近年來(lái)，新能源動(dòng)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(shí)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(dòng)力推進(jìn)裝置。

2023年，隨著國(guó)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(guó)內(nèi)氫能船舶迎來(lái)了快速發(fā)展，不斷傳出“氫船”開(kāi)工建造、下水試航等消息。國(guó)內(nèi)眾多燃料電池企業(yè)也開(kāi)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(guó)內(nèi)氫能船舶發(fā)展到什么程度？對(duì)燃料電池企業(yè)來(lái)說(shuō)未來(lái)商機(jī)和市場(chǎng)潛力究竟有多大？

氫舟首航后，或?qū)⒂瓉?lái)“下餃子”時(shí)代

在“雙碳”目標(biāo)下，航運(yùn)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(diǎn)，是航運(yùn)碳減排重要發(fā)展路線之一。

為積極推進(jìn)航運(yùn)碳減排，2023年國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出多個(gè)氫能船舶項(xiàng)目。其中，最為典型的案例是，10月11日，國(guó)內(nèi)首艘入級(jí)中國(guó)船級(jí)社（CCS）氫燃料電池動(dòng)力船“三峽氫舟1”號(hào)，在湖北宜昌順利完成首航。近日，國(guó)務(wù)院國(guó)資委新聞中心發(fā)起“2023年度十大國(guó)之重器”年度盤點(diǎn)，精心選出20項(xiàng)“國(guó)之重器”并啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)投票。其中，“三峽氫舟1”號(hào)成功入圍評(píng)選活動(dòng)。

除此之外，國(guó)內(nèi)多個(gè)氫燃料電池船舶項(xiàng)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(jì)合同；2月，國(guó)內(nèi)首艘氫電雙動(dòng)力商用船在江西九江開(kāi)建。

4月，首艘商用氫燃料電池動(dòng)力游覽船“西海新源1號(hào)”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(guó)的第一艘氫能競(jìng)賽原型動(dòng)力艇在鄭州鄭東新區(qū)龍湖水域下水首航。

5月，首艘氫動(dòng)力海上交通船“蠡湖未來(lái)”號(hào)主要設(shè)計(jì)圖紙正式通過(guò)了中國(guó)船級(jí)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(lái)”號(hào)將成為我國(guó)首艘入級(jí)CCS的氫動(dòng)力海船和鋁合金船舶。

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

中國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)研究院決策咨詢部形勢(shì)室主任郭麗巖表示，隨著技術(shù)成熟和拓展，整個(gè)“黃金水道”在綠色大保護(hù)的過(guò)程中，未來(lái)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(lái)，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(cái)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(dòng)福建”建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)（2023—2025年）》中對(duì)氫船給出單船補(bǔ)助最高1500萬(wàn)元的政策支持；12月份，廣東印發(fā)了《農(nóng)村水路客（渡）運(yùn)油價(jià)補(bǔ)貼資金使用管理實(shí)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(lái)也高，國(guó)內(nèi)多個(gè)燃料電池企業(yè)已然開(kāi)啟了船用燃料電池領(lǐng)域的布局。中國(guó)船舶712所作為國(guó)內(nèi)船舶及海洋領(lǐng)域燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)牽頭和優(yōu)勢(shì)單位，主導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首艘入級(jí)CCS的“三峽氫舟1號(hào)”建造合攏和核心部件認(rèn)證；國(guó)氫科技、氫藍(lán)時(shí)代、未勢(shì)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(jì)、開(kāi)發(fā)等多項(xiàng)技術(shù)。此外，氫璞創(chuàng)能、國(guó)鴻氫能、明天氫能、武漢眾宇、氫航科技、氫藍(lán)時(shí)代、攀業(yè)氫能等多家公司都開(kāi)始布局和關(guān)注氫能船舶市場(chǎng)。

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(guó)氫能船舶很快將迎來(lái)“下餃子”時(shí)代。

如何攻克諸多挑戰(zhàn)？

在全球航運(yùn)業(yè)碳減排緊迫趨勢(shì)下，氫能船舶在國(guó)內(nèi)外均有著廣闊發(fā)展前景。根據(jù)德國(guó)勞氏船級(jí)社（GL）市場(chǎng)研究報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內(nèi)，船舶用燃料電池市場(chǎng)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(guó)范圍內(nèi)氫能船舶占比將達(dá)到2％；全球知名航運(yùn)領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)克拉克森預(yù)測(cè)，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(chǎng)對(duì)氫能船舶的關(guān)注度越來(lái)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(guó)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(dòng)力系統(tǒng)之間存在較大區(qū)別，船用燃料電池對(duì)功率要求更高，儲(chǔ)能補(bǔ)給要求更快，自身穩(wěn)定性和耐久性更好，對(duì)安全的要求也嚴(yán)格。

總體來(lái)說(shuō)，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(chǎng)景不同，因此對(duì)其性能要求差別較大。

對(duì)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(jí)，一次性要補(bǔ)給數(shù)噸級(jí)的氫氣。示范期內(nèi)要求燃料電池壽命在3萬(wàn)小時(shí)以上，商業(yè)期要達(dá)到5萬(wàn)至10萬(wàn)小時(shí)。由于氫船儲(chǔ)能大、載客多、逃生難度大，因此對(duì)安全可靠性要求更苛刻，系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)并沒(méi)有考慮到這些需求，因此不能簡(jiǎn)單將車用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)移植到船舶上應(yīng)用。

在儲(chǔ)氫系統(tǒng)方面，車用氫氣儲(chǔ)存以高壓氣瓶為主要方式，儲(chǔ)氫系統(tǒng)缺乏水上尤其海洋環(huán)境下的技術(shù)研究和驗(yàn)證，且存在占地面積大、可利用能量不足問(wèn)題；船用儲(chǔ)氫系統(tǒng)需要針對(duì)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(chǔ)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫、液氫、液氨、有機(jī)液體儲(chǔ)氫、甲醇等。

國(guó)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(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)效率會(huì)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(chǎng)景，從適應(yīng)環(huán)境、延長(zhǎng)壽命、氫電安全性和管理智能化等方面，針對(duì)性地對(duì)船用燃料電池的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

當(dāng)前國(guó)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(shì)更加明顯，國(guó)內(nèi)氫能船舶未來(lái)一定會(huì)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(chǔ)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(chǔ)氫用氫在經(jīng)濟(jì)上有了優(yōu)勢(shì)，船用燃料電池的商業(yè)化才會(huì)大規(guī)模鋪開(kāi)。

隨著交通領(lǐng)域電動(dòng)化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，氫能船舶將在行業(yè)碳減排中發(fā)揮越來(lái)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(guó)產(chǎn)氫能船舶的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。