每日视讯：船舶电动化加速，氢电、锂电谁将赢在最后？

锂电和氢电两条技术路线在船舶应用的起点差距不大，各有适用的场景；车用氢燃料电池产业化拐点临近，技术扩散正在加速；环保法规日趋严厉，船舶排放污染治理迫在眉睫。这三个因素叠加后将大概率加速氢燃料电池上船和电动船示范应用的时间表，进而缩短产业化落地时间，有望在5-8年内实现产业化。

氢电和锂电谁更胜一筹

【资料图】

在充电时间、污染程度、充电范围、充电站成本、电池成本等方面各有优势。

例如，氢燃料动力电池只要几分钟就可以补充燃料，而锂离子电池一般要一个多小时就可以使用一次超级充电，比如特斯拉V3超级充电，虽然它可以充电非常快，但它并不代表一般情况。更不用提氢燃料动力电池的污染程度和范围了。锂离子电池一直难以突破其续航能力的瓶颈，而且还会造成污染。

但由于锂离子电池比较成熟，它们的充电站成本、电池成本，都比氢燃料动力电池低得多。根据一项研究，一个加气站可能要5个锂离子充电站(不包括维护)。

值得重点分析的是氢燃料电池船与LNG动力船有一定的相似性，都是新能源船舶、都是危化品属性的燃料，LNG动力船在推广过程中遇到的制造/运营成本高、基础设施少、技术有待发展、政策法规缺位、人员培训不足等问题，在燃料电池船舶推广过程中也将再次出现。考虑到国内LNG船舶推广经验与氢燃料电池汽车产业化基础，基础设施、技术、政策法规和安全标准仍将是燃料电池船舶示范推广中亟待解决的难题。

氢能技术难点亟待突破

大功率燃料电池系统平衡难。万吨级船舶的动力需求将达到MW级别，比车用系统功率100KW级别需求高很多。在目前市场上单个电堆功率有限情况下，需要将多个电堆组成系统才能满足船舶的动力需求。这对于动力系统技术而言并非多个低功率电堆简单叠加的线性关系，如何保持多个堆栈间的系统平衡十分重要。

氢气存储、加注难。以中船重工设计的燃料电池试点船舶为例，该船采用了35MPa高压氢气瓶组储存氢气，未来一段时间内燃料电池船舶大概率还将采用高压氢气这种相对成熟的存储方式。由于船-岸间有一定的距离，车与船的加注场景也有所区别，需要对车用氢气加注技术进行改进才能保证船用氢气加注顺利，甚至需要考虑改变船上氢气的存储方式。若采用液氢、固体储氢或液体储氢的方式，氢气的存储、加注的安全性将大有改善，但也需要花费时间精力进行技术和标准的研发。

安全管理难。船的航道往往距离城市较远，环境复杂，且远离岸边有相当的距离，一旦发生事故将难以实施救援，船上人员也难以自救，因此对船用动力系统的稳定性和储能系统的安全性要求极高。作为对比，一辆汽车的动力系统发生故障尚可停在路边等待救援，若船舶出现抛锚事故，在复杂的水域环境下难以预测船舶安全，若发生自燃或爆炸事故更是后果不堪设想。所以示范之前需要有一套相对成熟的船用氢气安全管理方案。

政策法规需给氢能船“松绑”

根据LNG动力船的经验，对比技术问题，管理法规才将是燃料电池船舶推广道路上面临的真正困难。

CCS认证标准体系尚未完善。船用燃料电池动力系统须经过CCS的认证，中国船级社也在2015年发布了《燃料电池系统应用指南》。但目前国内缺乏相关实践案例，相关标准也未完善，这对船用燃料电池系统的设计和认证造成了一定的影响。一位动力系统厂商负责人告诉氢能汇，截止目前国内还没有通过CCS认证的燃料电池动力系统，但有多个厂商正在进行相关的工作。

相关法规对氢气上船尚未“松绑”。由于氢气的危化品属性，相关部门对氢气上船一事十分谨慎，极大阻碍了氢燃料电池在船舶方面的应用，这与内河LNG动力船此前遭遇类似。天然气动力船舶在内河推广已有十年，但长期以来在审批制造、船闸、港口的严格管理极大限制了船东发展天然气船舶的动力。

从各企业以内河船只启动试点也看出，目前单个燃料电池功率仍难以满足大型船舶的动力需求，但可以通过系统集成方式解决。

国外燃料电池技术要比国内成熟，但在燃料电池船舶应用进度上并未明显领先，仅有零零散散的试验案例，详情可见《加大船用氢燃料电池技术推广，打造全球最大电动船市场》一文。值得一提的是，ABB推出了MW级别的船用燃料电池动力系统，在性能参数上达到了船用需求，但并未推向实用。

需要指出的是，国内外情况不同，完全照搬国外实践案例经验有风险。以小功率客船为例，由于国外旅游场所的游客密度远比国内低，运行频次低，在小功率客船上使用氢动力有一定的可行性，比如近期在法国实验成功的seabubbles，被称为水上出租车，类似“水上滴滴”模式，但这种模式在国内并不可行。

长距离航行氢电有成本优势

场景为王。除了成本、安全、技术、管理的考量以外，船用场景下”可锂可氢“的交叉场景不如车用多，所以选锂电还是氢电更多取决于特定决场景的要求。例如，货轮、渔船等在长途、重载、长时间工作等三个场景要求下，锂电动力船不用说三个条件，可能一个都满足不了；而在景区小湖场景下，使用氢燃料电池船舶从安全、成本考虑也是不可能的事情。

在船舶领域，尽管场景为王，但我们很可能将再次面临氢电和锂电之争。这里我们做个补充，对技术进步对氢燃料电池和固态锂电池在续航里程-成本关系的影响进行比较分析。

在技术进步的情况下，如上图所示，成本和续航里程的相关性即斜率有所改变，氢电和锂电达到成本平衡点也有变化；氢电和锂电达到成本平衡点的续航里程有所增长，但在长距离情况下氢电依然占据了明显的成本优势。

安全性更多是技术方面、安全管理规范的问题，相信两个技术方向都会有自已的解决方案。

来源：燃料电池与混合动力船舶

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