2023燃料電池乘“舟”速行

近年來，新能源動力推進技術應用成為綠色船舶的重要發展方向。氫燃料電池技術在船舶上應用可實現能源高效、零排放和船舶舒適度提升，是綠色船舶的理想動力推進裝置。

2023年，隨著國內燃料電池技術持續突破和相關配套設施不斷完善，國內氫能船舶迎來了快速發展，不斷傳出“氫船”開工建造、下水試航等消息。國內眾多燃料電池企業也開始在氫能船舶領域“下注”，準備做出一番成就。

現階段國內氫能船舶發展到什么程度？對燃料電池企業來說未來商機和市場潛力究竟有多大？

氫舟首航后，或將迎來“下餃子”時代

在“雙碳”目標下，航運業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展路線之一。

為積極推進航運碳減排，2023年國內涌現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，國務院國資委新聞中心發起“2023年度十大國之重器”年度盤點，精心選出20項“國之重器”并啟動網絡投票。其中，“三峽氫舟1”號成功入圍評選活動。

除此之外，國內多個氫燃料電池船舶項目取得突破性進展。1月，武漢理工船舶連續簽訂了一艘沿海小型綠色智能船舶和一艘22米氫燃料交通執法艇的設計合同；2月，國內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”號主要設計圖紙正式通過了中國船級社（CCS）武漢規范研究所審圖中心的審核和批準程序，“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氫能源設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”燃料電池動力環保船在閩江完成首航。

中國宏觀經濟研究院決策咨詢部形勢室主任郭麗巖表示，隨著技術成熟和拓展，整個“黃金水道”在綠色大保護的過程中，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推廣力度，近年來，大連、上海青浦區、上海臨港新片區、舟山市、濰坊市均專門制定了相關財政支持政策推進氫燃料船舶的發展。

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

隨著氫能船舶的熱度越來也高，國內多個燃料電池企業已然開啟了船用燃料電池領域的布局。中國船舶712所作為國內船舶及海洋領域燃料電池動力系統技術牽頭和優勢單位，主導實現了國內首艘入級CCS的“三峽氫舟1號”建造合攏和核心部件認證；國氫科技、氫藍時代、未勢能源等燃料電池企業已掌握了船用燃料電池系統設計、開發等多項技術。此外，氫璞創能、國鴻氫能、明天氫能、武漢眾宇、氫航科技、氫藍時代、攀業氫能等多家公司都開始布局和關注氫能船舶市場。

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

如何攻克諸多挑戰？

在全球航運業碳減排緊迫趨勢下，氫能船舶在國內外均有著廣闊發展前景。根據德國勞氏船級社（GL）市場研究報告數據顯示，全球范圍內，船舶用燃料電池市場容量達到了160吉瓦；歐盟相關專家提出，到2025年，歐盟成員國范圍內氫能船舶占比將達到2％；全球知名航運領域研究機構克拉克森預測，到2050年，氫能船舶占替代能源船舶的比例將達到40%。

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

中國船舶712所燃料電池事業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之間存在較大區別，船用燃料電池對功率要求更高，儲能補給要求更快，自身穩定性和耐久性更好，對安全的要求也嚴格。

總體來說，船用燃料電池與車用燃料電池在燃料電池系統、供氫技術兩方面，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，電池功率在數百千瓦甚至兆瓦級，一次性要補給數噸級的氫氣。示范期內要求燃料電池壽命在3萬小時以上，商業期要達到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，系統設計必須以安全性為優先。然而絕大多數車用燃料電池在設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動機移植到船舶上應用。

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

國氫科技總經理助理、技術總監陳平表示，參照車用燃料電池的技術研發路徑去研發船用燃料電池對企業來說效率會更高，也更加節省成本。但是在船用燃料電池的研發中，必須要充分考慮到船舶的使用場景，從適應環境、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進行優化。

當前國內氫能船舶主要應用案例是沿海和內河領域的游船，包括觀光船、公務船等。一位業內資深人士表示，氫能船舶在重載、遠途等方面優勢更加明顯，國內氫能船舶未來一定會走向遠洋深海。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）共同發展。只有燃料電池成本和儲氫用氫在經濟上有了優勢，船用燃料電池的商業化才會大規模鋪開。

隨著交通領域電動化的趨勢越來越明顯，氫能船舶將在行業碳減排中發揮越來越重要的作用，而燃料電池技術持續突破和相關配套設施的不斷完善，將加速國產氫能船舶的產業化進程。