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近日，廣州市發(fā)展改革委對外發(fā)布《廣州市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2019-2030）》，提出發(fā)揮南沙在資源、制造、物流、港口等方面的綜合優(yōu)勢，開展氫能公交、氫能港口、氫能船舶等應(yīng)用示范，并向外推廣氫能技術(shù)，打造南沙氫能產(chǎn)業(yè)樞紐。氫能被視為21世紀最有發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。尤其在環(huán)保要求日益嚴苛的情況下，零排放的氫能備受青睞。
《內(nèi)河航運發(fā)展綱要》中也明確提出，要加大新能源、清潔能源推廣應(yīng)用力度，探索發(fā)展純電力、燃料電池等動力船舶，研究推進太陽能、風(fēng)能、氫能等在行業(yè)的應(yīng)用。記者就氫燃料電池在船舶上的應(yīng)用情況、存在的瓶頸以及今后的發(fā)展等相關(guān)問題采訪了行業(yè)專家。
新能源船舶方興未艾
“氫能是一種綠色、高效的二次能源，具有來源廣泛、燃燒熱值高、清潔無污染、利用形式多種多樣、可儲能等特點。氫能作為‘零排放、無污染’的清潔替代燃料，是最具發(fā)展?jié)摿Φ拇眯履茉粗弧淙剂想姵卮暗漠a(chǎn)物只有水，可以實現(xiàn)船用端真正意義上的零碳排放?！敝袊壣缥錆h規(guī)范研究所高級工程師，也是該所氫燃料應(yīng)用項目主要參與人陳立劍告訴記者，氫燃料電池具有能效高、零污染、噪聲低、振動小的優(yōu)點，從長期看，是綠色航運的首選動力源。
“從源頭上對船舶污染進行控制，是解決沿海、內(nèi)河污染問題，推動綠色航運發(fā)展的重要舉措。”遼寧省高校新能源船舶創(chuàng)新團隊負責(zé)人、大連海事大學(xué)教授楊國剛說，LNG、純電動以及氫燃料電池作為船舶動力，根據(jù)各自的優(yōu)勢特點將應(yīng)用于不同場景，短期內(nèi)將會多種形式共存。比如現(xiàn)階段LNG動力船在技術(shù)成熟性、經(jīng)濟性、環(huán)保性、燃料可供性上是最均衡的，在內(nèi)河1000噸到2000噸的貨船上有較大前景，但不太適合于客船和更小型的船，而且在使用中會產(chǎn)生二氧化碳，因此從長久的發(fā)展來看會受到限制。
楊國剛告訴記者，純電動船技術(shù)上相對成熟，法律法規(guī)基本完善，有一定的市場，但存在成本比較高、充電時間長與續(xù)航里程短等缺點，目前推廣的主要場景是對環(huán)保要求較高水域的觀光船、渡船、執(zhí)法船、工作船等。氫燃料電池船是完全清潔的，完全沒有炭排放。而且，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率更高，運行十分安靜，振動很小。長江、珠江、京杭大運河等內(nèi)河航運量大，流經(jīng)區(qū)域主要集中在我國人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，對環(huán)保要求高，地方政府也有能力提供較多的資金支持，氫燃料電池船舶有望在這些區(qū)域率先推廣。
在積極探索中砥礪前行
據(jù)了解，一些企業(yè)和科研單位已經(jīng)開展了氫燃料電池船舶的研究工作。2018年8月，中國船級社與中國船舶集團合作研發(fā)內(nèi)河2000噸級散貨船作為氫燃料電池動力示范船船型。2019年12月，在上海海事展上，中國船級社向中國船舶集團頒發(fā)了我國首艘氫燃料試點船舶設(shè)計方案的AIP認可。該船為2100噸級定點航線內(nèi)河自卸貨船，采用4x135kW質(zhì)子交換膜氫燃料電池作為船舶主動力源，輔以4x250kWh鋰電池組進行調(diào)峰補償，續(xù)航力約為140公里。目前該船的船舶總體技術(shù)設(shè)計和氫燃料動力系統(tǒng)原理設(shè)計工作已基本完成，中國船舶集團605院正聯(lián)合中船712所、中船718所等單位開展該船的研制工作，計劃于2021年底完成示范船的建造并示范運營。
目前，大連海事大學(xué)也在開發(fā)一艘13.9米的燃料電池動力游艇?！斑@是一艘實驗性質(zhì)的船舶，我們主要是對氫燃料電池從岸上到船上的適用性、安全性進行評估，并且進行成本測算，為法律法規(guī)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。”楊國剛說。
法規(guī)與技術(shù)瓶頸待破解
“氫燃料有著不可替代的先天優(yōu)勢，前景看好，而且在國內(nèi)汽車上已有廣泛應(yīng)用。但要將氫燃料電池應(yīng)用于船舶，還存在一些法律法規(guī)方面的制約。比如氫目前是當作?；穪砉芾?，作為燃料應(yīng)用于船舶之前，國家需要出臺一系列的配套法規(guī)。”楊國剛說。
據(jù)了解，目前國內(nèi)已形成包括珠三角在內(nèi)的7個氫能產(chǎn)業(yè)群，2019年實現(xiàn)制氫產(chǎn)能約2000萬噸，是世界最大的工業(yè)制氫國。制氫、儲氫、加氫、用氫的產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步形成?！岸殃懮系膽?yīng)用移植到船上并非易事。”楊國剛說，相對于汽車而言，船舶運行相對平穩(wěn)，空間更大，這有利于燃料電池長時間運行在最佳工作區(qū)間以及能布置更多的貯氫裝置，但船舶對安全性要求更高。在多維搖擺以及高濕、高鹽的工作環(huán)境下，對燃料電池穩(wěn)定、長壽命的運行將是嚴峻的考驗，而目前相關(guān)的研究很少。
“目前，交通運輸部海事局已委托中國船級社研究制定相關(guān)法律法規(guī)，計劃將于明年8月出臺?！敝袊壣缥錆h規(guī)范研究所工業(yè)技術(shù)部工程師秦傲寒告訴記者，中國船級社早就開始著手這方面的工作。2017年中國船級社發(fā)布了《船舶應(yīng)用替代燃料指南》，其中第2篇燃料電池系統(tǒng)中，根據(jù)氫燃料電池系統(tǒng)主要構(gòu)成及各系統(tǒng)設(shè)備在船舶上的應(yīng)用特點，提出了燃料電池船舶布置、系統(tǒng)設(shè)計、燃料儲存、燃料加注、輔助系統(tǒng)等方面的安全技術(shù)指標。
“除了法律法規(guī)的瓶頸，適用于船舶的氫燃料電池技術(shù)也需進一步研發(fā)。”秦傲寒說，在車用領(lǐng)域，氫燃料電池系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用已具備較好技術(shù)基礎(chǔ)與投資環(huán)境。相比而言，國內(nèi)船用氫燃料電池系統(tǒng)研究工作剛起步。船用氫燃料電池系統(tǒng)功率更高、儲能更大，而且船舶環(huán)境有其特殊性，對氫源的儲氫密度、安全性、補給性有更高要求，對系統(tǒng)的匹配性、可靠性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性、監(jiān)控與能量管理技術(shù)也要求更高，相應(yīng)部分工程化關(guān)鍵技術(shù)需要突破。此外，氫燃料電池船的配套設(shè)施，水上加氫站的要求也比陸上更高。
據(jù)秦傲寒介紹，氫燃料電池船與目前常見的柴油動力船在安全防護、機艙設(shè)置、管路設(shè)計、技術(shù)標準等方面均有很大的區(qū)別。目前，中國船級社武漢規(guī)范研究所正在開展氫燃料在船上應(yīng)用技術(shù)專項研究課題，以及《氫燃料電池動力船舶技術(shù)與檢驗暫行規(guī)定》編制工作。
推廣應(yīng)用還需政策加持
“近年來，我國在新能源汽車大規(guī)模的應(yīng)用推廣方面，積累了豐富的政策經(jīng)驗以及雄厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，可以預(yù)見，我國將迎來新能源船舶的快速甚至爆發(fā)式的發(fā)展期?！睏顕鴦倢淙剂想姵卮笆挚春?。
“但是當前必須解決幾個急迫的問題?！睏顕鴦傉f，成本較高就是其中一個無法回避的問題。目前氫燃料電池船的建造成本可達到同類內(nèi)燃機船舶的2倍以上，建造加氫站或是充電站還需要大量的前期投入。船東雖然在環(huán)保高壓下具有造船的內(nèi)在動力，卻也有可能無力承擔高昂成本，或是把增加的成本轉(zhuǎn)嫁到運費當中，造成整個水路運輸成本的上升。
秦傲寒認為，根據(jù)氫能源汽車推廣的經(jīng)驗，隨著技術(shù)進步與應(yīng)用規(guī)模的擴大，未來幾年氫燃料電池船舶的成本會快速下降，最后可達到政府不補貼或是小規(guī)模補貼船東就能接受的程度。但是在這之前，國家和政府必須進行合理的規(guī)劃與布局，再加以必要的扶持政策，以促進氫燃料電池船舶產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。
據(jù)了解，廣東省目前正在開展“綠色珠江”建設(shè)，對氫能船舶等領(lǐng)域提供了一些政策支持；安徽省銅陵市率先提出“氫動長江”計劃；大連市提出氫能海島規(guī)劃。楊國剛建議交通運輸部可以創(chuàng)造條件，支持有條件的省市先行先試，積累的試點成果再向外推廣。
楊國剛說，產(chǎn)業(yè)發(fā)展要提前做好戰(zhàn)略規(guī)劃和頂層設(shè)計，建議圍繞長江、珠江、大運河、沿海重點城市等區(qū)域，做好氫燃料電池船舶的中長期發(fā)展規(guī)劃。同時，加強與沿海沿河省市的溝通，充分考慮各地現(xiàn)有的支持政策，注重陸水協(xié)同發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施共用等具體工作部署，進而降低氫燃料電池船舶的研發(fā)支出，減少交通系統(tǒng)整體成本。此外，加快健全氫燃料電池船舶配套政策法規(guī)體系建設(shè)。對符合要求的氫燃料電池船舶給予補貼，國家財政安排資金對鋰電池與燃料電池船舶應(yīng)用規(guī)模較大的城市和企業(yè)給予獎勵，獎勵資金用于基礎(chǔ)建設(shè)。研究加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施支持政策，鼓勵各地港口利用現(xiàn)有設(shè)施推動加氫設(shè)施項目建設(shè)，在符合規(guī)劃的前提下，批準加氫設(shè)施用地規(guī)劃。
