10月11日,國內首艘氫燃料電池動力船“三峽氫舟1號”在宜昌游客中心完成首航,這是國內氫燃料電池技術在內河船舶應用實現零的突破,對推動“氫化長江”進程、加快內河航運綠色低碳發展具有示范意義,也表明了燃料電池在船舶領域滲透加速。
相比傳統船舶動力系統,氫燃料電池船舶同時具備能源高效利用、零排放、船舶舒適度的優點,發展前景廣闊。
除“三峽氫舟1號”首航外,此前也國內多個氫燃料電池船舶也取得突破性進展。
4月“西海新源1號”在江西省九江市成功合攏;6月,湖南省首艘氫燃料電池動力小型船舶“氫能源1號”在湘陰縣下水試驗成功;9月20日,我國首艘20.5米氫燃料電池海上交通船——“蠡湖未來”號建造開工儀式在遼寧省大連市成功舉行。
有數據顯示,船舶行業每年的碳排放量達到11.2億噸以上,占世界二氧化碳排放總量的4.5%,隨著減碳的力度不斷加大,中國船級社對四種不同情形下國內船舶二氧化碳排放量進行了測算了,使用液化天然氣燃料(LNG)在2035年之前無法實現碳達峰,而綜合使用LNG和零碳燃料有望在2028年實現碳達峰。在“雙碳”目標下,船舶燃料低碳化/零碳化是實現減碳的最終途徑。
雖然起步較晚,但在政策驅動、技術突破以及內河船舶減碳的要求下,氫燃料電池船舶研究正持續推進。
政策驅動
我國氫燃料電池船舶發展獲得了國家政策支持。
2020年6月,國家交通運輸部頒布《內河航運發展綱要》,明確提出發展燃料電池船舶,并推進氫能在海運業的應用;今年4月,交通運輸部發布《關于創新海事服務支持全面深化前海深港現代服務業合作區改革開放的意見》中提到:支持開展氫燃料、鋰電池等清潔能源和新能源動力船舶的示范應用,推進船舶靠港按規定使用岸電,促進船舶節能減排。
此外,各地方也出臺相關政策推動氫燃料電池船舶的發展。
2019年,佛山市發布《佛山市高明區氫能產業發展規劃》,提出要適度推進氫燃料電池船舶的推廣示范;2020年,舟山市發布《加快培育舟山市氫能產業發展的指導意見》,提出以船舶、海洋運輸、港口物流等海洋氫能示范應用為特色,探索打造氫能海上供應鏈;今年6月,福建省在《全面推進“電動福建”建設的實施意見(2023—2025年)》中對氫船給出單船補助最高1500萬元的政策支持;10月,山東省煙臺市人民政府印發《煙臺市氫能產業中長期發展規劃(2022-2030年)》,其中明確發展目標提出到2030年,全市燃料電池船舶保有量達到30艘以上的目標。
標準建立
2022年6月以來,中國船級社相繼發布了《船舶應用燃料電池發電裝置指南》(2022)、《鋼質海船入級規范》(2023)等系列氫能的相關標準。交通運輸部海事局也發布了《氫燃料電池動力船舶技術與檢驗暫行規則(2022)》,保障氫燃料電池在船舶上安全可靠使用,推動氫能在船舶上的應用。
技術突破
氫能船舶技術已經實現部分突破,可滿足部分場景需求。尤其功率方面,目前燃料電池單臺功率最大已突破300 kW,使用數臺組成動力系統已經可以突破MW級別,基本滿足內河5000載重噸左右船舶動力需求,如“FPS Waal”燃料電池集裝箱船系統總功率達到1.2 MW,由6個200 kW燃料電池模塊組成。
總體來看,目前船用燃料電池功率不高,遠洋航運低碳燃料替代方案依舊以LNG、甲醇為主。但目前內河減碳應用場景中,氫能有著先發優勢,3000載重噸級以上的船舶多使用LNG替代,但LNG燃料替代傳統重油燃料減碳潛力僅在20%左右,而氫燃料電池已有3000載重噸級以上的船舶改造項目,如歐洲“FPS Waal”貨船,我國武漢大學淺吃水實驗室也在加緊研制一條3000噸級、全航程使用氫燃料動力的新能源多用途船舶。
2023年在營船舶動力方案對比(資料來源:能景研究)
隨著國內外航運減碳政策的落地,綠色船舶也將迎來快速發展期,目前世界各國同步開展氫燃料、氨燃料、生物燃料以及LNG等不同能源在船舶領域的應用研究,而氫能相比于其他能源,因其能量轉換效率高、零排放、無污染等特點成為船舶綠色轉型的重要方案。