船舶用站、燃料补给、电池应用等标准还需完善。
日前，湖北宜昌印发《宜昌市氢能产业发展规划 (2023-2035年)》，提出建设宜昌船舶工业园等氢能船舶研发及制造产业集聚区，依托三峡坝区码头、景区、矿区等地建设多个氢能应用示范点。 “双碳”背景下，氢燃料电池在船舶领域的应用迎来巨大机遇。截至目前，中国船舶、国氢科技、大连物化所、中氢创博等企业分别主导实现了氢能船舶核心部件认证、船用燃料电池认证、氢燃料电池无人船试航等项目。国内氢燃料电池船舶示范运营蓄势待发，但与此同时，船舶用站、燃料补给、电池应用等标准还需完善。 契合船舶业低碳转型需求 国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》提出，加快老旧船舶更新改造，发展电动、液化天然气动力船舶，深入推进船舶靠港使用岸电，因地制宜开展沿海、内河绿色智能船舶示范应用。 “应用低碳/零碳能源，是实现水运领域碳达峰碳中和的重要路径。”中船第七一二研究所燃料电池事业部副主任叶东浩指出，中国船级社对四种不同情形下国内船舶二氧化碳排放量进行了测算，如果不使用低碳/零碳燃料，国内船舶二氧化碳排放量将持续增长；如果仅使用液化天然气（LNG）燃料，2035年之前无法实现碳达峰；如果综合使用LNG和零碳燃料，国内船舶领域有望在2028年实现碳达峰。 “我国航运减排总体发展思路是以清洁能源为核心，以动力技术、能效技术为辅助措施的综合减排路径。”叶东浩说，相比传统船舶动力系统，氢燃料电池系统具有能量转化效率高、振动噪声低、零排放、无污染等优势，契合船舶低碳转型需求，是绿色船舶电力推进系统理想的发电装置。 清华大学燃料电池与储能研究中心主任韩敏芳表示，“双碳”目标下，航运业减排压力巨大。“国际海事组织测算，只有将清洁燃料和电力推进技术相结合，才能实现航运业降碳目标，选择燃料电池船作为突破口既为船用燃料电池产业带来广阔发展空间，也是船运业低碳转型的重要路径。” 探索装备技术多元化发展 目前，适用于船舶应用的燃料电池主要是质子交换膜燃料电池(PEM)和固体氧化物燃料电池(SOFC)，此外，纯氢内燃机也有望成为氢能船舶动力的重要选择。 据叶东浩介绍，PEM具有温度低、启停快、高比功率等特性，技术成熟度较高，在一些领域已有较多典型应用等优点，但也存在需要贵金属催化剂、燃料适应性差等缺点。SOFC燃料性适应好、寿命长、余热品质高，可与燃气轮机或蒸汽轮机等联用，燃料综合利用率达80%-95%。目前，国内SOFC技术刚刚起步，成熟度较低。 “功率需求越来越大是船用燃料电池的总体发展趋势。”韩敏芳表示，PEM技术相对成熟，在车用和船用领域已实现一马当先，SOFC为基础的船用动力装置是兼顾降碳与高功率的有效途径，且功率潜力大，高达100兆瓦，可满足船用燃料电池未来的大功率需求，因此，行业可在实现PEM在船舶成熟应用的同时，持续探索船用SOFC的发展。 除燃料电池外，内燃机也是未来低碳零碳海洋船舶动力的主流选择。“内河沿海船舶由于载重吨位相对较小，对动力装置推进功率与能量的需求没有远洋船舶要求高，因此，内河沿海船舶适用温室气体减排技术路径相对更加多样化。”叶东浩指出，而对于远洋船舶而言，内燃机将成为其低碳转型的主流选择之一。 需要注意的是，目前，我国氢能船舶装备在寿命和成本上离商业化还有一定距离。叶东浩指出，寿命方面，对于船用燃料电池系统，燃料电池电堆、氢气循环泵等关键零部件的期望寿命约为5万小时，而国内PEM电堆的寿命目前只有约1万小时；成本方面，目前符合中国船级社认可的燃料电池系统成本约为1万元/千瓦，相对偏高。 产业配套尚待完善 政策支持、装备技术发展背景下，氢能船舶发展潜力持续释放。业内专家同时提醒，船的安全性和可靠性要求更高，船舶用站、燃料补给、电池应用等相关技术标准、应用、管理都亟需建立健全。 记者了解到，目前，605研究院、712所等单位配合中国船级社完成了船用燃料电池动力系统等七项专项安全验证研究工作，为国内氢燃料电池船舶应用奠定了技术基础。在此七项专项验证研究成果基础上，国家海事局和中国船级社相继完成了《氢燃料动力船舶技术与检验暂行规则》和《船舶应用燃料电池发电装置指南》。 中国汽车工业协会技术部副总监庞天舒提醒，我国提倡船舶用燃料电池动力系统的技术发展，但国内燃料电池技术标准主要围绕车用领域进行研制，由于船用使用环境、运行功率范围等与车用燃料电池存在差异，不能完全借鉴现有车用领域燃料电池标准，因此，船舶用燃料电池技术标准尚属空白。 叶东浩也指出，目前，氢燃料补给、氢气管路连接方式、不同氢源和燃料电池种类在船舶上应用、氢燃料在不同尺寸和船型上应用等方面的法规和标准，以及氢燃料电池船舶领域的标准都有待完善。“同时，氢能船舶示范运营也有待加强，目前国内尚无取得中国船级社认可的氢能船舶在示范运营，运营的管理模式、成本及区域经济性需要进一步探索。” 来源：中国能源报
