习指出,绿色发展是高水平发展的底色,新质生产力本身就是绿色生产力。
港航低(零)碳发展是交通运输领域减碳重要方式之一。如今,环保政策持续加码,加之动力电池系统成本显著下滑,双重利好下,我国船舶电动化持续加快发展。据专注于电动汽车及其相关产业链研究的第三方机构EVTank预测,2026年中国电动船舶市场有望提升至367.5亿元,锂电需求将从2021年的173.2MWh提升至2026年的11.2GWh。
与其他新能源动力船舶相比,电动船舶具有零排放、低噪音、经营成本低等优势,近年来在我国尤其是内河得到加快速度进行发展。然而,其发展也面临着经济性不高、技术存在瓶颈、配套设施建设缺乏统一的规范标准等多方面制约。
浙江首艘“油改电”内河货运船舶“浙萧山货03306”顺利“拿证”,焕然新生;连云港港自建自用国内首艘纯电动拖轮“云港电拖一号”平稳运行3周年,动力十足;世界最大万吨级纯电动江海直达集装箱“中远海运绿水01”投入运营……这些探索无不彰显了港航企业节能减碳的决心,成为各方促进航运业绿色转型的有力抓手。
据交通运输部水运科学研究院初步梳理统计,截至2024年6月,我国已建在建纯电池动力船舶达440余艘,以客运船舶为主,纯电动货运船舶还处于起步阶段,仅20余艘,主要分布在内湖、内河、岛屿以及近海港口等。
从主要内河流域来看,在长江干线运行的纯电池动力船舶约30余艘,在客船、货船、公务船、港作船等方面均有应用。在珠江水系中,广东建成纯电动客船14艘,拥有1514个客位,珠江游在建纯电动客船4艘,总体规模居全国第一;桂林航区使用纯电力、油电混合或光伏电板等作为动力的船舶已超过40艘,大多是客船、公务船等船型。
电动船舶加速建设始于2019年。这一年,《交通强国建设纲要》首次提出了强化新能源船舶自主设计建造能力目标。同年,国家发展改革委将纯电动船舶纳入国家鼓励类产业。
2023年12月,交通运输部等五部门联合印发《船舶制造业绿色发展行动纲要(2024—2030年)》,为电动船舶制造业指明了方向。
近期,国家发展改革委、财政部印发的《关于加力支持大规模设备更新和消费品以旧换新的若干措施》提出,对于新建新能源清洁能源船舶,根据不同船舶类型按1000—2200元/总吨予以补贴,以真金白银助推新能源船舶发展。
据了解,电动集装箱“中远海运绿水01”轮每行驶100海里可节约燃油3.9吨,减少二氧化碳排放12.4吨,预计全年减排废气达2472吨,生态效益明显。在客运方面,全球载电量最大、客位最多的1300客位纯电动游轮“长江三峡1号”每年可减少柴油消耗约530吨,降低二氧化碳排放约1550吨。
从2020年投运的长江流域首艘千吨级纯电动货船“中天电运001”,到2024年投运的万吨级“中远海运绿水01”,续航能力由50公里到超过380公里。随着载重与续航里程的提高,航运经济性得到大幅度的提高,为观望中的船东与造船企业注入了一剂强心针。
“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。”如今,相关科技公司开疆扩土,关键技术入局突破,我国电动船舶技术发展迅速。2022年12月,往返于上海长兴岛到横沙岛的世界首艘纯超级电容动力渡轮——“新生态”轮投用,创新采用超级电容作为船舶动力,并配套2.5MW级直流岸电系统充电方案,充电15分钟即可航行1小时,为我国内河沿海的电池动力船舶提供新的应用示范。
除了客货运领域,电动船舶在公务船领域也不断突破。长江航务系统目前共建成纯电动公务船4艘,其中3艘已在三峡库区投入到正常的使用中。2023年11月完工交船的30米级纯电动测量船“航道06202”,是交通运输部批复的首艘纯电动测量船,设计充电一次可持续航行180公里,能充分满足长江中上游航道维护及应急测量需要。
“电动船舶具有零排放的独特优势,是我国内河船舶实现碳减排的有效方式之一,未来发展的潜在能力大,将在我国内河船舶低(零)碳发展进程中占有重要的一席之地。”交通运输部水运科学研究院船舶中心绿色智能技术研究室主任李坤表示。
电动船舶低噪音、零排放、无污染、省人力,契合我国绿色发展的策略,但其推广应用程度却不如同为新能源船舶的LNG、液氨、甲醇动力船。
现阶段,应用于电动船舶的锂电池价格较高,且资金回收期限长,对于船东来说是不小的经济负担。同时,船用锂电池寿命通常为10年,且容量随使用时间增长而衰减,但船舶寿命周期一般长达30年,船舶生命周期内的电池更换进一步增加运营成本。
此外,调查多个方面数据显示,建造一艘五星级同吨位纯电动游览船的成本比传统动力船舶高约300万元,且预计6年需换一次电池,费用在70万—80万元不等。高昂的前期投入及后期电池更换成本,让电动船舶的研发与制造集中在头部航运企业,难以实现规模应用。
相对于燃油动力船舶,现阶段的纯电动船舶面临着电池单位体积内的包含的能量低、充电效率低、安全技术待突破等难题,近期内仅适合在中短途航线且相对固定的特定场景应用。
目前,国内缺乏电动船舶充换电配套设施顶层布局规划,码头提供的充换电系统存在覆盖面不够广、设备不兼容等问题,电动船舶在航行、停泊过程中难以方便获得电力补充,这增加了船东在选择电动船舶时的顾虑。
标准规范是现代社会管理的基石,对于船舶制造与检验也同样适用。电动船发展历史比较短,目前仍处于起步阶段,还缺乏统一的船舶检验法规,各地船检部门在执行过程中标准不统一;同时,相关充换电方式、接口标准、安全操作规程、安全配员、船员培训等方面缺乏标准,尚未形成涵盖船舶全方位、全生命周期的标准体系。
面对阻碍船舶电动化发展重点难点问题,各地海事机构、港航管理部门坚持有的放矢地突破船舶电动化道路上的重重障碍。
交通运输部海事局积极开展《纯电池动力船舶技术与检验暂行规则》的编制工作,并已发布征求意见稿;稳步推进7项船舶及船用设施设备规范标准制修订,逐步健全相关规范标准体系。
长江航务管理局联合长江三峡集团、部水运院、中国船级社、三峡电能等单位申报了绿色低碳交通强国专项试点《长江干线船舶新能源和清洁能源应用与监控体系建设》,按照先试点再发展的原则,推动建成运行动力电池、甲醇、氢燃料等10余艘新能源船舶,在实践中总结形成建造、检验、运行、管理经验。同时,试点建设一批船舶公用充换电设施,推动制定相关安全操作规程,解决技术、产品等兼容性问题,引导有序建设港内港外箱式电源充换电站,加快研究出台区域性电动船舶充换电设施布局方案。
此外,为推进长江现有高耗能、高排放老旧船舶的提前报废更新为新能源船,长江航务管理局同沿江交通运输主管部门、金融机构等研究新能源和清洁能源船舶诚信积分、优先过闸、优先靠泊、优惠金融等措施,引导、鼓励航运企业采取“以旧换新”“以拆换新”方式,更新新能源和清洁能源船舶运力,推动长江船舶运力结构调整。
主动作为、创新服务,桂林船舶检验中心积极开展政策帮扶,推进桂林船舶绿色转型。近年来,该中心通过采取航区内电动船舶检验业务优先办理、限时办结、允许容缺,主动帮助造船企业对接业内专业技术人员、加快船舶开工建造等方式,推进桂林绿色船舶发展。
电动船舶产业高质量发展,还有非常长的路要走。要降本增效,必须串联起技术链、供应链、产业链,打造利益共享的新模式。
对此,李坤提出,要支持货主、港口、能源、电力、金融以及装备等关键配套企业深度参与电动船舶发展,鼓励产业链上中下游组建产业联盟,打造协同创新科技平台,加大研发投入,开展高能量密度高安全性能动力电池、电池模组轻量化小型化等核心技术攻关,加强成果转化应用,全力推动内河船舶低(零)碳发展。
电动船舶正以其零排放、低噪音的环保特性引领着行业变革。然而,这一绿色技术的引入也对船舶检验工作提出新的挑战。
众所周知,锂离子电池因容易发生热失控问题,可能引发火灾事故,因此,各方对电动船舶最关注的点还是船舶安全,特别是锂电池本身的安全。
2023年8月,青海省首艘纯电客船—“瑶池号”在黄南州李家峡库区下水运营。作为黄河高海拔地区的纯电动船,面对低温、缺氧、风浪等多重考验,“瑶池号”表现强劲。“最美海事人”、青海省交通工程技术服务中心副主任陈丹深耕船舶检验领域20余年,见证了青海船舶的更新迭代,经手检验的船舶达2000余艘次。他坚信电动化将成为青海船舶行业实现绿色转型的重要方法之一。
陈丹表示,相较于传统动力船舶,电动船在检验标准、流程以及关注点上均展现出显著差异,大多数表现在动力系统的检验、安全性能的评估、环保标准的把控以及特定技术的检查等方面。因此,对其检验内容会侧重于电池和配电系统的安全性,电池管理系统(BMS)的有效性、电动机的性能以及整个电力驱动系统的稳定性和可靠性。这包括电池组的充放电效率、温度调节、安全保护措施,以及电动机的转速、扭矩、绝缘性等方面的检查。
在安全性能评估方面,电动船由于采用电力驱动,减少了燃油泄漏和火灾的风险,但电池组作为大容量储能元件,本身就具有安全性风险,若处理不当可能引发火灾或爆炸。因此,电动船的检验会关切电池组的防火、防爆措施,以及船舶的电气安全性能。
在防污染方面,电动船舶具有绿色环保优点,特别是纯电动船舶可以完全实现零排放,对于废旧电池可进行回收和集中处理,避免生态环境污染。
电动船作为一种新兴船舶类型,其技术水平和应用程度还在持续不断的发展和完善中。在检验时,还需要非常关注电动船所采用的新技术、新材料和新工艺等方面的安全性和可靠性。陈维
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