近日，“中天電運001”船緩緩駛?cè)腴L江支流之一的西流河，標志著長江流域首艘千噸級純電動貨船在常州成功試航。該船由鋰電池與超級電容“雙電”驅(qū)動，整船電池容量1458千瓦時，相當于40輛電動汽車。按全年運營150航次計算，年用電量在45萬度左右，可替代燃油20.16噸。

　　首艘千噸級純電動貨船成功試航，再一次激起船舶電動化的“千層浪”。新能源化的觸角早已延伸至船舶領(lǐng)域，開年以來，先后有國軒高科、億緯鋰能等多家動力電池企業(yè)在船舶領(lǐng)域有了新進展。隨著“限硫令”實施，船舶污染防治越來越刻不容緩，而從市場規(guī)模來看，我國電動船舶的廣泛應(yīng)用尚有諸多瓶頸，未來是否有望實現(xiàn)技術(shù)突破和成本降低？是否能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用？

　　電動船舶蓄力起航

　　近年來，環(huán)境保護、減少有害氣體排放等日益受到世界各國關(guān)注，船舶能源種類正在從以化石能源為主的局面逐漸向低碳化能源轉(zhuǎn)變。隨著動力電池技術(shù)不斷提升，成本持續(xù)下降，船舶電動化趨勢漸升，鋰電池開始在船舶上得到大力推廣應(yīng)用。

　　2018年，深入推動長江經(jīng)濟帶高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略對沿江環(huán)境保護提出了更高要求。交通運輸部明確提出，要“加快研究純電動貨船，實現(xiàn)電動貨船靠泊接用岸電并進行充電”。

　　“電動船舶具有綠色環(huán)保、零污染、安全以及使用成本低等優(yōu)點，其運行成本明顯低于柴油和LNG燃料船舶。”據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，為改善環(huán)境、降低噪音，目前國內(nèi)南京、蘇州、武漢、廣州等多地正在推動內(nèi)河渡船、觀光船、貨船以及港口拖船等電動化替代。此外，國內(nèi)不少內(nèi)陸湖泊也在推動船舶“油改電”。

　　國網(wǎng)江蘇電力創(chuàng)新技術(shù)推廣應(yīng)用，啟動了貨運船舶領(lǐng)域電力替代研究，利用船載動力電池替代航行燃油主機，以實現(xiàn)貨船運行、停靠全過程的零污染、零排放，進一步助力打贏長江船舶污染防治戰(zhàn)。2018年12月，國網(wǎng)江蘇電力與新能源船舶制造企業(yè)簽訂合作協(xié)議，在常州共同建設(shè)長江流域首艘千噸級純電動貨船。2020年5月8日，該船的成功啟航標志著長江流域貨運船舶開啟了清潔能源替代的新篇章。

　　4月28日，中國自主設(shè)計建造的首艘海上危險品應(yīng)急指揮船“深海01”輪在廣州順利下水。據(jù)了解，該船采用3臺柴油發(fā)電機組加2組磷酸鐵鋰動力電池的“油電”混合動力推進，續(xù)航里程可達1000海里。這是國內(nèi)首艘使用鋰電池作為混合推進動力的海上公務(wù)船，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用填補了國內(nèi)鋰電池在海洋領(lǐng)域應(yīng)用的空白，將有力推動動力電池技術(shù)在海上船舶領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　據(jù)悉，“深海01”所搭載的鋰離子動力電池系統(tǒng)由寧德時代提供，每組磷酸鐵鋰電池容量為750kWh，共搭載1.5MWh磷酸鐵鋰電池。寧德時代表示，此次“深海01”下水也標志著寧德時代首套海洋船舶動力電池系統(tǒng)成功下線。

　　1月16日上午，隨著兩聲響亮的汽笛聲，長江上首艘通過CCS系統(tǒng)認證的18米級純電動推進航道維護快艇--“長江航道電001”船靠泊長江武漢航道處大橋航道維護基地，標志著長江航道生態(tài)環(huán)保建設(shè)又添新兵。據(jù)悉，該船總長18.9米，型寬4.2米，型深1.7米，設(shè)計吃水0.9米，設(shè)計靜水航速21.5公里/小時；該船蓄電池總?cè)萘繛?290千瓦時，在設(shè)計航速狀態(tài)下，可續(xù)航6小時。區(qū)別于傳統(tǒng)船舶，該船采用磷酸鐵鋰電池電源驅(qū)動、雙全回轉(zhuǎn)舵槳推進，配置了生活污水艙、生活污水泵、垃圾收集裝置等多種防污染措施，不產(chǎn)生油污水， “零污染、零排放、無噪音、低振動”。

　　市場機構(gòu)預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，由于良好性能、可承擔成本、法律禁令等因素，電動船舶市場正迎來快速增長，預(yù)計到2024年全球電動船舶市場的規(guī)模將達到73億美元，市場前景相當可觀。

　　動力電池企業(yè)搶先布局

　　發(fā)展綠色船舶是大勢所趨，多家國內(nèi)動力電池企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化布局、標準制定等方面都作出了實質(zhì)性動作。包括寧德時代、億緯鋰能、國軒已經(jīng)率先在電動船舶領(lǐng)域取得突破。

　　其中寧德時代已攻克了船用鋰電池安全、長續(xù)航、大功率、長壽命等技術(shù)難題，電池包系統(tǒng)設(shè)計采用符合IP67以上防護等級的電池包，可有效規(guī)避水汽、鹽霧及粉塵引發(fā)的安全風險，滿足全生命周期內(nèi)的IP等級要求。

　　此外，寧德時代還與中國船級社武漢規(guī)范研究所啟動電動船舶安全規(guī)范的研究和制修訂工作，建立從電池單體、模塊、電池管理系統(tǒng)到電池系統(tǒng)的安全規(guī)范體系；并聯(lián)合美國船級社（ABS）共同研究下一代船舶的鋰電池推進系統(tǒng)，包括推進系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、動力電池艙布局和消防等與安全相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)控制等。

　　億緯鋰能在船舶電動化領(lǐng)域走的也十分迅速。截至目前，搭載億緯動力磷酸鐵鋰電池的電動船超過200艘，應(yīng)用于各大景區(qū)畫舫、沿江沿海渡船、觀光船和內(nèi)河貨船、港口拖船、江海聯(lián)運散貨船等。

　　需要注意的是，盡管磷酸鐵鋰在新能源汽車、儲能領(lǐng)域都已經(jīng)得到充分驗證，安全性、能量密度、循環(huán)性能等優(yōu)勢明顯，但應(yīng)用于電動船舶上的磷酸鐵鋰電池還將面臨較多技術(shù)驗證，需要更嚴格的規(guī)范標準。

　　在規(guī)范標準方面，中國船級社（CCS）也已經(jīng)聯(lián)合國內(nèi)主流電池生產(chǎn)企業(yè)，著手相關(guān)標準的制定完善。2019年12月，CCS正式發(fā)布《純電池動力船舶檢驗指南》，替代CCS《太陽能光伏系統(tǒng)及磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)檢驗指南》，是國內(nèi)首個專門針對電動船舶用動力鋰電池檢驗指南。根據(jù)要求，所有船用動力鋰電池必須滿足檢驗指南要求并通過認證，方可進行船級社入級檢驗。

　　分析人士指出，結(jié)合當前政府在船舶電動領(lǐng)域的推廣情況，從電池一次性投入成本及售后維護情況來看，未來一段時間內(nèi)，船舶電動化的場景將主要集中在沿江沿海城市渡船、觀光船、內(nèi)河（湖）貨船、港口拖船等市場。

　　大規(guī)模推廣應(yīng)用仍需多方合力

　　值得注意的是，與新能源汽車不同，電動船舶領(lǐng)域仍然處于初期導(dǎo)入階段，涉足的電池生產(chǎn)企業(yè)并不多。“電動船跟電動汽車不一樣，定制化程度很高，目前我們配套的每一條船的電量都不一樣，最大帶電量在2200kWh。”一電池生產(chǎn)企業(yè)人士透露，此外，船舶用電池在安全性、使用壽命等方面要求也較高，這些都考驗著電池企業(yè)。

　　首批新能源純電動船在2013年投入使用，隨后經(jīng)過多年研究和試點應(yīng)用，純電動船舶技術(shù)逐步成熟，呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢，應(yīng)用場景不斷擴大。

　　據(jù)了解，當前純電動船舶在船型方面已有渡船、普通客船、旅游船、公務(wù)船、工程船、干散貨船、集裝箱船等多種船型；噸級方面，有些特定情景下船舶噸級已超過2000載重噸。交通運輸部水運科學(xué)研究院船舶運輸技術(shù)研究中心主任紀永波介紹，目前配置的鋰電池容量不斷提高，有新能源純電動船舶的電池容量達到2.4MWh（2400kWh），近期計劃開工建造的長江新能源純電動游覽船電池容量更是達到7.5MWh（7500kWh）。

　　盡管我國在鋰離子電池儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)上已經(jīng)取得了重大突破，但基于安全性和經(jīng)濟性考慮，我國的純電動船舶發(fā)展仍然不足。以我國內(nèi)河的純電動船舶應(yīng)用為例，我國內(nèi)河船舶約有13萬艘，僅長江和京杭運河的船舶總數(shù)超過6萬艘，但目前已建造的內(nèi)河電動船舶僅20余艘。

　　中國船級社武漢所規(guī)范部肖曙明表示，從目前來看，電芯本身還未做到本質(zhì)安全，電動車的事故概率企業(yè)是保密的，無法通過現(xiàn)在電動車的經(jīng)驗積累來評估電動船的安全性。因此，需要保持底線思維，持慎重的態(tài)度。一方面，要加大研發(fā)，提升鋰電池本身的安全性；另一方面，在規(guī)范標準上通過技術(shù)手段降低鋰電池船上應(yīng)用風險。他建議首先從政府管理嚴格的公務(wù)船入手，積累一定經(jīng)驗后，在區(qū)域性游覽船、過江渡輪上逐漸鋪開。

　　除考慮消防等因素外，鋰電池成本造價也成為純電動船舶推廣的一大制約因素。肖曙明表示，鋰電池價格高昂，導(dǎo)致船舶建造投資金額增加，對于企業(yè)初期投入的負擔較大。同時，因為續(xù)航能力不足，游覽船在旅游黃金時期可能無法持續(xù)性工作，對運營收入也會帶來一定的影響。另外，目前船用動力電池壽命一般在10年內(nèi)，但船舶的壽命可達到30年，因而船舶全生命周期內(nèi)需要更換幾次電池。考慮到后期營運費用主要取決于電網(wǎng)供電以及鋰離子電池的使用壽命，因此，總體來說，在鋰電池成本大幅降低之前，大多數(shù)企業(yè)很難承擔高額的建造和改造費用。目前進入電動船舶領(lǐng)域的電池生產(chǎn)企業(yè)相對較少，且主要為電池業(yè)頭部企業(yè)。

　　處于市場發(fā)展初期的船舶電動化，亟需國家政策的引領(lǐng)和支持，通過技術(shù)攻關(guān)解決關(guān)鍵瓶頸，通過示范運行明晰商業(yè)模式。此外，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)需協(xié)同合作，共同推進船舶電池關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、配套設(shè)施、經(jīng)濟性、使用便利性等產(chǎn)業(yè)鏈完整有序運作。

　　未來，隨著電動船舶產(chǎn)業(yè)化的推進，圍繞船舶這一鋰電新細分市場份額的搶奪戰(zhàn)也將拉開大幕。

　　 轉(zhuǎn)自：中國水運報