近年來，新能源動力推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用成為綠色船舶的重要發(fā)展方向。氫燃料電池技術(shù)在船舶上應(yīng)用可實現(xiàn)能源高效、零排放和船舶舒適度提升，是綠色船舶的理想動力推進(jìn)裝置。

2023年，隨著國內(nèi)燃料電池技術(shù)持續(xù)突破和相關(guān)配套設(shè)施不斷完善，國內(nèi)氫能船舶迎來了快速發(fā)展，不斷傳出“氫船”開工建造、下水試航等消息。國內(nèi)眾多燃料電池企業(yè)也開始在氫能船舶領(lǐng)域“下注”，準(zhǔn)備做出一番成就。

現(xiàn)階段國內(nèi)氫能船舶發(fā)展到什么程度？對燃料電池企業(yè)來說未來商機(jī)和市場潛力究竟有多大？

氫舟首航后，或?qū)⒂瓉怼跋嘛溩印睍r代

在“雙碳”目標(biāo)下，航運業(yè)面臨著巨大的減排壓力。氫能船舶兼顧能源高效利用和零排放特點，是航運碳減排重要發(fā)展路線之一。

為積極推進(jìn)航運碳減排，2023年國內(nèi)涌現(xiàn)出多個氫能船舶項目。其中，最為典型的案例是，10月11日，國內(nèi)首艘入級中國船級社（CCS）氫燃料電池動力船“三峽氫舟1”號，在湖北宜昌順利完成首航。近日，國務(wù)院國資委新聞中心發(fā)起“2023年度十大國之重器”年度盤點，精心選出20項“國之重器”并啟動網(wǎng)絡(luò)投票。其中，“三峽氫舟1”號成功入圍評選活動。

除此之外，國內(nèi)多個氫燃料電池船舶項目取得突破性進(jìn)展。1月，武漢理工船舶連續(xù)簽訂了一艘沿海小型綠色智能船舶和一艘22米氫燃料交通執(zhí)法艇的設(shè)計合同；2月，國內(nèi)首艘氫電雙動力商用船在江西九江開建。

4月，首艘商用氫燃料電池動力游覽船“西海新源1號”在江西省九江市九江湖心新能源船艇科技園內(nèi)成功合攏。同月，中國的第一艘氫能競賽原型動力艇在鄭州鄭東新區(qū)龍湖水域下水首航。

5月，首艘氫動力海上交通船“蠡湖未來”號主要設(shè)計圖紙正式通過了中國船級社（CCS）武漢規(guī)范研究所審圖中心的審核和批準(zhǔn)程序，“蠡湖未來”號將成為我國首艘入級CCS的氫動力海船和鋁合金船舶。

6月，由泰極動力提供相關(guān)氫能源設(shè)備的湖南省首艘氫燃料電池動力小型船舶下水試驗成功；9月20日，“蠡湖未來”號正式建造開工建造；12月，由福大紫金打造的“氨-氫”燃料電池動力環(huán)保船在閩江完成首航。

中國宏觀經(jīng)濟(jì)研究院決策咨詢部形勢室主任郭麗巖表示，隨著技術(shù)成熟和拓展，整個“黃金水道”在綠色大保護(hù)的過程中，未來將有更多綠色船舶采用氫能這種清潔能源進(jìn)行改造或采用新方案。這將確保更好地一江清水向東流。

為了加大支持船舶污染治理和新能源船舶技術(shù)推廣力度，近年來，大連、上海青浦區(qū)、上海臨港新片區(qū)、舟山市、濰坊市均專門制定了相關(guān)財政支持政策推進(jìn)氫燃料船舶的發(fā)展。

今年6月7日，福建省在《全面推進(jìn)“電動福建”建設(shè)的實施意見（2023—2025年）》中對氫船給出單船補(bǔ)助最高1500萬元的政策支持；12月份，廣東印發(fā)了《農(nóng)村水路客（渡）運油價補(bǔ)貼資金使用管理實施細(xì)則》，氫能單燃料客（渡）船按結(jié)算發(fā)票金額的65%補(bǔ)助。

隨著氫能船舶的熱度越來也高，國內(nèi)多個燃料電池企業(yè)已然開啟了船用燃料電池領(lǐng)域的布局。中國船舶712所作為國內(nèi)船舶及海洋領(lǐng)域燃料電池動力系統(tǒng)技術(shù)牽頭和優(yōu)勢單位，主導(dǎo)實現(xiàn)了國內(nèi)首艘入級CCS的“三峽氫舟1號”建造合攏和核心部件認(rèn)證；國氫科技、氫藍(lán)時代、未勢能源等燃料電池企業(yè)已掌握了船用燃料電池系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)等多項技術(shù)。此外，氫璞創(chuàng)能、國鴻氫能、明天氫能、武漢眾宇、氫航科技、氫藍(lán)時代、攀業(yè)氫能等多家公司都開始布局和關(guān)注氫能船舶市場。

相信在政策以及眾多燃料電池企業(yè)的積極推進(jìn)下，中國氫能船舶很快將迎來“下餃子”時代。

如何攻克諸多挑戰(zhàn)？

在全球航運業(yè)碳減排緊迫趨勢下，氫能船舶在國內(nèi)外均有著廣闊發(fā)展前景。根據(jù)德國勞氏船級社（GL）市場研究報告數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內(nèi)，船舶用燃料電池市場容量達(dá)到了160吉瓦；歐盟相關(guān)專家提出，到2025年，歐盟成員國范圍內(nèi)氫能船舶占比將達(dá)到2％；全球知名航運領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)克拉克森預(yù)測，到2050年，氫能船舶占替代能源船舶的比例將達(dá)到40%。

隨著市場對氫能船舶的關(guān)注度越來也高，一些燃料電池企業(yè)為了搶占先機(jī)，試圖將已有的車用燃料電池方案應(yīng)用到船舶上。

中國船舶712所燃料電池事業(yè)部電堆研究室主任花仕洋博士告訴高工氫電，車用與船用燃料電池動力系統(tǒng)之間存在較大區(qū)別，船用燃料電池對功率要求更高，儲能補(bǔ)給要求更快，自身穩(wěn)定性和耐久性更好，對安全的要求也嚴(yán)格。

總體來說，船用燃料電池與車用燃料電池在燃料電池系統(tǒng)、供氫技術(shù)兩方面，因使用場景不同，因此對其性能要求差別較大。

對于船用燃料電池系統(tǒng)，電池功率在數(shù)百千瓦甚至兆瓦級，一次性要補(bǔ)給數(shù)噸級的氫氣。示范期內(nèi)要求燃料電池壽命在3萬小時以上，商業(yè)期要達(dá)到5萬至10萬小時。由于氫船儲能大、載客多、逃生難度大，因此對安全可靠性要求更苛刻，系統(tǒng)設(shè)計必須以安全性為優(yōu)先。然而絕大多數(shù)車用燃料電池在設(shè)計時并沒有考慮到這些需求，因此不能簡單將車用燃料電池發(fā)動機(jī)移植到船舶上應(yīng)用。

在儲氫系統(tǒng)方面，車用氫氣儲存以高壓氣瓶為主要方式，儲氫系統(tǒng)缺乏水上尤其海洋環(huán)境下的技術(shù)研究和驗證，且存在占地面積大、可利用能量不足問題；船用儲氫系統(tǒng)需要針對不同的船型、排放要求、水域和應(yīng)用周邊的燃料補(bǔ)給保障條件決定選用特定氫源，包括高壓氣態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫、液氫、液氨、有機(jī)液體儲氫、甲醇等。

國氫科技總經(jīng)理助理、技術(shù)總監(jiān)陳平表示，參照車用燃料電池的技術(shù)研發(fā)路徑去研發(fā)船用燃料電池對企業(yè)來說效率會更高，也更加節(jié)省成本。但是在船用燃料電池的研發(fā)中，必須要充分考慮到船舶的使用場景，從適應(yīng)環(huán)境、延長壽命、氫電安全性和管理智能化等方面，針對性地對船用燃料電池的各項指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

當(dāng)前國內(nèi)氫能船舶主要應(yīng)用案例是沿海和內(nèi)河領(lǐng)域的游船，包括觀光船、公務(wù)船等。一位業(yè)內(nèi)資深人士表示，氫能船舶在重載、遠(yuǎn)途等方面優(yōu)勢更加明顯，國內(nèi)氫能船舶未來一定會走向遠(yuǎn)洋深海。這就需要大功率船用燃料電池和高密度儲氫方式（包括液氫、甲醇、液氨等）共同發(fā)展。只有燃料電池成本和儲氫用氫在經(jīng)濟(jì)上有了優(yōu)勢，船用燃料電池的商業(yè)化才會大規(guī)模鋪開。

隨著交通領(lǐng)域電動化的趨勢越來越明顯，氫能船舶將在行業(yè)碳減排中發(fā)揮越來越重要的作用，而燃料電池技術(shù)持續(xù)突破和相關(guān)配套設(shè)施的不斷完善，將加速國產(chǎn)氫能船舶的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。