造船业如何“氢”装前行？

　　近日，广州市发展改革委对外发布《广州市氢能产业发展规划（2019-2030）》，提出发挥南沙在资源、制造、物流、港口等方面的综合优势，开展氢能公交、氢能港口、氢能船舶等应用示范，并向外推广氢能技术，打造南沙氢能产业枢纽。氢能被视为21世纪最有发展潜力的清洁能源。尤其在环保要求日益严苛的情况下，零排放的氢能备受青睐。

　　《内河航运发展纲要》中也明确提出，要加大新能源、清洁能源推广应用力度，探索发展纯电力、燃料电池等动力船舶，研究推进太阳能、风能、氢能等在行业的应用。记者就氢燃料电池在船舶上的应用情况、存在的瓶颈以及今后的发展等相关问题采访了行业专家。

　　新能源船舶方兴未艾

　　“氢能是一种绿色、高效的二次能源，具有来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染、利用形式多种多样、可储能等特点。氢能作为‘零排放、无污染’的清洁替代燃料，是最具发展潜力的船用新能源之一。氢燃料电池船舶的产物只有水，可以实现船用端真正意义上的零碳排放。”中国船级社武汉规范研究所高级工程师，也是该所氢燃料应用项目主要参与人陈立剑告诉记者，氢燃料电池具有能效高、零污染、噪声低、振动小的优点，从长期看，是绿色航运的首选动力源。

　　“从源头上对船舶污染进行控制，是解决沿海、内河污染问题，推动绿色航运发展的重要举措。”辽宁省高校新能源船舶创新团队负责人、大连海事大学教授杨国刚说，LNG、纯电动以及氢燃料电池作为船舶动力，根据各自的优势特点将应用于不同场景，短期内将会多种形式共存。比如现阶段LNG动力船在技术成熟性、经济性、环保性、燃料可供性上是最均衡的，在内河1000吨到2000吨的货船上有较大前景，但不太适合于客船和更小型的船，而且在使用中会产生二氧化碳，因此从长久的发展来看会受到限制。

　　杨国刚告诉记者，纯电动船技术上相对成熟，法律法规基本完善，有一定的市场，但存在成本比较高、充电时间长与续航里程短等缺点，目前推广的主要场景是对环保要求较高水域的观光船、渡船、执法船、工作船等。氢燃料电池船是完全清洁的，完全没有炭排放。而且，化学能转化为电能的效率更高，运行十分安静，振动很小。长江、珠江、京杭大运河等内河航运量大，流经区域主要集中在我国人口稠密、经济发达地区，对环保要求高，地方政府也有能力提供较多的资金支持，氢燃料电池船舶有望在这些区域率先推广。

　　在积极探索中砥砺前行

　　据了解，一些企业和科研单位已经开展了氢燃料电池船舶的研究工作。2018年8月，中国船级社与中国船舶集团合作研发内河2000吨级散货船作为氢燃料电池动力示范船船型。2019年12月，在上海海事展上，中国船级社向中国船舶集团颁发了我国首艘氢燃料试点船舶设计方案的AIP认可。该船为2100吨级定点航线内河自卸货船，采用4x135kW质子交换膜氢燃料电池作为船舶主动力源，辅以4x250kWh锂电池组进行调峰补偿，续航力约为140公里。目前该船的船舶总体技术设计和氢燃料动力系统原理设计工作已基本完成，中国船舶集团605院正联合中船712所、中船718所等单位开展该船的研制工作，计划于2021年底完成示范船的建造并示范运营。

　　目前，大连海事大学也在开发一艘13.9米的燃料电池动力游艇。“这是一艘实验性质的船舶，我们主要是对氢燃料电池从岸上到船上的适用性、安全性进行评估，并且进行成本测算，为法律法规提供数据依据。”杨国刚说。

　　法规与技术瓶颈待破解

　　“氢燃料有着不可替代的先天优势，前景看好，而且在国内汽车上已有广泛应用。但要将氢燃料电池应用于船舶，还存在一些法律法规方面的制约。比如氢目前是当作危化品来管理，作为燃料应用于船舶之前，国家需要出台一系列的配套法规。”杨国刚说。

　　据了解，目前国内已形成包括珠三角在内的7个氢能产业群，2019年实现制氢产能约2000万吨，是世界最大的工业制氢国。制氢、储氢、加氢、用氢的产业链正在逐步形成。“而把陆上的应用移植到船上并非易事。”杨国刚说，相对于汽车而言，船舶运行相对平稳，空间更大，这有利于燃料电池长时间运行在最佳工作区间以及能布置更多的贮氢装置，但船舶对安全性要求更高。在多维摇摆以及高湿、高盐的工作环境下，对燃料电池稳定、长寿命的运行将是严峻的考验，而目前相关的研究很少。

　　“目前，交通运输部海事局已委托中国船级社研究制定相关法律法规，计划将于明年8月出台。”中国船级社武汉规范研究所工业技术部工程师秦傲寒告诉记者，中国船级社早就开始着手这方面的工作。2017年中国船级社发布了《船舶应用替代燃料指南》，其中第2篇燃料电池系统中，根据氢燃料电池系统主要构成及各系统设备在船舶上的应用特点，提出了燃料电池船舶布置、系统设计、燃料储存、燃料加注、辅助系统等方面的安全技术指标。

　　“除了法律法规的瓶颈，适用于船舶的氢燃料电池技术也需进一步研发。”秦傲寒说，在车用领域，氢燃料电池系统的开发和应用已具备较好技术基础与投资环境。相比而言，国内船用氢燃料电池系统研究工作刚起步。船用氢燃料电池系统功率更高、储能更大，而且船舶环境有其特殊性，对氢源的储氢密度、安全性、补给性有更高要求，对系统的匹配性、可靠性、安全性、环境适应性、监控与能量管理技术也要求更高，相应部分工程化关键技术需要突破。此外，氢燃料电池船的配套设施，水上加氢站的要求也比陆上更高。

　　据秦傲寒介绍，氢燃料电池船与目前常见的柴油动力船在安全防护、机舱设置、管路设计、技术标准等方面均有很大的区别。目前，中国船级社武汉规范研究所正在开展氢燃料在船上应用技术专项研究课题，以及《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规定》编制工作。

　　推广应用还需政策加持

　　“近年来，我国在新能源汽车大规模的应用推广方面，积累了丰富的政策经验以及雄厚的产业基础，可以预见，我国将迎来新能源船舶的快速甚至爆发式的发展期。”杨国刚对氢燃料电池船舶十分看好。

　　“但是当前必须解决几个急迫的问题。”杨国刚说，成本较高就是其中一个无法回避的问题。目前氢燃料电池船的建造成本可达到同类内燃机船舶的2倍以上，建造加氢站或是充电站还需要大量的前期投入。船东虽然在环保高压下具有造船的内在动力，却也有可能无力承担高昂成本，或是把增加的成本转嫁到运费当中，造成整个水路运输成本的上升。

　　秦傲寒认为，根据氢能源汽车推广的经验，随着技术进步与应用规模的扩大，未来几年氢燃料电池船舶的成本会快速下降，最后可达到政府不补贴或是小规模补贴船东就能接受的程度。但是在这之前，国家和政府必须进行合理的规划与布局，再加以必要的扶持政策，以促进氢燃料电池船舶产业快速健康发展。

　　据了解，广东省目前正在开展“绿色珠江”建设，对氢能船舶等领域提供了一些政策支持；安徽省铜陵市率先提出“氢动长江”计划；大连市提出氢能海岛规划。杨国刚建议交通运输部可以创造条件，支持有条件的省市先行先试，积累的试点成果再向外推广。

　　杨国刚说，产业发展要提前做好战略规划和顶层设计，建议围绕长江、珠江、大运河、沿海重点城市等区域，做好氢燃料电池船舶的中长期发展规划。同时，加强与沿海沿河省市的沟通，充分考虑各地现有的支持政策，注重陆水协同发展，基础设施共用等具体工作部署，进而降低氢燃料电池船舶的研发支出，减少交通系统整体成本。此外，加快健全氢燃料电池船舶配套政策法规体系建设。对符合要求的氢燃料电池船舶给予补贴，国家财政安排资金对锂电池与燃料电池船舶应用规模较大的城市和企业给予奖励，奖励资金用于基础建设。研究加氢站等基础设施支持政策，鼓励各地港口利用现有设施推动加氢设施项目建设，在符合规划的前提下，批准加氢设施用地规划。（记者 王寅娜）

　　 转自：中国水运报