用电角度考虑,后期船舶运营方面有一定的优势,但是前期所需的资金投入会给船东们带来不小的经济压力。

  此外,电动船舶的配套设施和产业链还需要更加健全的建设。“电动船舶相对其他船种来说属于新生一代,目前还处于发展初期,其产品配套设施,包括它的船用、动力产品的标准化制定等都有待开发,并且还需产业链企业协同合作链出完整有序的运作线路。与此同时,电动船舶产业链的绿色化发展同等重要,船舶设计、生产工艺以及电池回收处置利用全流程绿色发展都是今后所要达成的目标。”黄朝霞说。

  如今,船舶电动化风潮“水涨船高”,电动船舶的产量迅速增长,未来市场规模将逐步壮大。但目前电动船舶的发展依旧处于起步阶段,船舶电动化的大规模推广依旧受制于技术、基础设施、企业模式等各种因素,作为未来节能减排和绿色转型的船舶新星,接下来电动船舶行业该如何发展?对此,黄朝霞建议从三个方面稳步推进。

  首先,需要国家层面政策法规的支持。“电动船舶发展应该遵循自上而下的规律,关于政策、船舶规范方面的制定是影响发展的绝对因素。产业发展需要国家的统筹布局和资金扶持,相应的政策支持更能推进电动船舶的发展进度;同时有关部门对船舶配套电池的标准化制定、船舶检验法规和建造规范等也仍需进一步完善。”黄朝霞说。

  其次,鼓励电动船舶核心技术的创新发展。CCS《航运低碳发展展望2021》报告指出,目前锂离子电池主要有钴酸锂电池、三元锂电池(镍钴锰)、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和钛酸锂电池,且不同的锂离子电池有不同的电池性能。能量密度和安全性是重点关注的两方面性能。目前,磷酸铁锂电池在实际使用中具有耐高温、安全稳定性强、循环性能更好的优势。对于船舶而言,安全性能的优先度高于续航里程,现阶段磷酸铁锂电池更符合船舶安全发展的需要。同时,黄朝霞表示,“未来,相比传统锂电子电池,固态锂电池的安全性能更好、能量密度更高,可以成为船舶电池发展的新选择。锂电子电池做到本质安全,船舶电动化的普及发展之路才会行稳致远。”

  最后,建立全面的监管平台系统。“考虑在电池应用的寿命期间,能够合理控制电池带来的安全风险第一要素就是在前期发展中对电池产品的性能、工艺等方面进行严格的把控。此外,对生产电池的企业进行规范和监管同等重要。”黄朝霞指出,目前电动船舶处于发展初期,从一开始就该制定好“行业规则”,维护电动船舶的良好发展环境,那么今后就可以更进一步地确保船舶的安全运营。“此外,我建议电动船舶行业建立一个第三端的船舶监测平台,可以运用大数据的实时监控对事故控制,对电池动力船舶进行安全隐患筛查和视情维护等,这样可以确保电池动力船舶向着比较健康、安全、有序的方向发展。”

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