新能源内河电动船(“新宠”电动船将驶向何方？)

Posted 2023-05-28

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新能源内河电动船(“新宠”电动船将驶向何方？)

“中天电运001”号

5月8日，我国长江流域首艘千吨级纯电动货船“中天电运001”号在江苏省常州市试航。该船采用锂电池与超级电容“双电”驱动，整船电池容量1458千瓦时，相当于40辆电动汽车；通过岸电充电2.5小时，可续航50千米；按全年运营150航次计算，年用电量在45万度左右，可替代燃油20.16吨。

近年来，随着世界能源消耗的日益增长和环境污染的不断加剧，绿色、可持续发展理念深入人心。与新能源汽车类似，在船舶领域，动力电池技术的逐步成熟和成本的不断下降，使电动船产业的发展具备了基本条件，电动船逐渐成为绿色航运市场“新宠”。当前，电动船在内河渡船、短途客船、观光船以及小型游艇等领域已占据重要地位，但在中短途运输、中小量运输等领域尚未被广泛应用，在远洋运输领域还处于空白阶段。未来，随着科技的快速发展以及相关政策、法规的逐步完善，电动船要在中短途运输、中小量运输领域被广泛应用，在远洋运输领域实现零的突破，仍有一段很长的路要走。

电动船成为航运市场“新宠”

1839年，德国科学家研制出世界上第一艘电动船，由此开启了电动船新世界的大门。随着蓄电池和电机技术水平不断提升，历经40多年的发展，电动船开始具有了一定实用性。1881年和1882年，法国和英国分别成功进行了新型电动船试航；同时期，英国在泰晤士河沿岸还建立了世界上第一支经营出租的电力游艇船队，并建设了一系列充电站。

诞生初期，由于电动船的电机技术尚不成熟，电池性能也有待提升，故电动船技术大多应用于内河水域的小型渡船和游艇。随着动力更强大的柴油发动机的发展和燃料补给的便利，电动船逐渐失去原有风光，其发展也趋于止步。

船舶动力进入柴油机时代后，船用柴油和重质燃油成为主要燃料，但其燃烧后排放的废气中含有二氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物等大量污染物，会对生态环境产生恶劣影响。当前，航运业在经济全球化进程中发挥着重要作用，约有80%的国际贸易都通过船舶运输完成，由此造成的环境污染问题不容小觑。据估计，1艘万箱集装箱船的硫化物排放量在常用工况下相当于27万辆重型卡车，若不采取有效减排措施，到2050年，航运业的温室气体排放量将达到全球温室气体总排放量的12%~18%。

为应对一系列环保问题和挑战，绿色、可持续发展已成为航运业未来发展的基调。虽然，国际海事组织（IMO）在船舶尾气排放和船舶能效等方面制定了很多标准和规范，各国政府及相关部门也发布了众多交通运输业节能减排政策和规则，但都不能从根本上解决污染物排放问题。为此，各国开始积极寻求船舶替代动力燃料，希望能大幅度减少传统柴油动力船舶的使用。

以纯电力作为动力来源的电动船，具备零污染排放的特性，由此受到了航运界的青睐。与传统燃油动力船舶相比，电动船在控制废弃物排放污染、噪音污染等方面拥有得天独厚的优势。

锂离子电池助力电动船发展

目前，电动船多用铅酸电池作为电力供应源。虽然传统铅酸电池技术发展逐渐成熟，成本也较低，但其较低的能量密度和较长的充电时间，致使电动船的性能与内燃机船相比差距较大，其实用性也因此受到限制，使得该船主要应用于内河渡船和观光船等领域。为了避免电池储能技术再次成为电动船发展的拦路虎，科研学者纷纷将目光投向了锂离子电池技术。

锂离子电池一经问世就凭借其高能量密度的优势迅速进入交通领域。经过二十多年的发展，锂离子电池技术水平不断提高、市场模式日渐成熟、应用规模快速扩大。随着锂离子电池的成本下降，它在电能存储应用方面的经济性凸显，以锂离子电池技术为支撑的电动汽车显示出强大的市场颠覆力。

全球电动船在建及营运数量

得益于锂离子电池在电动汽车行业的成功，该电池技术也一举成为电动船发展的首要驱动因素。当下，国内外已在锂离子电池储能系统的关键技术上取得重大突破，还在船舶电力系统组网技术、船舶电力推进技术、大功率电力并网技术等方面相继取得大量研究成果。目前，全球在建及营运的电动船数量已近230艘，包括渡船、近海船、客船、拖船等多种船型。数据显示，2019年、2022年以及2025年的电动船锂电化渗透率分别按照0.035%、0.55%、18.5%计算，截至2025年，电动船用锂电池市场将达到35.41亿瓦时（GWh）。

国外的电动船发展起步较早，特别是北欧和北美地区，在当地有关部门的大力推动下，已取得巨大进展。其中，挪威是全球大型电动船运营数量最多的国家，船舶主要是往返于岛屿航线的渡船。2015年，西门子公司与挪威造船厂Fjellstrand合作开发了世界上第一艘电池电力驱动的“Amepre”号滚装渡船，每天34次往返于卑尔根以北的拉维克和奥本达尔，每年节省约100万升柴油，可减少2680吨二氧化碳和37吨氮氧化物排放。

世界上第一艘电池电力驱动的“Amepre”号滚装渡船

与国外相比，我国对电动船的研究和应用起步较晚，在内河小型游船和巡逻船上有部分应用案例，运输船舶领域的应用较少，整体技术水平不高。近年来，在国家政策扶持引导和新能源汽车产业的带动下，我国锂离子动力电池技术水平大幅度提升，成本明显下降，具备了支撑电动船应用推广的良好基础。同时，宁德时代新能源科技股份有限公司、惠州亿纬锂能股份有限公司等磷酸铁锂电池巨头企业也纷纷涌入电动船市场，为我国电动船产业发展注入新鲜活力。2019年1月，我国建造的世界首艘千吨级纯电动散货船“河豚”号顺利交付，该船充电2小时，续航能力可达80公里；2020年1月，我国自主研发的首艘千吨级纯电动客船“君旅号”在湖北省武汉市汉口王家巷客运旅游码头实现试运行往返，充分展现出我国在电动船领域的技术实力以及推动“绿色”船舶发展的决心。

“河豚”号

“君旅号”

四大因素影响电动船未来发展

当前，电动短途客运、轮渡及游览船舶产业雏形已现，随着技术不断突破与时代需求的发展，未来，电动船将发展为中短途运输、中小量运输的中坚力量。从我国电动船的发展现状以及发展趋势来看，安全性、技术性、经济性以及配套政策将成为影响该型船未来发展的关键因素。

安全性：安全保障要求高，锂电池能否满足要求还需考验

锂离子电池因过充电、过放电、电池短路和热冲击等皆可能导致燃烧、爆炸等安全事故，全球各地的锂离子电池燃烧事故更是时有发生。2019年10月，挪威渡船公司Norled旗下“MF Ytteroyningen”号客船的蓄电池室发生严重气体爆炸，12名消防员因接触与电池有关的有害气体而被送往医院。对安全性要求颇高的电动船能否成功依托锂电池进入航运市场，关键在于是否解决营运安全保障的系统性问题。

“MF Ytteroyningen”号

技术性：电动船“提续航”与“降自重”的平衡难题有待突破

当前，电动船储能电池的储能密度是影响电动船发展的首要技术难关。正如纯电动重型卡车的发展被“续航短、自重大”的硬伤所局限，正在向大型化发展的电动船也面临同样问题——续航与自重相互制约，难以兼得。2019年交付的“君旅号”安装有重达25吨的大容量锂电池组，整船电池容量为2280千瓦/时，相当于50台电动汽车的电池容量。电动船电池的续航容量越大，其占用的空间和重量就越大，相应牺牲的船舶载重量也越大，从而导致电动船营运的经济性进一步降低。

经济性：大容量电动船一次性成本较高，锂电池推广成难点

目前，小容量电动船普遍用于渡船、观光船等短途、小量运输领域，对续航能力要求不高。大容量电动船的电池则既要满足一定的功率要求，也要具有较高的续航能力，如此巨大的电池容量需求，无疑增加了电动船的建造成本投入。与此同时，由于船用锂电池寿命一般为10年，而船舶寿命周期通常为30年，因此大容量电动船在使用期间更换电池的成本也较高。船用电池的高成本在一定程度上将制约锂电池在电动船上的推广应用，从而也将对电动船的未来发展产生一定影响。

配套政策：配套及政策跟不上，电动船规模化推广受阻

对港口而言，供电设施初始建设投资较大，运营维护成本高，巨额投资建设的充电设施回报率很低，使得岸基充电设施的建设无法进行大规模商业化拓展。在技术方面，锚地跨船供电技术的安全性面临挑战，江中抛锚自泊的船舶在电力供应方面还存在较大技术难度。此外，产品及技术标准不统一，也限制着电动船产业的发展，在电动船舶领域，至今没有确立充电设备技术标准，现有电动船的充电设备仍是“一船一策”。

直面挑战抓住发展机遇

深化技术创新与突破，提升动力电池性能与经济性。电动船的未来发展必将是由渡船走向货运，由内河走向远洋，而当前的锂离子电池技术尚难以满足电动船未来发展的技术需求。因此，电动船在技术创新领域仍需不断加强，强化自主创新能力，尤其要从提高电池能量密度、提高电池性能和降低电池成本等电池技术层面进行根本性突破。同时，需要兼顾在电池环保、安全性方面下功夫，打造性能突出、经济可靠的电动船“绿色心脏”。

完善配套与政策支持，提出多元化推广机制。电动船产业应借鉴电动汽车发展的成熟经验，加大配套基础设施建设力度，统筹规划，协调发展，建立统一的充电形式；努力突破充电技术难点，积极探索新的充电模式，例如无线充电技术。此外，还需推出多元化推广机制，从财政补贴、商业模式、管理机制等多方面完善配套政策支持，运用市场机制，重点在城市渡船、观光船、内河船舶领域进行推广。

以混合电力推进系统为跳板，积极布局电动船市场。随着全球海事环保标准和要求不断提高，我国绿色航运建设不断深入，电动船已成为实现船舶工业节能减排和转型升级的重要路径。船舶行业需抓住机遇，积极推进电动船技术发展，更新船舶设计、建造技术，鼓励多种电池技术并存；可优先发展经济型的混合电力推进系统，有利于快速形成电动船规模化应用市场，为未来纯电动船进入航运市场奠定基础。

把握智能化发展机遇，推进电动船与智能船协同发展。由于物联网、大数据、人工智能、5G等新理念、新技术的突飞猛进，相比汽车行业的自动驾驶技术，智能航运时代比预期来得更快。智能化与电气化密不可分、相辅相成，如今电动船遇上智能船，只需顺应时代发展，把握发展机遇，以电动船发展推动智能船发展，以智能船技术提升电动船水平，推进电动船与智能船协同发展，打造出一条智能化的绿色航运发展之路。

随着动力电池技术的快速发展以及航运环保要求的不断提高，电动船已经站在了航运发展的风口之上，未来占据航运业的一席之地也将成为不争事实。但机遇与挑战并存，电动船未来发展仍需直面现实，未来，电动船能否取代柴油推进船舶成为航运主流动力尚难以定论，毕竟当前的电动船发展对于远洋运输需求而言明显难当大任。电动船与燃油船各有所长，在各自的优势领域里，发挥各自的主流作用，二者相互补充、相互依存也许是未来发展的最好选择。

（王立健曹林李夏青）

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新能源内河电动船(“新宠”电动船将驶向何方？)

新能源内河电动船(“新宠”电动船将驶向何方？)

电动船成为航运市场“新宠”

锂离子电池助力电动船发展

四大因素影响电动船未来发展

直面挑战 抓住发展机遇

直面挑战抓住发展机遇