• 電動船舶正在重點布局

    近來,電池動力捷報頻傳,為航運業實現零排放目標增添了不少信心。

    · 日本船東Asahi Tanker近日宣布,將在日本國內船企建造全球首制兩艘零排放電力推進油船。新船將采用e5 Lab Inc公司開發設計的“e5油船”設計。這些油船將由大容量鋰離子電池供電,是純電池動力油船,新船能夠實現二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、煤煙等物質的完全零排放,降低環境負荷。

    · 2020年4月10日,由廣東凱力船艇股份有限公司為廣州城港旅游發展有限公司建造的“福船”——“闊闊真公主”號電動船正式開工。“闊闊真公主”號游船是真正實現零排放的純電池動力游船,是中國第一批由交通部運輸海事局正式批復,并通過中國船級社CCS認證的4艘純電池動力游船之一,建成后將成為珠江游船新標桿。

    · 康士伯為全球首艘無人純電動拖船配套全回轉推進器。這艘先進的新型拖輪將配備兩臺康士伯US255 L PM FP永磁電機全回轉推進器。憑借其集成的永磁電動機、無與倫比的操縱性、堅固的模塊化結構,以及久經驗證的可靠性,這些推進器提供了最低的運行成本與無可挑剔的環保性能。

    近年來,環保話題日益受到關注,船舶動力能源種類正在從以化石能源為主逐漸向低碳化能源轉變,電動化趨勢漸升,開始在船舶上得到大力推廣應用。

    圖源/網絡

    2025年市場規模35.41GWh

    電動船舶具有綠色環保、零污染、安全以及使用成本低等優點,其運行成本明顯低于柴油和LNG燃料船舶。此外,電動船舶的結構簡單、運行穩定、維護成本低,更適應未來環保趨勢。

    電動船舶需要攜帶較多數量的電池,對電池的放電倍率、循環性、成本的要求也較高。

    在電池類型選擇上,和鉛酸電池相比,磷酸鐵鋰電池在安全性、能量密度、循環性能等方面優勢明顯。不過磷酸鐵鋰電池目前較多應用在新能源客車以及儲能等領域較多,應用于電動船舶上的磷酸鐵鋰電池將面臨較多技術驗證,需要更嚴格的規范標準,產品價格較高。

    就具體應用而言,現階段鋰電池只運用在少量混合動力型船舶上,超過5000噸級的中大型船舶完全鋰電化難度較大,未來將成逐年遞增趨勢。

    數據顯示,2019年、2022年以及2025年的電動船舶鋰電化滲透率按照0.035%、0.55%、18.5%計算,截至2025年,電動船舶用鋰電池市場將達到35.41GWh。

    基于對船舶鋰電市場未來發展巨大潛力的判斷,相關企業已開始提前布局。

    安全是重中之重

    中國船舶重工集團公司第七一二研究所副所長李明勇曾就船舶的電動化談了觀點:內河,游船、渡船和作業船這些固定航區船舶要達到零排放,能源主要是電池系統,當前最主要的是鋰電池,下一個階段應該是氫燃料電池技術。

    從船艙電池艙設計到電源系統的設計,到電源模塊到電芯,是分層次分架構的設計方式,中國船級社規范里明確提出,以分層進行檢驗,我們提出在船舶里面的電池系統要基于電芯創立的柔性成組技術,就是將電池或者說電化學技術和電力電學達到高度集合,達到高安全性大容量的需求。

    通過與電力電池的結合這種方式來達到電池組隨意擴充。未來的方向我們認為是燃料電池發動機加上鋰電池組合的能源形態。推進系統效率方面,除了電機本身的效率還有推進器或者螺旋槳的效率;另外就是低振動,船舶對振動的要求比較高;第三個就是機槳一體化,為此我們提出來船舶需要的推進系統關注的是吊艙式的推進器。

    關于充電,有關充電接口問題較受關注。船舶在水上運動,對充電過程提出一些特殊要求。目前,已經實船應用的充電方式有有線和無線兩種。

    產業難點與瓶頸

    國家對于船舶動力電池的發展高度重視。去年,科技部在對十三屆全國人大二次會議第5889號建議的答復中指出:近年來,受環境保護、減少有害氣體排放等政策的影響,液化天然氣、鋰電池、燃料電池、太陽能、風能、岸電等清潔能源以及余熱發電等技術正在船舶上得到應用,船舶能源種類從以化石能源為主的局面逐漸向低碳化能源轉變。多種能源的接入推動了船舶動力系統朝著電氣化方向發展,未來船舶的能源種類將多種多樣,能源應用形式呈現多元化、混合化。

    大功率純電池動力的安全性、能量功率密度提升、一次性成本太高等問題,將是純電池動力在船舶推廣應用的難題,需加強技術研發,進行充分測試驗證,確保安全可靠應用和經濟性。科技部將持續加強動力電池、燃料電池等關鍵核心技術攻關,不斷深入開展交通電動化轉型研究,為交通領域節能減排和減少污染物排放提供科技支撐。

    安全、循環及倍率方面綜合性能更優的磷酸鐵鋰方形動力電池為主流。并且隨著未來磷酸鐵鋰電池應用在電動船舶領域的比例增多,產品的價格將會呈現下降趨勢。

    有關機構預測,電動船舶市場的發展整體呈現兩個階段,2018-2021年增速緩慢,2022-2025年增速加快。若電動船舶用鋰電池市場鋰電化滲透率達到50%,將帶動鋰電池市場90GWh以上的規模。

    未來,船舶鋰電化趨勢將主要集中在沿江沿海城市渡船、觀光船,內河貨船,港口拖船市場等,部分大中型船舶使用鋰電替代鉛酸,進而促進鋰電池船用化加速。

    但是,當前船用電池檢測還停留在電芯級,檢測項目也與車載動力電池項目類似,船用電池完善安全規范體系和內湖、內江小型船舶市場規范性運營體系也需要進一步完善。

    來源:中國船檢

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