如何攻克氢能船舶应用难题？

氢船已经成为氢能应用的重要场景。国际上，以德国Alsterwasser游船、日本燃料电池渔船、法国Energy Observer游艇、美国Water-Go-Round渡船、韩国Gold Green Hygen氢动力旅游船等为代表的氢动力船舶已经取得不错的示范效果。当前各国仍在持续推进氢能船舶的政策支持、技术研发、落地推广等。

【资料图】

截至目前，国内中国船舶、国氢科技、大连物化所、中氢创博等企业分别主导实现了国内首艘入级CCS的“三峡氢舟1号”建造合拢和核心部件认证，船用燃料电池认证，氢燃料电池无人船试航，“仙湖1号”下水试航。

整体来看，国内氢船发展晚而不慢。国内企业在氢船发展方面已经探索积累了一些经验，对于氢船未来前景有了更加深刻的认识。

01

氢能将成为内河船舶主流能源

国际海事组织(IMO)公布的数据显示，船舶行业每年的碳排放量约为10.76亿吨，占世界二氧化碳排放总量的2.89%，并呈继续增加的趋势。在“双碳”战略下，内河在役传统燃油动力船舶将面临节能减排改造，新造船已排除传统燃油动力，蓄电池、燃料电池等新能源动力将成为主导。

潜在发展新能源路线中，纯电船舶在2013年投入使用，较氢燃料电池船舶先行一步，但同电动汽车的发展类似，电动船舶若要正常运营还需建设完备的充电设施，现有的岸电设施设施的覆盖面和数量都有限，同时还存在容量不足、电制不同、设备兼容性、充电速度等问题，进度较慢。

氢燃料电池船舶也是路线之一，除具备船舶电动化优势外，其较高的能量密度和快速补给能量的特性加之船舶本身特质，决定了氢燃料电池船可以行驶得更远、行得更久，有机会被应用于更长航程的场合。

“随着高密度氢能制储运发展、成本大幅降低、燃料补给站规模化及燃料电池技术进步，氢能燃料将会成为新一代内河船舶主流能源，近海及远洋船舶的辅助能源。” 中国船舶集团首席专家，中国船舶集团第七一二所研究所研究员/博导彭元亭在近日接受中国船检采访时表示。

根据交通运输部水科院的数据和专家预计，2025年氢燃料电池系统改造船数量和新建氢燃料电池船舶数量分别约400艘和200艘，氢燃料电池系统市场规模将达到200亿元。氢能船舶在我国有着巨大的发展前景。

02

船舶用站、燃料补给、电池应用等标准还需完善

在氢能船舶发展之初，面临着“先有鸡还是先有蛋”的问题，即先有相应法规还是先有承研资质问题，国内彼时尚无氢燃料船舶的法规、规范和检验指南。

随着以“三峡氢舟1号”为代表的氢燃料动力船舶关键技术研究项目成果的推进落地，国内氢能船舶方面的标准在不断完善。

截至目前，中国海事局法规《氢燃料动力船舶技术与检验暂行规则(2022)》、中国船级社(CCS)规范《船舶应用燃料电池发电装置指南》，以及CCS产品检验指南《氢燃料电池》《氢气瓶》和《重整装置》的编制和颁布工作相继完成，这些法规、规范和产品检验指南的颁布标志着国内氢燃料动力船舶将正式进入工程化应用阶段，初步形成了体系性的标准。

但与法规和规范配套的船舶行业标准及营运安全监管等标准体系仍然需要进一步完善，标准仍然空缺。需要配合CCS开展如氢燃料补给、不同燃料电池种类在船舶上应用、燃料电池在不同尺寸和船型上应用等方面的规范研究。

此外氢气的制备和储运可利用车用燃料电池产业的配套条件，而船舶加氢站目前国内尚未有应用案例，而且缺乏相关法规和规范的支撑。国家、行业专业机构需加快研讨、出台相关政策，鼓励社会资金加入氢燃料电池船舶产业链上来，加速配套设施发展。

03

“试验船“改造的技术验证方案行之有效

技术瓶颈是当前氢能产业面临的共性问题，对于氢能船舶来说，可主要分为船用燃料电池系统、供氢技术两方面。

对于船用燃料电池系统，其寿命瓶颈在燃料电池电堆、氢气循环泵等关键零部件，要求5万小时以上；而国内氢空燃料电池电堆的寿命约1万小时，在功率等级、关键材料稳定性、结构设计以及操作策略等方面仍需加强研究开发。

产业链制储运供氢技术方面，目前的储氢方式多种，包括高压气态储氢、固态储氢、液氢、液氨、有机液体储氢、甲醇等，在储氢密度、排放、安全性、补给保障性等方面各有特色，需要针对不同的船型、排放要求、水域和应用周边的燃料补给保障条件决定选用特定氢源，需要进一步开发新型高效高安全性船用储供氢技术（美国能源部双7%指标），以及快速补给技术，以满足船舶应用各个方面的要求。

“氢舟1号”在实施过程中选择了通过试验船验证氢燃料电池上船的适装性、安全性和补给保障性的解决方案。项目组先期将氢燃料电池发电模块及缩比系统搭载在我所由1艘客船改造的燃料电池动力试验船进行试验，有效验证了燃料电池上船的适装性、安全性和补给保障性，为后续的“三峡氢舟1号”奠定了扎实的技术基础和运行经验。

通过试验船获得的宝贵燃料电池船舶改造经验，结合中国海事局和CCS即将正式颁布的法规和规范，“氢舟1号”项目组发现了尺度较小、船龄较长的船舶改造难度较大，存在一定技术与安全风险，示范效果不显著问题。为了更好地保证示范效果，“氢舟1号“的最终方案由原来的改造一艘十年船龄的公务船改为新建一艘氢燃料动力公务船。

04

聚合力量，通过氢能船舶实现共赢

一艘氢能船舶的建造，涉及船东、造船厂、船级社，以及各种设备、部件和材料的供应商等主体。在研发前期，需要聚合各界力量通过氢能船舶实现共赢。

自去年以来国内氢船招中标明显增多，氢船应用步伐加快，以2022年新增的招中标项目为例：

去年11月，江西庐山西海国资旅游发展有限公司委托江西惠丰招标咨询有限公司发布了庐山西海氢燃料电池船采购项目公开招标公告；6月，中创量云在浙江舟山签订了20艘新材料氢能休闲船舶项目；4月，江龙船艇成功中标氢燃料动力船舶建设项目；2月28日，攀业氢能中标佛山南海区仙湖氢谷特色小镇2艘氢能船舶……

氢能船舶的参与主体呈现多样化趋势，企业间依托各自的产业资源实现整合发展，共同开拓商业化路径，把握发展机遇，将加快推进国内氢能船舶早日向规模化迈进。

关键词：