進入2022年，氫能產業發展加速推進。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業發展政策的發布，我國氫能發展在陸上應用極為廣泛。而氫能源技術在氫能船舶行業的探索與應用正隨著產業整體的創新和突破逐步加深，而整個航運業的減碳減排也已到來。目前航運業應對溫室氣體減排的壓力越來越大，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。近日，由中國船舶集團旗下廣船國際建造的全球首艘蘇伊士型LNG雙燃料動力油船——15.8萬載重噸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的重量僅為同體積水的45%左右。用LNG作為船舶動力燃料，污染物的排放比使用傳統燃油要低得多，是傳統燃油的理想替代品，目前已被廣泛應用于船舶動力領域。去年7月，中國船舶集團廣西公司所屬北部灣設計公司與厚普清潔能源股份有限公司簽訂了3000立方LNG運輸船和1500立方LNG運輸船方案設計合同，共同拓展海外LNG運輸船市場。相比于LNG船舶的快速發展，我國氫燃料電池動力船舶目前還在技術初創階段。
5月17日，國內首艘入級中國船級社（CCS）的500kw氫燃料電池動力工作船“三峽氫舟1號”在江龍船艇中山科技園舉行隆重的開工儀式。據了解，“三峽氫舟1號”采用氫燃料電池和鋰電池動力系統，為鋼鋁復合結構，總長49.9m，型寬10.4m，型深3.2m，設計吃水1.85m，采用全回轉舵槳推進，氫燃料電池額定輸出功率500kw，最高航速達到28km/h，巡航航速20km/h時的續航里程可達200km，具有高環保性、高舒適性和低能耗、低噪音等特點，將主要用于三峽庫區及兩壩間交通、巡查、應急等工作。根據國際海事組織的數據，全球航運業的溫室氣體排放量約占世界總排放量的2.5%，航運業的污染治理和向更可持續能源轉型的壓力越來越大，盡早實現航運業的減碳措施刻不容緩。水運和船舶行業一直在尋求安全高效和清潔低碳的石油替代能源，太陽能、風能和海洋能等可再生能源的船舶試驗性應用早已開展，但由于上述幾類能源固有的波動性、間歇性和隨機性特點，限制了其在船舶上大規模推廣應用。目前水運業的 CO2 排放量約占世界人工因素產生 CO2 排放量的 3%，重油或柴油等石油燃料仍相當是船舶燃料的主流，在產生大量 CO2 的同時排放相當數量的 SOX、NOX 和可吸入顆粒物。據統計，世界范圍內，船舶用燃料電池市場容量約有160GW。根據交通運輸部水科院的數據和專家預計，2025年氫燃料電池系統改造船數量和新建氫燃料電池船舶數量分別約400艘和200艘，氫燃料電池系統市場規模將達到200億元。從技術層面來看，氫燃料電池在船舶領域應用具有三大優勢：其一，可以實現工業規模化生產，電源穩定可靠。氫燃料電池是穩定直流電源的來源，可以分布在整個船舶上，為船舶的發動機提供動力并滿足其所有電力需求。目前燃料電池系統的電能效率可達55％，它不產生溫室氣體，唯一的副產品是干凈可用的水。燃料電池系統幾乎不需要專門維護，維護成本低（燃料電池系統可重建）且使用壽命極長。其二，支持遠程運輸，可快速加氫。氫氣的能量密度比鋰電池更高，因此燃料電池驅動的船舶可在再次加氫前運行更長時間、行駛得更遠。與鋰電池供電相比，這對于尋求更換船舶燃料動力系統的船隊運營商來說，氫燃料電池系統更實用。其三，氫氣可儲存在大型液體儲存設施中，以便于在碼頭加氫。國外燃料電池在船舶上的應用起步于 20 世紀90 年代，國內在本世紀初才開始少量試驗性應用。基于儲氫和燃料電池技術構建的混合動力系統在船舶與海洋工程領域的應用潛力很大，但氫能和燃料電池在船舶上推廣應用還需關注相關問題的研究。相比于車用燃料電池系統功率，船用燃料電池系統需要遠大于車用系統的大功率電堆，因此對燃料電池的技術也提出一定挑戰。
此外，目前我國建設的加氫站基本為車用加氫站，尚無專用船舶氫燃料加注站。對于內河船舶而言，港口加氫站的建設極為重要，但目前港口加氫站的建設成本十分高昂，未來還需要進一步降低成本。我國目前氫能及燃料電池技術標準在陸上領域已基本成熟，我國已發布88項氫能及燃料電池技術標準，形成了涵蓋氫制取、氫儲運、加氫基礎設施、燃料電池及應用的技術標準體系。相比于陸上標準體系，船用燃料電池技術標準尚不成熟，相關燃料電池系統及儲氫、加氫系統主要采標陸上現有標準。于全虎. 氫能和燃料電池及其船舶應用進展[J]. 船舶,2020,31(05):69-76.
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2022-07-11
氫能觀察張贏407890
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