呂龍德

隨著船舶排放污染日益嚴(yán)重，減少或消除航運(yùn)過程中廢氣、廢水、噪聲等影響，已經(jīng)成為了行業(yè)乃至全人類的共識(shí)，而國(guó)際海事組織即將實(shí)施的“限硫令”則進(jìn)一步加快了這個(gè)環(huán)保變革。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，傳統(tǒng)船用燃料的更替無可避免。也就是說，未來的船舶使用的必然是清潔環(huán)保和可再生能源。在這種形勢(shì)下，研發(fā)和應(yīng)用新能源船舶也就應(yīng)運(yùn)而生了。但是，截至目前，清潔能源船在航運(yùn)中所占比例很小，還難以全面鋪開。這里面的原因很多，既有技術(shù)上的不足，也有安全規(guī)則的缺失和配套設(shè)施的滯后等。盡管如此，新能源船舶代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源船舶又是不可逆轉(zhuǎn)的。那么，新能源船舶成為航運(yùn)主角還需要多久？而我國(guó)新能源船舶建造之路又應(yīng)該怎么走？

新能源動(dòng)力是大勢(shì)所趨

說到底，引發(fā)船舶動(dòng)力革新是因?yàn)榫蘖颗欧盼廴荆苯油苿?dòng)船舶采用新能源則是各種嚴(yán)苛環(huán)保政策的實(shí)施。國(guó)際海事組織海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)早在第70次會(huì)議就通過了“強(qiáng)制執(zhí)行全球船用燃油硫排放上限為0.5%”的法規(guī)，而現(xiàn)行上限為3.5%。更為嚴(yán)厲的是，明年3月1日還開始實(shí)施船舶高硫油攜帶禁令。相比國(guó)際海事組織，許多國(guó)家嚴(yán)控船舶廢氣排放也是有過之而無不及，如已設(shè)立的波羅的海、北海、北美和美國(guó)加勒比海等四大排放控制區(qū)，最高船用燃料含硫量不能超過0.1%。

近年來，我國(guó)對(duì)船舶污染治理、減排限硫也是不斷打出重拳：2017年4月，交通運(yùn)輸部頒布《推進(jìn)交通運(yùn)輸生態(tài)文明建設(shè)實(shí)施方案》，要求到2020年，京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角船舶硫氧化物、氮氧化物和顆粒物排放總量比2015年分別下降65%、20%和30%;2018年7月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，提出推進(jìn)船舶柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)并擴(kuò)大排放控制區(qū)。11月，《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》發(fā)布，要求2020年起海船進(jìn)入風(fēng)河控制區(qū)船用燃油硫含量不能大于0.1%。12月，交通運(yùn)輸部頒布的《珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海（京津冀）水域船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案》指出，在排放控制區(qū)內(nèi)，分四階段推動(dòng)船舶靠岸停泊期間使用硫含量≤0.5%m/m的燃油;2019年9月發(fā)布《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，要求嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家和地方污染物控制標(biāo)準(zhǔn)及船舶排放區(qū)要求，推進(jìn)船舶、港口污染防治。10月，海事局發(fā)布《2020年全球船用燃油限硫令實(shí)施方案》，除了響應(yīng)國(guó)際“限硫令”，還規(guī)定2020年1月1日起進(jìn)入我國(guó)內(nèi)河船舶排放控制區(qū)不得使用含硫量超過0.1%的燃油。

此外，黨的十九大報(bào)告明確提出要“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”。各地緊跟步奏推出了相應(yīng)措施落實(shí)，如廣東發(fā)布了《廣東省打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)行動(dòng)方案（2018-2020年）》，嚴(yán)格落實(shí)珠三角水域船舶排放控制區(qū)要求，推廣使用電動(dòng)或天然氣船舶，推動(dòng)內(nèi)河船舶改造。

由此可見，從國(guó)際到國(guó)內(nèi)，船舶減排都是大勢(shì)所趨，而要達(dá)成船舶排放環(huán)保的終極目標(biāo)，研制和推廣應(yīng)用新能源船舶既是最好方法，又是不可或缺的途徑。雖然新能源的范圍很廣，包括LNG、鋰電、風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能和生物質(zhì)能等，但從目前技術(shù)成熟度和可行性看，LNG船、鋰離子電池推進(jìn)船、氫燃料船等應(yīng)該潛力最大，也最有可能在將來得到廣泛應(yīng)用。

LNG船看上去美好

LNG船的建造歷史達(dá)70多年，已應(yīng)用于油船、郵輪、集裝箱船、汽車運(yùn)輸船和超大型礦砂船等。目前，全球有163艘LNG動(dòng)力船在營(yíng)運(yùn)，雖然因?yàn)橹圃斐杀靖?、加注站設(shè)施缺乏等因素而難以大面積應(yīng)用，但其作為新能源船舶則是當(dāng)前最成熟的一種，正如云浮珠港公司執(zhí)行董事黎耀初說，LNG在實(shí)際使用中的安全性、清潔性和環(huán)保性是得到驗(yàn)證的，而且設(shè)備和系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)也日趨完善，產(chǎn)業(yè)前景已得到業(yè)界認(rèn)可。

我國(guó)LNG船探索始于2008年，主要包括兩大塊：一塊是內(nèi)河的，另一塊是遠(yuǎn)洋的。首先，對(duì)于內(nèi)河LNG船，自從長(zhǎng)江首艘LNG動(dòng)力改造船“武拖輪302號(hào)”建成后，我國(guó)LNG船制造技術(shù)不斷得到提升和完善，并在2014年國(guó)家補(bǔ)貼政策推出后的幾年里迅速掀起改造新建熱潮。但隨著補(bǔ)貼到期，加之缺乏加注設(shè)施、建造成本高企等因素影響，許多項(xiàng)目被擱淺，最后歸于沉寂，更嚴(yán)重的是一些建好的LNG船也被棄運(yùn)營(yíng)或閑置。本刊主編、廣州船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院首席專家徐文珊表示，廣東先后成立了清潔能源動(dòng)力船產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，打造“大宗貨物綠色運(yùn)輸北江示范項(xiàng)目”等，但恰逢國(guó)際能源價(jià)格波動(dòng)、油氣價(jià)格倒掛、加注站等配套設(shè)施滯后，LNG船在珠江水運(yùn)的推廣并未取得較大進(jìn)展。采訪中，廣東凱力船艇股份有限公司董事長(zhǎng)鐘永強(qiáng)也說，該公司曾在2016年獲得建造30艘LNG船訂單，后來因?yàn)槭袌?chǎng)問題船東放棄了訂造。

盡管如此，我國(guó)推廣LNG船的試點(diǎn)示范和配套設(shè)施建設(shè)工作并沒停止，有關(guān)部門先后推出了《長(zhǎng)江干線京杭運(yùn)河西江航運(yùn)干線液化天然氣加注碼頭布局方案（2017-2025）》、《關(guān)于加快長(zhǎng)江干線推進(jìn)靠港船舶使用岸電和推廣液化天然氣船舶應(yīng)用的指導(dǎo)意見》、《天然氣燃料動(dòng)力船舶法定檢驗(yàn)暫行規(guī)則（2018）》等政策。截至2018年底，我國(guó)已建和在建船舶加注站共20座，LNG船配套設(shè)施建設(shè)取得一定突破。雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，但進(jìn)一步刺激了LNG船建設(shè)市場(chǎng)，如廣東就委托廣州船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院（廣船院）開展《廣東省內(nèi)河船舶動(dòng)力改造方案》調(diào)查、編寫工作，計(jì)劃對(duì)300艘貨船進(jìn)行LNG船改造，以進(jìn)一步打造綠色珠江，助力粵港澳大灣區(qū)建設(shè)。目前，該方案已進(jìn)入結(jié)題評(píng)審階段。曾有人預(yù)測(cè)，隨著配套設(shè)施增加、嚴(yán)格航運(yùn)環(huán)境監(jiān)管及有利經(jīng)濟(jì)預(yù)期，我國(guó)LNG船或在不久將來迎來新的建造浪潮。

其次，在LNG海船建造方面，我國(guó)從無到有，現(xiàn)在已進(jìn)入了較強(qiáng)行列，而滬東中華更是排名“全球LNG船建造前十船廠”。自從2008年自主設(shè)計(jì)建造出第一艘遠(yuǎn)洋LNG船“大鵬昊”號(hào)后，我國(guó)在LNG動(dòng)力船制造上創(chuàng)造了系列的世界之最：金陵船廠交付了全球首制2.5萬噸LNG高壓雙燃料雜貨船;滬東中華建造全球首艘LNG動(dòng)力23000TEU集裝箱船“達(dá)飛雅克薩德”號(hào)下水，并在最近舉行的中國(guó)國(guó)際海事展上推出全球最大25000TEU LNG動(dòng)力集裝箱船獲DNV GL 認(rèn)證;大船集團(tuán)成功研制出全球首座封閉Mark Ⅲ型LNG船模擬艙……目前，國(guó)內(nèi)能建造LNG遠(yuǎn)洋船的船廠不在少數(shù)，而華南地區(qū)的廣船國(guó)際和黃埔文沖也是其中佼佼者，分別交付了世界首艘雙燃料高速客滾船“威斯堡”號(hào)和1400TEU雙燃料集裝箱船“北方”號(hào)等。

但不可否認(rèn)的是，我國(guó)大型LNG船制造技術(shù)和LNG船發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大差距，不僅交付能力明顯不足，缺乏主要生產(chǎn)線和主要造船廠，許多核心技術(shù)依賴國(guó)外，如滬東中華的液化圍護(hù)系統(tǒng)的No96技術(shù)就來自法國(guó)GTT，而且關(guān)鍵配套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率低，大部分依靠進(jìn)口，導(dǎo)致供貨期長(zhǎng)、建造成本高。這也是中國(guó)造船今年在卡塔爾百艘LNG船大單競(jìng)爭(zhēng)中顆粒無收的主要原因。

總的來說，目前的LNG船建造市場(chǎng)還處于“看起來很美”的階段，要真正火起來尚需時(shí)日，但隨著“限硫令”的實(shí)施，或許這種局面很快會(huì)被打破，而我國(guó)LNG船制造也有可能借此邁向更高發(fā)展。

鋰離子電池推進(jìn)船順勢(shì)崛起

鋰離子電池推進(jìn)船又稱為純電動(dòng)船，它具有零排放、無噪音、高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。目前，純電動(dòng)船舶的運(yùn)營(yíng)和建造市場(chǎng)主要集中在歐洲，這與它環(huán)保意識(shí)、法規(guī)及技術(shù)走在全球前列不無關(guān)系。杭州現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)研究院董事長(zhǎng)黃佳林表示，當(dāng)前鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括船舶電力系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)、電力推進(jìn)、大功率電力并網(wǎng)等技術(shù)都已實(shí)現(xiàn)重大突破。

早在幾年前，我國(guó)就把大力推動(dòng)純電動(dòng)船舶發(fā)展列入了《船舶配套產(chǎn)業(yè)能力提升行動(dòng)計(jì)劃（2016-2020）》和《船舶工業(yè)深化結(jié)構(gòu)調(diào)整加快轉(zhuǎn)型升級(jí)行動(dòng)計(jì)劃（2016-2020年）》。去年9月，國(guó)家交通運(yùn)輸部又出臺(tái)意見，要求“加快研究純電動(dòng)貨船，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)貨船靠泊接用岸電并進(jìn)行充電”。我國(guó)純電動(dòng)船技術(shù)發(fā)展速度非常快，已然走在了世界前沿，并推出了應(yīng)用于沿江沿海的各種實(shí)船：2019年1月，廣船國(guó)際交付了全球首艘2000噸級(jí)純電動(dòng)散貨船“河豚”號(hào)，填補(bǔ)了世界同噸位級(jí)內(nèi)河雙電驅(qū)動(dòng)散貨船的市場(chǎng)空白;5月，我國(guó)首艘純電動(dòng)航道快艇“長(zhǎng)江航道電001”在武昌下水;10月，江蘇金洋造船有限公司承建的全國(guó)首艘京杭運(yùn)河千噸級(jí)純電動(dòng)運(yùn)輸船“中天電運(yùn)001”順利下水;11月，中船七一二所交付了國(guó)內(nèi)第一艘純電動(dòng)客船“君旅號(hào)”……

目前，全球有在運(yùn)營(yíng)和擬建純電動(dòng)船為155艘，而我國(guó)僅有20多艘。造成純電動(dòng)船難以大規(guī)模推廣普及，既有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺失、充電設(shè)施不完善、電網(wǎng)供電能力有限和商業(yè)模式不清晰等問題，又有技術(shù)及成本的制約因素，如“河豚”號(hào)搭載26噸電池，續(xù)航僅為80公里，難以滿足長(zhǎng)距離、大噸位的航運(yùn)需求。這也是現(xiàn)階段難以向遠(yuǎn)洋航運(yùn)發(fā)展的一個(gè)重要障礙。另外，船舶電動(dòng)化不是簡(jiǎn)單的動(dòng)力系統(tǒng)更換，因?yàn)榧冸妱?dòng)船所需的能源系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)推動(dòng)大相徑庭，眾多技術(shù)難關(guān)亟待攻克。

但是，隨著儲(chǔ)能設(shè)備成本逐步降低，尤其是磷酸鐵鋰動(dòng)力電池管理系統(tǒng)日益完善，我國(guó)純電動(dòng)船的研發(fā)必然走向縱深發(fā)展，絕不會(huì)僅限于目前浙江、江蘇、廣東等船運(yùn)交通大省，而未來在安全性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性等方面也必定會(huì)有根本提升。值得強(qiáng)調(diào)的是，廣東正大力推進(jìn)純電動(dòng)船發(fā)展，除了廣州市港務(wù)局等單位聯(lián)合發(fā)文補(bǔ)貼電動(dòng)船充電樁建設(shè)，廣東海事局也抓緊為純電動(dòng)船應(yīng)用制定和完善相關(guān)法規(guī)，廣船院則針對(duì)珠江游純電動(dòng)船進(jìn)行方案論證，就純電動(dòng)船產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)配套、技術(shù)方案等形成報(bào)告。

氫動(dòng)力船研制顯端倪

12月3日，由廣船院牽頭研發(fā)的中國(guó)首艘氫燃料試點(diǎn)船舶設(shè)計(jì)方案在第20屆中國(guó)國(guó)際海事展獲頒CCS的AIP證書，引起了業(yè)界極大關(guān)注和興趣。據(jù)該院高級(jí)工程師李明敏介紹，此船是一艘2000噸級(jí)定點(diǎn)航線內(nèi)河自卸貨船，具有續(xù)航力強(qiáng)、可靠、安全等特點(diǎn)，目前已完成總體方案、氫系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，后續(xù)將啟動(dòng)氫系統(tǒng)、船用燃料電池等系統(tǒng)驗(yàn)證工作。

其實(shí)，船舶采用氫燃料動(dòng)力早已不是新奇事：德國(guó)于2009年率先研發(fā)出全球首艘氫動(dòng)力船舶;2017年，比利時(shí)建造了全球第一艘通過認(rèn)證的雙燃料氫動(dòng)力渡輪。更令人振奮的是，斯坦福大學(xué)最近推出了通過太陽(yáng)能、電極和海水成功制造出氫燃料的研究成果。徐文珊首席專家認(rèn)為，氫燃料電池或是未來船舶動(dòng)力首選。氫是容易獲得的可再生資源，氫燃料電池作為船舶動(dòng)力的續(xù)航時(shí)間比鋰電池更長(zhǎng)。此外，氫燃料電池的振動(dòng)噪音低，便于模塊化設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)。

我國(guó)開展氫燃料電池船舶開發(fā)比較早，上海海事大學(xué)于2005年就推出了以氫燃料電池為動(dòng)力的游艇“天翔1號(hào)”。近年，隨著《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》、《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019）征求意見稿》等支持政策出臺(tái)，我國(guó)不管是氫能產(chǎn)業(yè)，還是氫動(dòng)力船研究都呈欣欣發(fā)展態(tài)勢(shì)，譬如：中江氫能以東方造船為基地，將打造集研發(fā)、生產(chǎn)、改裝、集成于一體的新型氫燃料電池船舶基地，為銅陵市的“氫動(dòng)長(zhǎng)江”計(jì)劃添磚加瓦。

當(dāng)前，國(guó)際上采用氫燃料電池的船舶規(guī)模還很小，也沒有任何有效的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可供參考，而我國(guó)氫燃料船更是處于摸索階段，與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，現(xiàn)有專利對(duì)核心技術(shù)涉及較少。在降低損耗和成本、提高效率和材質(zhì)及穩(wěn)定性、改善工藝和電能質(zhì)量等方面，我國(guó)氫燃料船舶技術(shù)研發(fā)要走的路還很長(zhǎng)。對(duì)此，徐文珊首席專家認(rèn)為，近期需攻克“高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫+質(zhì)子交換膜燃料電池”船用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氫動(dòng)力船示范運(yùn)營(yíng);中期應(yīng)研發(fā)高效儲(chǔ)氫技術(shù)、氫內(nèi)燃料機(jī)，使其應(yīng)用于多種短途中小型船舶;遠(yuǎn)期則進(jìn)一步研發(fā)船用固體氧化物燃料電池，逐步研發(fā)長(zhǎng)續(xù)航中大型船舶。

此外，甲醇用作船舶清潔替代燃料也有著光明前景，世界上一些國(guó)家已較早打造了甲醇燃料船的應(yīng)用實(shí)例，如瑞典船舶管理公司首批甲醇雙燃料船已通過10000小時(shí)的運(yùn)行試驗(yàn)。2019年9月，江龍船艇聯(lián)合廣西玉柴、天津大學(xué)成功研制了中國(guó)首艘柴油甲醇雙燃料旅游休閑船“江龍?zhí)枴?，開創(chuàng)了我國(guó)甲醇動(dòng)力船艇研發(fā)新篇章。

未來向哪發(fā)力？

作為新能源船舶，不管是LNG船，還是純電動(dòng)船、氫燃料船，現(xiàn)階段在法規(guī)和技術(shù)上仍存在這樣或那樣的不足，大規(guī)模推廣還面臨很多困難，但其發(fā)展之勢(shì)不可阻擋且不可逆轉(zhuǎn)。那么，面對(duì)新風(fēng)向，中國(guó)造船業(yè)應(yīng)從哪些方面發(fā)力，才能搶得新能源船舶發(fā)展先機(jī)，在這場(chǎng)船舶動(dòng)力變革大潮中實(shí)現(xiàn)快人一步呢？

首先，在國(guó)家層面，要從政策和資金上給予階段性扶持，如延續(xù)對(duì)新建LNG船舶及現(xiàn)有船舶LNG動(dòng)力整體更新改造的補(bǔ)貼政策，并根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)提高補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)電動(dòng)船和氫燃料船等其它新能源船舶研發(fā)，也希望在起步階段能推出一些資金鼓勵(lì)政策;在基礎(chǔ)配套設(shè)施上，要完善LNG加注站和充電樁等配套設(shè)施建設(shè)，不僅需要有國(guó)家專項(xiàng)資金支持，還要鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)積極響應(yīng)和參與。另外，要提高新能源船舶的關(guān)鍵船配國(guó)產(chǎn)化率，對(duì)新能源船舶給予優(yōu)先通航和通航費(fèi)用減免，制定和完善新能源船舶相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。

其次，船舶行業(yè)要瞄準(zhǔn)船舶設(shè)計(jì)、建造工藝，集中力量進(jìn)行攻關(guān)，加強(qiáng)與國(guó)外先進(jìn)同行交流，加快技術(shù)創(chuàng)新步伐，降低建造成本，掌握核心技術(shù)，打造真正有吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力的新能源船舶。比如，在LNG船研制上要突破發(fā)達(dá)國(guó)家的封鎖，建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的開發(fā)貨物維護(hù)系統(tǒng);船配企業(yè)要大力開展關(guān)鍵設(shè)備和配套系統(tǒng)的研發(fā)，通過技術(shù)創(chuàng)新和引進(jìn)相結(jié)合、企業(yè)并購(gòu)重組、收購(gòu)海外企業(yè)及加強(qiáng)國(guó)際交流等形式，掌握關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出新能源船的配套裝置，助力我國(guó)新能源船舶發(fā)展。

第三，造船行業(yè)不但要借助高校、研究院所和船級(jí)社支持，還要與航運(yùn)、能源供應(yīng)等產(chǎn)業(yè)建立戰(zhàn)略聯(lián)盟，構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈整合的發(fā)展模式，集聚各領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)力量，形成示范性項(xiàng)目，共同推動(dòng)新能源船舶建造與應(yīng)用。

最后，作為新型船舶尤其是純電動(dòng)船和氫動(dòng)力船，無論是技術(shù)成熟度、應(yīng)用歷史等方面，與傳統(tǒng)船舶都是無可比肩，所以新能源船舶建造企業(yè)要拓寬營(yíng)銷渠道，做好全過程的服務(wù)溝通工作，以質(zhì)量和口碑打開和擴(kuò)大市場(chǎng)。

漫江碧透，百舸爭(zhēng)流。新能源船舶主宰航運(yùn)業(yè)的步伐是誰都阻擋不了的。在這場(chǎng)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的盛宴中，造船業(yè)只要順應(yīng)趨勢(shì)，積極進(jìn)取，銳意創(chuàng)新，就一定能脫穎而出走在行業(yè)發(fā)展的前列。面向未來，中國(guó)造船業(yè)必將在新的契機(jī)中迎來輝煌燦爛的明天，造船強(qiáng)國(guó)夢(mèng)一定會(huì)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)！