“氢舟”已过万重山：燃料电池加速船舶动力变革

近日，搭载中国船舶第七一二所氢能源动力系统的“三峡氢舟1号”下水仪式在江龙船艇中山科技园举行。图为“三峡氢舟1号”。（中国船舶第七一二所供图）

 

近日，搭载中国船舶第七一二所氢能源动力系统的“三峡氢舟1号”下水仪式在江龙船艇中山科技园举行。作为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”项目的突破，为我国氢燃料电池船舶推广提供了重要的理论基础和实践案例。

氢能作为一种来源广泛、清洁环保的新能源，有能量转换效率高、零排放、无污染等优点，具有广阔的应用前景。江龙船艇科技股份有限公司（以下简称“江龙船艇”）率先布局氢燃料动力船艇的研发，与国内知名企业合作成立中山市氢能源船艇研发中心，全面聚焦氢能源在船艇产业的应用，对于探索氢能源技术在内河船舶的应用具有积极示范意义。

“氢舟”已过“万重山”

“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，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、低能耗、低噪音等特点，将用于三峡库区及两坝间交通、巡查、应急等工作。

2022年5月17日，“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。“三峡氢舟1号”由中国长江电力股份有限公司投资建造，该公司所属武汉长江船舶设计院有限公司总体研发设计，采用中国船舶重工集团开发的氢燃料电池和锂电池动力系统，通过了中国船级社武汉规范研究所设计审图。

经过近半年时间的努力，2022年11月，这艘氢燃料电池动力工作船成功完成合拢，如今，“氢舟”终于经过“万重山”的打磨，成功下水，完成了江龙船艇在新能源船艇领域的又一次重要突破，标志着我国氢燃料电池船舶关键技术领域应用水平迈上了新台阶。

中国长江电力股份有限公司检修厂纪委书记、副厂长梅雪东表示，“三峡氢舟1号”是贯彻落实国家绿色发展理念，推动区域交通航运绿色转型，加快推进长江三峡通航碳达峰碳中和先行示范区建设的示范船舶，在推动船舶行业和内河航运绿色低碳发展中具有里程碑意义，希望江龙船艇继续加大资源投入，安全保质推进项目建造。

据悉，江龙船艇近年来积极响应国家战略，落实绿色发展理念，依托丰富的建造经验和技术积累，加大纯电动力、柴电动力、甲醇燃料动力、氢燃料动力等新能源动力船艇的研发投入，成为国内率先实现新能源船产业化的船舶建造企业之一，为推动我国船舶行业绿色转型、实现国家“双碳”目标贡献力量。

船舶动力变革时

当前，在环保减排压力下，传统重工业、汽车等部门正在积极推动清洁能源转型，作为主要污染源，运输船也加快了步伐，选择燃料电池船作为突破口。运输船的高燃料消耗和高排放造成了严重的污染，市场对氢燃料电池船的需求潜力巨大。

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全球碳排放总量的2.5%。航运业的污染控制和向可持续能源过渡的压力正在增加。根据国际能源署的数据，2019年，国际海运二氧化碳排放量约占全球能源行业碳排放量的2%。随着全球货运量的增加，过去10年，全球航运的直接二氧化碳排放量大幅增加。因此，航运业实现减排目标仍面临重大挑战。

面对船舶减排的压力，氢燃料电池船的应用场景正在显现，全球研发进程逐渐加快。同时，在国家和各地制定的氢燃料电池发展规划中，氢燃料电池船的应用比例也在增加。2020年6月，交通运输部公布了《内河航运发展草案》，明确提出鼓励研究纯电能、燃料电池等能源船舶的发展以及太阳能、风能、氢能等新能源的应用。

目前，我国在氢燃料电池船领域处于探索的第一阶段，已经有少量的示范项目，在碳中和目标背景下，减少航运排放是非常重要的，实现航运减排目标的解决方案之一就是氢燃料电池船的推广和应用。与此同时，氢燃料电池船的标准也在加快制定和完善，专家指出，随着以“三峡氢舟1号”为代表的氢燃料动力船舶关键技术研究项目成果的推进落地，国内氢能船舶方面的标准在不断完善。

截至目前，中国海事局法规《氢燃料动力船舶技术与检验暂行规则（2022）》、中国船级社（CCS）规范《船舶应用燃料电池发电装置指南》，以及CCS产品检验指南《氢燃料电池》《氢气瓶》和《重整装置》的编制和颁布相继完成，标志着国内初步形成了体系化的标准，氢燃料动力船将正式进入工程化应用阶段。

燃料电池展“宏图”

当前，我国燃料电池发展正在不断提速。根据中国汽车工业协会发布的最新数据，2022年12月份，我国氢燃料电池汽车产销分别完成653辆和607辆，同比分别增长4.1%和24.9%。2022年全年，氢燃料电池汽车产销累计分别完成3626辆和3367辆，同比分别增长105.4%和112.8%。

值得注意的是，除客车、重卡、物流车等道路交通应用市场的加速发展外，氢燃料电池在船舶游轮、发电等新兴细分领域的应用探索逐步增多，应用范围进一步拓展，有望打开应用新局面。

同时，氢燃料电池在无人机领域的应用更是引发众多关注。2019年，国家电投集团氢能科技发展有限公司与中国商飞北京民用飞机技术研究中心签署战略合作框架协议，先后完成了灵雀-H等新能源动力验证机型的研制。该无人机搭载了国家电投集团氢能科技发展有限公司自主研发的“氢腾”空冷燃料电池系统，额定输出功率是2.5kW~30kW，可根据实际应用场景进行功率定制，系统功率密度、使用循环寿命等指标处于国内先进水平，有效提升了无人机续航时间。据悉，氢能无人机具有零碳排放、耐低温、长续航等特点，可实现智能网联运行，应用于巡检、空中摄像、无人货运等领域。

截至目前，搭载国家电投集团氢能科技发展有限公司“氢腾”燃料电池的氢能大巴曾先后服务博鳌亚洲论坛、东盟博览会、东北亚博览会，充分积累了大型活动服务经验，下一步“氢腾”燃料电池将在车辆、船舶、无人机、应急电源、固定式发电和供热等领域规模推广。

燃料电池在氢储能和氢发电领域的应用也有着巨大的发展潜力。但是，氢能固定式发电对燃料电池性能有特定要求，如电堆效率提高、氢耗降低、长寿命、高稳定性等；此外，当前单纯地用氢燃料发电并不能满足经济效益，最好与热电联供结合，以提高利用效率，未来才能逐步实现市场化运营。