我国新能源船舶路在何方？

吕龙德

随着船舶排放污染日益严重，减少或消除航运过程中废气、废水、噪声等影响，已经成为了行业乃至全人类的共识，而国际海事组织即将实施的“限硫令”则进一步加快了这个环保变革。要实现这一目标，传统船用燃料的更替无可避免。也就是说，未来的船舶使用的必然是清洁环保和可再生能源。在这种形势下，研发和应用新能源船舶也就应运而生了。但是，截至目前，清洁能源船在航运中所占比例很小，还难以全面铺开。这里面的原因很多，既有技术上的不足，也有安全规则的缺失和配套设施的滞后等。尽管如此，新能源船舶代替传统能源船舶又是不可逆转的。那么，新能源船舶成为航运主角还需要多久？而我国新能源船舶建造之路又应该怎么走？

新能源动力是大势所趋

说到底，引发船舶动力革新是因为巨量排放污染，而直接推动船舶采用新能源则是各种严苛环保政策的实施。国际海事组织海上环境保护委员会早在第70次会议就通过了“强制执行全球船用燃油硫排放上限为0.5%”的法规，而现行上限为3.5%。更为严厉的是，明年3月1日还开始实施船舶高硫油携带禁令。相比国际海事组织，许多国家严控船舶废气排放也是有过之而无不及，如已设立的波罗的海、北海、北美和美国加勒比海等四大排放控制区，最高船用燃料含硫量不能超过0.1%。

近年来，我国对船舶污染治理、减排限硫也是不断打出重拳：2017年4月，交通运输部颁布《推进交通运输生态文明建设实施方案》，要求到2020年，京津冀、长三角、珠三角船舶硫氧化物、氮氧化物和颗粒物排放总量比2015年分别下降65%、20%和30%;2018年7月，国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，提出推进船舶柴油机排放标准升级并扩大排放控制区。11月，《船舶大气污染物排放控制区实施方案》发布，要求2020年起海船进入风河控制区船用燃油硫含量不能大于0.1%。12月，交通运输部颁布的《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》指出，在排放控制区内，分四阶段推动船舶靠岸停泊期间使用硫含量≤0.5%m/m的燃油;2019年9月发布《交通强国建设纲要》，要求严格执行国家和地方污染物控制标准及船舶排放区要求，推进船舶、港口污染防治。10月，海事局发布《2020年全球船用燃油限硫令实施方案》，除了响应国际“限硫令”，还规定2020年1月1日起进入我国内河船舶排放控制区不得使用含硫量超过0.1%的燃油。

此外，党的十九大报告明确提出要“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”。各地紧跟步奏推出了相应措施落实，如广东发布了《广东省打赢蓝天保卫战行动方案（2018-2020年）》，严格落实珠三角水域船舶排放控制区要求，推广使用电动或天然气船舶，推动内河船舶改造。

由此可见，从国际到国内，船舶减排都是大势所趋，而要达成船舶排放环保的终极目标，研制和推广应用新能源船舶既是最好方法，又是不可或缺的途径。虽然新能源的范围很广，包括LNG、锂电、风能、太阳能、核能和生物质能等，但从目前技术成熟度和可行性看，LNG船、锂离子电池推进船、氢燃料船等应该潜力最大，也最有可能在将来得到广泛应用。

LNG船看上去美好

LNG船的建造历史达70多年，已应用于油船、邮轮、集装箱船、汽车运输船和超大型矿砂船等。目前，全球有163艘LNG动力船在营运，虽然因为制造成本高、加注站设施缺乏等因素而难以大面积应用，但其作为新能源船舶则是当前最成熟的一种，正如云浮珠港公司执行董事黎耀初说，LNG在实际使用中的安全性、清洁性和环保性是得到验证的，而且设备和系统的安全设计也日趋完善，产业前景已得到业界认可。

我国LNG船探索始于2008年，主要包括两大块：一块是内河的，另一块是远洋的。首先，对于内河LNG船，自从长江首艘LNG动力改造船“武拖轮302号”建成后，我國LNG船制造技术不断得到提升和完善，并在2014年国家补贴政策推出后的几年里迅速掀起改造新建热潮。但随着补贴到期，加之缺乏加注设施、建造成本高企等因素影响，许多项目被搁浅，最后归于沉寂，更严重的是一些建好的LNG船也被弃运营或闲置。本刊主编、广州船舶及海洋工程设计研究院首席专家徐文珊表示，广东先后成立了清洁能源动力船产业联盟，打造“大宗货物绿色运输北江示范项目”等，但恰逢国际能源价格波动、油气价格倒挂、加注站等配套设施滞后，LNG船在珠江水运的推广并未取得较大进展。采访中，广东凯力船艇股份有限公司董事长钟永强也说，该公司曾在2016年获得建造30艘LNG船订单，后来因为市场问题船东放弃了订造。

尽管如此，我国推广LNG船的试点示范和配套设施建设工作并没停止，有关部门先后推出了《长江干线京杭运河西江航运干线液化天然气加注码头布局方案（2017-2025）》、《关于加快长江干线推进靠港船舶使用岸电和推广液化天然气船舶应用的指导意见》、《天然气燃料动力船舶法定检验暂行规则（2018）》等政策。截至2018年底，我国已建和在建船舶加注站共20座，LNG船配套设施建设取得一定突破。虽然远远不够，但进一步刺激了LNG船建设市场，如广东就委托广州船舶及海洋工程设计研究院（广船院）开展《广东省内河船舶动力改造方案》调查、编写工作，计划对300艘货船进行LNG船改造，以进一步打造绿色珠江，助力粤港澳大湾区建设。目前，该方案已进入结题评审阶段。曾有人预测，随着配套设施增加、严格航运环境监管及有利经济预期，我国LNG船或在不久将来迎来新的建造浪潮。

其次，在LNG海船建造方面，我国从无到有，现在已进入了较强行列，而沪东中华更是排名“全球LNG船建造前十船厂”。自从2008年自主设计建造出第一艘远洋LNG船“大鹏昊”号后，我国在LNG动力船制造上创造了系列的世界之最：金陵船厂交付了全球首制2.5万吨LNG高压双燃料杂货船;沪东中华建造全球首艘LNG动力23000TEU集装箱船“达飞雅克萨德”号下水，并在最近举行的中国国际海事展上推出全球最大25000TEU LNG动力集装箱船获DNV GL 认证;大船集团成功研制出全球首座封闭Mark Ⅲ型LNG船模拟舱……目前，国内能建造LNG远洋船的船厂不在少数，而华南地区的广船国际和黄埔文冲也是其中佼佼者，分别交付了世界首艘双燃料高速客滚船“威斯堡”号和1400TEU双燃料集装箱船“北方”号等。

但不可否认的是，我国大型LNG船制造技术和LNG船发达国家还存在很大差距，不仅交付能力明显不足，缺乏主要生产线和主要造船厂，许多核心技术依赖国外，如沪东中华的液化围护系统的No96技术就来自法国GTT，而且关键配套设备国产化率低，大部分依靠进口，导致供货期长、建造成本高。这也是中国造船今年在卡塔尔百艘LNG船大单竞争中颗粒无收的主要原因。

总的来说，目前的LNG船建造市场还处于“看起来很美”的阶段，要真正火起来尚需时日，但随着“限硫令”的实施，或许这种局面很快会被打破，而我国LNG船制造也有可能借此迈向更高发展。

锂离子电池推进船顺势崛起

锂离子电池推进船又称为纯电动船，它具有零排放、无噪音、高效节能的优点。目前，纯电动船舶的运营和建造市场主要集中在欧洲，这与它环保意识、法规及技术走在全球前列不无关系。杭州现代船舶设计研究院董事长黄佳林表示，当前锂离子电池储能系统的关键技术包括船舶电力系统组网技术、电力推进、大功率电力并网等技术都已实现重大突破。

早在几年前，我国就把大力推动纯电动船舶发展列入了《船舶配套产业能力提升行动计划（2016-2020）》和《船舶工业深化结构调整加快转型升级行动计划（2016-2020年）》。去年9月，国家交通运输部又出台意见，要求“加快研究纯电动货船，实现电动货船靠泊接用岸电并进行充电”。我国纯电动船技术发展速度非常快，已然走在了世界前沿，并推出了应用于沿江沿海的各种实船：2019年1月，广船国际交付了全球首艘2000吨级纯电动散货船“河豚”号，填补了世界同吨位级内河双电驱动散货船的市场空白;5月，我国首艘纯电动航道快艇“长江航道电001”在武昌下水;10月，江苏金洋造船有限公司承建的全国首艘京杭运河千吨级纯电动运输船“中天电运001”顺利下水;11月，中船七一二所交付了国内第一艘纯电动客船“君旅号”……

目前，全球有在运营和拟建纯电动船为155艘，而我国仅有20多艘。造成纯电动船难以大规模推广普及，既有相关标准缺失、充电设施不完善、电网供电能力有限和商业模式不清晰等问题，又有技术及成本的制约因素，如“河豚”号搭载26吨电池，续航仅为80公里，难以满足长距离、大吨位的航运需求。这也是现阶段难以向远洋航运发展的一个重要障碍。另外，船舶电动化不是简单的动力系统更换，因为纯电动船所需的能源系统、动力系统、推进系统与传统的内燃机推动大相径庭，众多技术难关亟待攻克。

但是，随着储能设备成本逐步降低，尤其是磷酸鐵锂动力电池管理系统日益完善，我国纯电动船的研发必然走向纵深发展，绝不会仅限于目前浙江、江苏、广东等船运交通大省，而未来在安全性、实用性和经济性等方面也必定会有根本提升。值得强调的是，广东正大力推进纯电动船发展，除了广州市港务局等单位联合发文补贴电动船充电桩建设，广东海事局也抓紧为纯电动船应用制定和完善相关法规，广船院则针对珠江游纯电动船进行方案论证，就纯电动船产业化、产业配套、技术方案等形成报告。

氢动力船研制显端倪

12月3日，由广船院牵头研发的中国首艘氢燃料试点船舶设计方案在第20届中国国际海事展获颁CCS的AIP证书，引起了业界极大关注和兴趣。据该院高级工程师李明敏介绍，此船是一艘2000吨级定点航线内河自卸货船，具有续航力强、可靠、安全等特点，目前已完成总体方案、氢系统、发电系统等设计和风险评估工作，后续将启动氢系统、船用燃料电池等系统验证工作。

其实，船舶采用氢燃料动力早已不是新奇事：德国于2009年率先研发出全球首艘氢动力船舶;2017年，比利时建造了全球第一艘通过认证的双燃料氢动力渡轮。更令人振奋的是，斯坦福大学最近推出了通过太阳能、电极和海水成功制造出氢燃料的研究成果。徐文珊首席专家认为，氢燃料电池或是未来船舶动力首选。氢是容易获得的可再生资源，氢燃料电池作为船舶动力的续航时间比锂电池更长。此外，氢燃料电池的振动噪音低，便于模块化设计、安装和维护。

我国开展氢燃料电池船舶开发比较早，上海海事大学于2005年就推出了以氢燃料电池为动力的游艇“天翔1号”。近年，随着《交通强国建设纲要》、《产业结构调整指导目录（2019）征求意见稿》等支持政策出台，我国不管是氢能产业，还是氢动力船研究都呈欣欣发展态势，譬如：中江氢能以东方造船为基地，将打造集研发、生产、改装、集成于一体的新型氢燃料电池船舶基地，为铜陵市的“氢动长江”计划添砖加瓦。

当前，国际上采用氢燃料电池的船舶规模还很小，也没有任何有效的实际经验数据可供参考，而我国氢燃料船更是处于摸索阶段，与国际先进水平差距较大，现有专利对核心技术涉及较少。在降低损耗和成本、提高效率和材质及稳定性、改善工艺和电能质量等方面，我国氢燃料船舶技术研发要走的路还很长。对此，徐文珊首席专家认为，近期需攻克“高压气态储氢+质子交换膜燃料电池”船用技术，实现氢动力船示范运营;中期应研发高效储氢技术、氢内燃料机，使其应用于多种短途中小型船舶;远期则进一步研发船用固体氧化物燃料电池，逐步研发长续航中大型船舶。

此外，甲醇用作船舶清洁替代燃料也有着光明前景，世界上一些国家已较早打造了甲醇燃料船的应用实例，如瑞典船舶管理公司首批甲醇双燃料船已通过10000小时的运行试验。2019年9月，江龙船艇联合广西玉柴、天津大学成功研制了中国首艘柴油甲醇双燃料旅游休闲船“江龙号”，开创了我国甲醇动力船艇研发新篇章。

未来向哪发力？

作为新能源船舶，不管是LNG船，还是纯电动船、氢燃料船，现阶段在法规和技术上仍存在这样或那样的不足，大规模推广还面临很多困难，但其发展之势不可阻挡且不可逆转。那么，面对新风向，中国造船业应从哪些方面发力，才能抢得新能源船舶发展先机，在这场船舶动力变革大潮中实现快人一步呢？

首先，在国家层面，要从政策和资金上给予阶段性扶持，如延续对新建LNG船舶及现有船舶LNG动力整体更新改造的补贴政策，并根据实际情况适当提高补贴标准。对电动船和氢燃料船等其它新能源船舶研发，也希望在起步阶段能推出一些资金鼓励政策;在基础配套设施上，要完善LNG加注站和充电桩等配套设施建设，不仅需要有国家专项资金支持，还要鼓励相关企业积极响应和参与。另外，要提高新能源船舶的关键船配国产化率，对新能源船舶给予优先通航和通航费用减免，制定和完善新能源船舶相关标准和法规。

其次，船舶行业要瞄准船舶设计、建造工艺，集中力量进行攻关，加强与国外先进同行交流，加快技术创新步伐，降低建造成本，掌握核心技术，打造真正有吸引力和竞争力的新能源船舶。比如，在LNG船研制上要突破发达国家的封锁，建立自主知识产权的开发货物维护系统;船配企业要大力开展关键设备和配套系统的研发，通过技术创新和引进相结合、企业并购重组、收购海外企业及加强国际交流等形式，掌握关键技术，开发出新能源船的配套装置，助力我国新能源船舶发展。

第三，造船行业不但要借助高校、研究院所和船级社支持，还要与航运、能源供应等产业建立战略联盟，构建全产业链整合的发展模式，集聚各领域优势力量，形成示范性项目，共同推动新能源船舶建造与应用。

最后，作为新型船舶尤其是纯电动船和氢动力船，无论是技术成熟度、应用历史等方面，与传统船舶都是无可比肩，所以新能源船舶建造企业要拓宽营销渠道，做好全过程的服务沟通工作，以质量和口碑打开和扩大市场。

漫江碧透，百舸争流。新能源船舶主宰航运业的步伐是谁都阻挡不了的。在这场机遇与挑战并存的盛宴中，造船业只要顺应趋势，积极进取，锐意创新，就一定能脱颖而出走在行业发展的前列。面向未来，中国造船业必将在新的契机中迎来辉煌灿烂的明天，造船强国梦一定会照进现实！