進(jìn)入2022年，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速推進(jìn)。隨著五大燃料電池汽車示范城市群的落地以及各地氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的發(fā)布，我國(guó)氫能發(fā)展在陸上應(yīng)用極為廣泛。而氫能源技術(shù)在氫能船舶行業(yè)的探索與應(yīng)用正隨著產(chǎn)業(yè)整體的創(chuàng)新和突破逐步加深，而整個(gè)航運(yùn)業(yè)的減碳減排也已到來(lái)。目前航運(yùn)業(yè)應(yīng)對(duì)溫室氣體減排的壓力越來(lái)越大，需要尋找替代能源以減少 CO2 等廢氣污染物排放，LNG 和氫能是具有廣闊前景的綠色船舶能源。航運(yùn)業(yè)綠色動(dòng)能：LNG與氫能
近日，由中國(guó)船舶集團(tuán)旗下廣船國(guó)際建造的全球首艘蘇伊士型LNG雙燃料動(dòng)力油船——15.8萬(wàn)載重噸LNG/燃油雙燃料油船首制船在廣州南沙交付。這也是目前華南地區(qū)建造的最大LNG/燃油雙燃料綠色船舶。LNG為液化天然氣，其主要成分是甲烷，LNG的重量?jī)H為同體積水的45%左右。用LNG作為船舶動(dòng)力燃料，污染物的排放比使用傳統(tǒng)燃油要低得多，是傳統(tǒng)燃油的理想替代品，目前已被廣泛應(yīng)用于船舶動(dòng)力領(lǐng)域。去年7月，中國(guó)船舶集團(tuán)廣西公司所屬北部灣設(shè)計(jì)公司與厚普清潔能源股份有限公司簽訂了3000立方LNG運(yùn)輸船和1500立方LNG運(yùn)輸船方案設(shè)計(jì)合同，共同拓展海外LNG運(yùn)輸船市場(chǎng)。相比于LNG船舶的快速發(fā)展，我國(guó)氫燃料電池動(dòng)力船舶目前還在技術(shù)初創(chuàng)階段。
5月17日，國(guó)內(nèi)首艘入級(jí)中國(guó)船級(jí)社（CCS）的500kw氫燃料電池動(dòng)力工作船“三峽氫舟1號(hào)”在江龍船艇中山科技園舉行隆重的開(kāi)工儀式。據(jù)了解，“三峽氫舟1號(hào)”采用氫燃料電池和鋰電池動(dòng)力系統(tǒng)，為鋼鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)49.9m，型寬10.4m，型深3.2m，設(shè)計(jì)吃水1.85m，采用全回轉(zhuǎn)舵槳推進(jìn)，氫燃料電池額定輸出功率500kw，最高航速達(dá)到28km/h，巡航航速20km/h時(shí)的續(xù)航里程可達(dá)200km，具有高環(huán)保性、高舒適性和低能耗、低噪音等特點(diǎn)，將主要用于三峽庫(kù)區(qū)及兩壩間交通、巡查、應(yīng)急等工作。根據(jù)國(guó)際海事組織的數(shù)據(jù)，全球航運(yùn)業(yè)的溫室氣體排放量約占世界總排放量的2.5%，航運(yùn)業(yè)的污染治理和向更可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型的壓力越來(lái)越大，盡早實(shí)現(xiàn)航運(yùn)業(yè)的減碳措施刻不容緩。水運(yùn)和船舶行業(yè)一直在尋求安全高效和清潔低碳的石油替代能源，太陽(yáng)能、風(fēng)能和海洋能等可再生能源的船舶試驗(yàn)性應(yīng)用早已開(kāi)展，但由于上述幾類能源固有的波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性特點(diǎn)，限制了其在船舶上大規(guī)模推廣應(yīng)用。目前水運(yùn)業(yè)的 CO2 排放量約占世界人工因素產(chǎn)生 CO2 排放量的 3%，重油或柴油等石油燃料仍相當(dāng)是船舶燃料的主流，在產(chǎn)生大量 CO2 的同時(shí)排放相當(dāng)數(shù)量的 SOX、NOX 和可吸入顆粒物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)，船舶用燃料電池市場(chǎng)容量約有160GW。根據(jù)交通運(yùn)輸部水科院的數(shù)據(jù)和專家預(yù)計(jì)，2025年氫燃料電池系統(tǒng)改造船數(shù)量和新建氫燃料電池船舶數(shù)量分別約400艘和200艘，氫燃料電池系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到200億元。氫能技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
從技術(shù)層面來(lái)看，氫燃料電池在船舶領(lǐng)域應(yīng)用具有三大優(yōu)勢(shì)：其一，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，電源穩(wěn)定可靠。氫燃料電池是穩(wěn)定直流電源的來(lái)源，可以分布在整個(gè)船舶上，為船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力并滿足其所有電力需求。目前燃料電池系統(tǒng)的電能效率可達(dá)55％，它不產(chǎn)生溫室氣體，唯一的副產(chǎn)品是干凈可用的水。燃料電池系統(tǒng)幾乎不需要專門維護(hù)，維護(hù)成本低（燃料電池系統(tǒng)可重建）且使用壽命極長(zhǎng)。其二，支持遠(yuǎn)程運(yùn)輸，可快速加氫。氫氣的能量密度比鋰電池更高，因此燃料電池驅(qū)動(dòng)的船舶可在再次加氫前運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間、行駛得更遠(yuǎn)。與鋰電池供電相比，這對(duì)于尋求更換船舶燃料動(dòng)力系統(tǒng)的船隊(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，氫燃料電池系統(tǒng)更實(shí)用。其三，氫氣可儲(chǔ)存在大型液體儲(chǔ)存設(shè)施中，以便于在碼頭加氫。技術(shù)尚待進(jìn)步，法規(guī)尚需立案
國(guó)外燃料電池在船舶上的應(yīng)用起步于 20 世紀(jì)90 年代，國(guó)內(nèi)在本世紀(jì)初才開(kāi)始少量試驗(yàn)性應(yīng)用?；趦?chǔ)氫和燃料電池技術(shù)構(gòu)建的混合動(dòng)力系統(tǒng)在船舶與海洋工程領(lǐng)域的應(yīng)用潛力很大，但氫能和燃料電池在船舶上推廣應(yīng)用還需關(guān)注相關(guān)問(wèn)題的研究。相比于車用燃料電池系統(tǒng)功率，船用燃料電池系統(tǒng)需要遠(yuǎn)大于車用系統(tǒng)的大功率電堆，因此對(duì)燃料電池的技術(shù)也提出一定挑戰(zhàn)。
此外，目前我國(guó)建設(shè)的加氫站基本為車用加氫站，尚無(wú)專用船舶氫燃料加注站。對(duì)于內(nèi)河船舶而言，港口加氫站的建設(shè)極為重要，但目前港口加氫站的建設(shè)成本十分高昂，未來(lái)還需要進(jìn)一步降低成本。我國(guó)目前氫能及燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在陸上領(lǐng)域已基本成熟，我國(guó)已發(fā)布88項(xiàng)氫能及燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成了涵蓋氫制取、氫儲(chǔ)運(yùn)、加氫基礎(chǔ)設(shè)施、燃料電池及應(yīng)用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。相比于陸上標(biāo)準(zhǔn)體系，船用燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不成熟，相關(guān)燃料電池系統(tǒng)及儲(chǔ)氫、加氫系統(tǒng)主要采標(biāo)陸上現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。焉知?dú)淠芘c燃料電池 氫能船舶，曙光初現(xiàn)！
于全虎. 氫能和燃料電池及其船舶應(yīng)用進(jìn)展[J]. 船舶,2020,31(05):69-76.
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2022-07-11
氫能觀察張贏408680
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