进入2022年，氢能产业发展加速推进。随着五大燃料电池汽车示范城市群的落地以及各地氢能产业发展政策的发布，我国氢能发展在陆上应用极为广泛。而氢能源技术在氢能船舶行业的探索与应用正随着产业整体的创新和突破逐步加深，而整个航运业的减碳减排也已到来。目前航运业应对温室气体减排的压力越来越大，需要寻找替代能源以减少 CO2 等废气污染物排放，LNG 和氢能是具有广阔前景的绿色船舶能源。近日，由中国船舶集团旗下广船国际建造的全球首艘苏伊士型LNG双燃料动力油船——15.8万载重吨LNG/燃油双燃料油船首制船在广州南沙交付。这也是目前华南地区建造的最大LNG/燃油双燃料绿色船舶。LNG为液化天然气，其主要成分是甲烷，LNG的重量仅为同体积水的45%左右。用LNG作为船舶动力燃料，污染物的排放比使用传统燃油要低得多，是传统燃油的理想替代品，目前已被广泛应用于船舶动力领域。去年7月，中国船舶集团广西公司所属北部湾设计公司与厚普清洁能源股份有限公司签订了3000立方LNG运输船和1500立方LNG运输船方案设计合同，共同拓展海外LNG运输船市场。相比于LNG船舶的快速发展，我国氢燃料电池动力船舶目前还在技术初创阶段。
5月17日，国内首艘入级中国船级社（CCS）的500kw氢燃料电池动力工作船“三峡氢舟1号”在江龙船艇中山科技园举行隆重的开工仪式。据了解，“三峡氢舟1号”采用氢燃料电池和锂电池动力系统，为钢铝复合结构，总长49.9m，型宽10.4m，型深3.2m，设计吃水1.85m，采用全回转舵桨推进，氢燃料电池额定输出功率500kw，最高航速达到28km/h，巡航航速20km/h时的续航里程可达200km，具有高环保性、高舒适性和低能耗、低噪音等特点，将主要用于三峡库区及两坝间交通、巡查、应急等工作。根据国际海事组织的数据，全球航运业的温室气体排放量约占世界总排放量的2.5%，航运业的污染治理和向更可持续能源转型的压力越来越大，尽早实现航运业的减碳措施刻不容缓。水运和船舶行业一直在寻求安全高效和清洁低碳的石油替代能源，太阳能、风能和海洋能等可再生能源的船舶试验性应用早已开展，但由于上述几类能源固有的波动性、间歇性和随机性特点，限制了其在船舶上大规模推广应用。目前水运业的 CO2 排放量约占世界人工因素产生 CO2 排放量的 3%，重油或柴油等石油燃料仍相当是船舶燃料的主流，在产生大量 CO2 的同时排放相当数量的 SOX、NOX 和可吸入颗粒物。据统计，世界范围内，船舶用燃料电池市场容量约有160GW。根据交通运输部水科院的数据和专家预计，2025年氢燃料电池系统改造船数量和新建氢燃料电池船舶数量分别约400艘和200艘，氢燃料电池系统市场规模将达到200亿元。从技术层面来看，氢燃料电池在船舶领域应用具有三大优势：其一，可以实现工业规模化生产，电源稳定可靠。氢燃料电池是稳定直流电源的来源，可以分布在整个船舶上，为船舶的发动机提供动力并满足其所有电力需求。目前燃料电池系统的电能效率可达55％，它不产生温室气体，唯一的副产品是干净可用的水。燃料电池系统几乎不需要专门维护，维护成本低（燃料电池系统可重建）且使用寿命极长。其二，支持远程运输，可快速加氢。氢气的能量密度比锂电池更高，因此燃料电池驱动的船舶可在再次加氢前运行更长时间、行驶得更远。与锂电池供电相比，这对于寻求更换船舶燃料动力系统的船队运营商来说，氢燃料电池系统更实用。其三，氢气可储存在大型液体储存设施中，以便于在码头加氢。国外燃料电池在船舶上的应用起步于 20 世纪90 年代，国内在本世纪初才开始少量试验性应用。基于储氢和燃料电池技术构建的混合动力系统在船舶与海洋工程领域的应用潜力很大，但氢能和燃料电池在船舶上推广应用还需关注相关问题的研究。相比于车用燃料电池系统功率，船用燃料电池系统需要远大于车用系统的大功率电堆，因此对燃料电池的技术也提出一定挑战。
此外，目前我国建设的加氢站基本为车用加氢站，尚无专用船舶氢燃料加注站。对于内河船舶而言，港口加氢站的建设极为重要，但目前港口加氢站的建设成本十分高昂，未来还需要进一步降低成本。我国目前氢能及燃料电池技术标准在陆上领域已基本成熟，我国已发布88项氢能及燃料电池技术标准，形成了涵盖氢制取、氢储运、加氢基础设施、燃料电池及应用的技术标准体系。相比于陆上标准体系，船用燃料电池技术标准尚不成熟，相关燃料电池系统及储氢、加氢系统主要采标陆上现有标准。于全虎. 氢能和燃料电池及其船舶应用进展[J]. 船舶,2020,31(05):69-76.
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2022-07-11
氢能观察张赢408110
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