近日，「中天電運001」船緩緩駛入長江支流之一的西流河，標誌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」驅動，整船電池容量1458千瓦時，相當於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域，開年以來，先後有國軒高科、億緯鋰能等多家動力電池企業在船舶領域有了新進展。隨著「限硫令」實施，船舶汙染防治越來越刻不容緩，而從市場規模來看，我國電動船舶的廣泛應用尚有諸多瓶頸，未來是否有望實現技術突破和成本降低？是否能夠實現廣泛應用？
電動船舶蓄力起航
近年來，環境保護、減少有害氣體排放等日益受到世界各國關注，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變。隨著動力電池技術不斷提升，成本持續下降，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用。
2018年，深入推動長江經濟帶高質量發展戰略對沿江環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，實現電動貨船靠泊接用岸電並進行充電」。
「電動船舶具有綠色環保、零汙染、安全以及使用成本低等優點，其運行成本明顯低於柴油和LNG燃料船舶。」據業內人士介紹，為改善環境、降低噪音，目前國內南京、蘇州、武漢、廣州等多地正在推動內河渡船、觀光船、貨船以及港口拖船等電動化替代。此外，國內不少內陸湖泊也在推動船舶「油改電」。
國網江蘇電力創新技術推廣應用，啟動了貨運船舶領域電力替代研究，利用船載動力電池替代航行燃油主機，以實現貨船運行、停靠全過程的零汙染、零排放，進一步助力打贏長江船舶汙染防治戰。2018年12月，國網江蘇電力與新能源船舶製造企業籤訂合作協議，在常州共同建設長江流域首艘千噸級純電動貨船。2020年5月8日，該船的成功啟航標誌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，中國自主設計建造的首艘海上危險品應急指揮船「深海01」輪在廣州順利下水。據了解，該船採用3臺柴油發電機組加2組磷酸鐵鋰動力電池的「油電」混合動力推進，續航裡程可達1000海裡。這是國內首艘使用鋰電池作為混合推進動力的海上公務船，相關技術應用填補了國內鋰電池在海洋領域應用的空白，將有力推動動力電池技術在海上船舶領域的應用。
據悉，「深海01」所搭載的鋰離子動力電池系統由寧德時代提供，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」下水也標誌著寧德時代首套海洋船舶動力電池系統成功下線。
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，標誌著長江航道生態環保建設又添新兵。據悉，該船總長18.9米，型寬4.2米，型深1.7米，設計吃水0.9米，設計靜水航速21.5公裡/小時；該船蓄電池總容量為1290千瓦時，在設計航速狀態下，可續航6小時。區別於傳統船舶，該船採用磷酸鐵鋰電池電源驅動、雙全迴轉舵槳推進，配置了生活汙水艙、生活汙水泵、垃圾收集裝置等多種防汙染措施，不產生油汙水， 「零汙染、零排放、無噪音、低振動」。
市場機構預測數據顯示，由於良好性能、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，預計到2024年全球電動船舶市場的規模將達到73億美元，市場前景相當可觀。
動力電池企業搶先布局
發展綠色船舶是大勢所趨，多家國內動力電池企業在產品開發、產業化布局、標準制定等方面都作出了實質性動作。包括寧德時代、億緯鋰能、國軒已經率先在電動船舶領域取得突破。
其中寧德時代已攻克了船用鋰電池安全、長續航、大功率、長壽命等技術難題，電池包系統設計採用符合IP67以上防護等級的電池包，可有效規避水汽、鹽霧及粉塵引發的安全風險，滿足全生命周期內的IP等級要求。
此外，寧德時代還與中國船級社武漢規範研究所啟動電動船舶安全規範的研究和制修訂工作，建立從電池單體、模塊、電池管理系統到電池系統的安全規範體系；並聯合美國船級社（ABS）共同研究下一代船舶的鋰電池推進系統，包括推進系統、充電系統、動力電池艙布局和消防等與安全相關的關鍵技術控制等。
億緯鋰能在船舶電動化領域走的也十分迅速。截至目前，搭載億緯動力磷酸鐵鋰電池的電動船超過200艘，應用於各大景區畫舫、沿江沿海渡船、觀光船和內河貨船、港口拖船、江海聯運散貨船等。
需要注意的是，儘管磷酸鐵鋰在新能源汽車、儲能領域都已經得到充分驗證，安全性、能量密度、循環性能等優勢明顯，但應用於電動船舶上的磷酸鐵鋰電池還將面臨較多技術驗證，需要更嚴格的規範標準。
在規範標準方面，中國船級社（CCS）也已經聯合國內主流電池生產企業，著手相關標準的制定完善。2019年12月，CCS正式發布《純電池動力船舶檢驗指南》，替代CCS《太陽能光伏系統及磷酸鐵鋰電池系統檢驗指南》，是國內首個專門針對電動船舶用動力鋰電池檢驗指南。根據要求，所有船用動力鋰電池必須滿足檢驗指南要求並通過認證，方可進行船級社入級檢驗。
分析人士指出，結合當前政府在船舶電動領域的推廣情況，從電池一次性投入成本及售後維護情況來看，未來一段時間內，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、內河（湖）貨船、港口拖船等市場。
大規模推廣應用仍需多方合力
值得注意的是，與新能源汽車不同，電動船舶領域仍然處於初期導入階段，涉足的電池生產企業並不多。「電動船跟電動汽車不一樣，定製化程度很高，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。」一電池生產企業人士透露，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。
首批新能源純電動船在2013年投入使用，隨後經過多年研究和試點應用，純電動船舶技術逐步成熟，呈現快速發展的趨勢，應用場景不斷擴大。
據了解，當前純電動船舶在船型方面已有渡船、普通客船、旅遊船、公務船、工程船、幹散貨船、貨櫃船等多種船型；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研究院船舶運輸技術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遊覽船電池容量更是達到7.5MWh（7500kWh）。
儘管我國在鋰離子電池儲能系統的關鍵技術上已經取得了重大突破，但基於安全性和經濟性考慮，我國的純電動船舶發展仍然不足。以我國內河的純電動船舶應用為例，我國內河船舶約有13萬艘，僅長江和京杭運河的船舶總數超過6萬艘，但目前已建造的內河電動船舶僅20餘艘。
中國船級社武漢所規範部肖曙明表示，從目前來看，電芯本身還未做到本質安全，電動車的事故概率企業是保密的，無法通過現在電動車的經驗積累來評估電動船的安全性。因此，需要保持底線思維，持慎重的態度。一方面，要加大研發，提升鋰電池本身的安全性；另一方面，在規範標準上通過技術手段降低鋰電池船上應用風險。他建議首先從政府管理嚴格的公務船入手，積累一定經驗後，在區域性遊覽船、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，導致船舶建造投資金額增加，對於企業初期投入的負擔較大。同時，因為續航能力不足，遊覽船在旅遊黃金時期可能無法持續性工作，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，但船舶的壽命可達到30年，因而船舶全生命周期內需要更換幾次電池。考慮到後期營運費用主要取決於電網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，大多數企業很難承擔高額的建造和改造費用。目前進入電動船舶領域的電池生產企業相對較少，且主要為電池業頭部企業。
處於市場發展初期的船舶電動化，亟需國家政策的引領和支持，通過技術攻關解決關鍵瓶頸，通過示範運行明晰商業模式。此外，產業鏈企業需協同合作，共同推進船舶電池關鍵技術研發、配套設施、經濟性、使用便利性等產業鏈完整有序運作。
未來，隨著電動船舶產業化的推進，圍繞船舶這一鋰電新細分市場份額的搶奪戰也將拉開大幕。
轉自：中國水運報
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