“氫”歌曼舞，布局未來(lái)

本刊記者 趙 博

歐盟運(yùn)輸研究與創(chuàng)新監(jiān)測(cè)和信息系統(tǒng)（TRIMIS）統(tǒng)計(jì)了交通運(yùn)輸行業(yè)新技術(shù)研發(fā)數(shù)量和項(xiàng)目投資情況，從中能夠明顯看到歐洲航運(yùn)業(yè)向清潔化、去碳化轉(zhuǎn)型發(fā)展迅速。

中國(guó)：主攻技術(shù)難點(diǎn)

在我國(guó)，氫能船舶（氫動(dòng)力船/氫燃料電池船）發(fā)展更是獲得國(guó)家層面的政策支持。2020年6月份，交通運(yùn)輸部發(fā)布《內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展綱要》，提出鼓勵(lì)探索發(fā)展燃料電池動(dòng)力船舶，研究推進(jìn)氫能等應(yīng)用。今年“兩會(huì)”上，氫能也被寫(xiě)入《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》的“前瞻謀劃未來(lái)產(chǎn)業(yè)”章節(jié)中。我國(guó)海事局也制定了《氫燃料動(dòng)力船舶技術(shù)與檢驗(yàn)暫行規(guī)則（征求意見(jiàn)稿）》，以期在借鑒國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)、結(jié)合實(shí)船技術(shù)方案并充分研究論證的基礎(chǔ)上，對(duì)船舶使用氫燃料電池系統(tǒng)的布置、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、燃料儲(chǔ)存、加注系統(tǒng)等方面進(jìn)行規(guī)范。

客觀來(lái)講，我國(guó)對(duì)于船舶使用氫能的探索更多地體現(xiàn)在氫燃料電池研發(fā)等方面。2019年底，中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司發(fā)布了全球首艘氫燃料試點(diǎn)船舶設(shè)計(jì)方案，這艘2000噸級(jí)定點(diǎn)航線內(nèi)河自卸貨船由七一二所自主設(shè)計(jì)研發(fā)，采用4組125kW氫燃料電池作為船舶主動(dòng)力源，輔以4組250kWh鋰電池組調(diào)峰補(bǔ)償，同時(shí)載有35MPa高壓氫氣瓶組儲(chǔ)存氫氣燃料。2021年初，武漢眾宇動(dòng)力系統(tǒng)科技有限公司獲得了由中國(guó)船級(jí)社（CCS）頒發(fā)的首張船用燃料電池產(chǎn)品型式認(rèn)可證書(shū)，不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，也標(biāo)志著氫燃料電池船舶商業(yè)化應(yīng)用向前邁進(jìn)了一步。

而對(duì)于船用氫燃料電池的規(guī)范研究工作主要集中在CCS。2017年，CCS編制了《船舶應(yīng)用替代燃料指南》，其中根據(jù)氫燃料電池系統(tǒng)主要構(gòu)成及各系統(tǒng)設(shè)備在船上的應(yīng)用特點(diǎn)，提出燃料電池船舶布置、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、燃料儲(chǔ)存、加注輔助系統(tǒng)等方面的安全技術(shù)指標(biāo)。隨后，CCS又圍繞氫燃料電池船舶關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展了一系列應(yīng)用研究和工程實(shí)踐，在船舶總體安全設(shè)計(jì)、儲(chǔ)氫、加氫和用氫等環(huán)節(jié)上取得了大量研究進(jìn)展，陸續(xù)攻克了船舶應(yīng)用氫燃料在總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、裝備制造、標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等技術(shù)難題，通過(guò)獲得的大量實(shí)測(cè)資料，為我國(guó)后續(xù)氫燃料電池實(shí)船建造提供了重要的理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。據(jù)介紹，氫燃料動(dòng)力船舶重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)安全區(qū)域主要包括高壓氫氣加注站（含充裝接頭、氣相管路、控制閥件及附件）、氫氣瓶間（氫氣瓶組、氫氣管路氮?dú)庀到y(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、相關(guān)附件）、燃料電池處所（燃料電池模塊、氫氣管路、處所通風(fēng)系統(tǒng)、相關(guān)附件）、鋰電池與機(jī)電設(shè)備間（鋰電池組、PMS、配電系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備），其設(shè)計(jì)布置、設(shè)備故障及人為操作等因素導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)均需得到更多關(guān)注。中國(guó)船級(jí)社武漢規(guī)范研究所相關(guān)人士說(shuō)：“CCS《船舶應(yīng)用燃料電池發(fā)電裝置指南》（征求意見(jiàn)稿）已考慮到多種危險(xiǎn)因素對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)的破壞和人員的傷害及環(huán)保要求，設(shè)置了相應(yīng)的工藝控制系統(tǒng)、工藝關(guān)斷系統(tǒng)、安全透氣、通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、防污染設(shè)施等措施，采用與IMO《使用燃料電池電源裝置的船舶安全臨時(shí)導(dǎo)則》一致的安全原則，能夠?yàn)闅淙剂蟿?dòng)力船舶安全和綠色發(fā)展保駕護(hù)航。”雖然我國(guó)氫能船舶領(lǐng)域目前還沒(méi)有成熟的商用船只，但CCS通過(guò)技術(shù)研發(fā)，正積極實(shí)現(xiàn)降低成本和全環(huán)節(jié)技術(shù)鏈條整合，以推動(dòng)形成圍繞氫燃料電池船舶的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

目前，CCS已經(jīng)完成了“船舶氫燃料儲(chǔ)存及應(yīng)用技術(shù)”研究工作，在已有指南基礎(chǔ)上，對(duì)高壓氣瓶?jī)?chǔ)氫技術(shù)的在船應(yīng)用進(jìn)行研究，對(duì)氫燃料加注技術(shù)、船用氫氣管路連接方式、燃料電池處所安全防護(hù)技術(shù)開(kāi)展了深入分析，解決了陸上技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與船舶環(huán)境條件差異性問(wèn)題，提出了相應(yīng)船用技術(shù)要求，為氫燃料的在船安全應(yīng)用提供技術(shù)支撐。此外，CCS還創(chuàng)新性地研究了液體有機(jī)化合物儲(chǔ)氫、金屬氫化物儲(chǔ)氫技術(shù)在船舶上的應(yīng)用，針對(duì)性地提出了船舶儲(chǔ)存、布置、脫氫、材料等方面的技術(shù)要求建議，為后續(xù)開(kāi)展高密度儲(chǔ)氫技術(shù)研究、拓展船舶氫燃料適用面奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

歐洲：智能培育氫動(dòng)力

中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院船舶標(biāo)準(zhǔn)化研究中心工程師李睿男說(shuō)，歐洲針對(duì)海運(yùn)低排放替代能源進(jìn)行的研究較早，從政策和研發(fā)資金上給予了綠色船舶項(xiàng)目極大支持，這使其創(chuàng)新性變得更強(qiáng)。在氫燃料船舶研究示范方面，歐洲處在領(lǐng)先位置，倡導(dǎo)、主推了多個(gè)主要?dú)淙剂洗?xiàng)目，而挪威則是氫燃料船的發(fā)展先鋒。在歐洲國(guó)家中，挪威對(duì)氫燃料在海運(yùn)方面的應(yīng)用探索最為豐富、系統(tǒng)，形成了相對(duì)完善的發(fā)展模式。具體而言，議會(huì)負(fù)責(zé)制定相關(guān)法律并敦促政府實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)；政府設(shè)立國(guó)有企業(yè)、分支機(jī)構(gòu)、專(zhuān)項(xiàng)產(chǎn)業(yè)基金，協(xié)調(diào)各方對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)貼；船級(jí)社制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和船級(jí)規(guī)范，對(duì)船舶進(jìn)行評(píng)估認(rèn)證/咨詢(xún)；企業(yè)與認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)、建設(shè)。議會(huì)立法、政府資助從縱向上推動(dòng)項(xiàng)目，而相關(guān)咨詢(xún)和認(rèn)證機(jī)構(gòu)則為行業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，在橫向上與企業(yè)共同打造綠色船舶。挪威多個(gè)氫燃料船舶項(xiàng)目正是在這種縱橫聯(lián)合模式下發(fā)展起來(lái)的，比如知名的“HySHIP”“Hjelmland”“Europa Seaways”“Hysea III”等。

由政府和專(zhuān)項(xiàng)基金資助的“HySHIP”項(xiàng)目將設(shè)計(jì)和建造以綠色液態(tài)氫為燃料的示范滾裝船，并建立可行的液態(tài)氫供應(yīng)鏈和燃料供應(yīng)平臺(tái)，旨在降低整個(gè)歐洲更廣泛地轉(zhuǎn)向液態(tài)氫作為船舶推進(jìn)燃料的開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)成本。“HySeasIII”則采用基于新能源風(fēng)險(xiǎn)的替代設(shè)計(jì)方案，其有別于其它項(xiàng)目的特征之一在于示范船使用過(guò)剩的可再生能源制氫，有助于制定船舶氫能規(guī)范。

挪威很早就將目光瞄向了清潔能源，并隨著科技進(jìn)步不斷追求創(chuàng)新。《挪威綠色船舶行動(dòng)計(jì)劃》明確提出要建造更多智能船舶，以智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)船舶能效提升，減少碳排放。“挪威在海事智能技術(shù)方面有著很強(qiáng)的技術(shù)水平，希望通過(guò)智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)航運(yùn)去碳，特別是在提升能效系統(tǒng)水平方面將智能與綠色融合，以智能手段實(shí)現(xiàn)‘船舶綠色’和包括氫動(dòng)力船在內(nèi)的零碳船舶發(fā)展。”李睿男說(shuō)。

實(shí)際上，“挪威案例”并非個(gè)別。歐盟于2020年底發(fā)布的新的《可持續(xù)和智能交通戰(zhàn)略》可驗(yàn)證上述觀點(diǎn)。《可持續(xù)和智能交通戰(zhàn)略》提出希望通過(guò)有競(jìng)爭(zhēng)力、安全、易獲得和可負(fù)擔(dān)的智能交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)90%的減排率，系統(tǒng)地為實(shí)現(xiàn)綠色和數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定基礎(chǔ)。歐盟氣候政策負(fù)責(zé)人Frans Timmermans表示：“歐洲非常重視綠色船舶技術(shù)發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)我們的氣候目標(biāo)，溫室氣體排放量必須出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。數(shù)字技術(shù)有可能使出行更智能、高效、環(huán)保。我們需要為企業(yè)提供穩(wěn)定的綠色投資框架，而這些企業(yè)需要在未來(lái)進(jìn)行綠色投資。”英國(guó)也是推行航運(yùn)業(yè)溫室氣體減排最積極的歐洲國(guó)家之一。2019年，英國(guó)相繼發(fā)布了《海事2050戰(zhàn)略》和《清潔航運(yùn)計(jì)劃》，前者強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化和數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新，后者旨在推動(dòng)英國(guó)實(shí)現(xiàn)2050年降低航運(yùn)碳排放目標(biāo)，其明確的主要路徑之一即是氫路徑（另外為電路徑和其他路徑）。這似乎給業(yè)界傳達(dá)一個(gè)明確信息——新技術(shù)應(yīng)用與新燃料變革同時(shí)發(fā)生，“智能+氫能”是新的視野。

氫燃料船舶價(jià)值鏈包括存儲(chǔ)設(shè)備開(kāi)發(fā)、船體設(shè)計(jì)建造、船舶運(yùn)營(yíng)管理、燃料供應(yīng)等環(huán)節(jié)，不久前，由歐洲國(guó)家政府機(jī)構(gòu)、造船廠、能源公司、數(shù)字智能技術(shù)企業(yè)、船用系統(tǒng)公司等26個(gè)合作伙伴聯(lián)合推出《氫燃料船舶手冊(cè)》，以解決船用氫燃料的各種難題。名為“MarHySafe”的聯(lián)合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目分為兩期，作為一期項(xiàng)目的《氫燃料船舶手冊(cè)》詳細(xì)介紹如何駕馭設(shè)計(jì)建造的復(fù)雜要求，涵蓋安全和風(fēng)險(xiǎn)緩解、氫系統(tǒng)施工細(xì)節(jié)、海事應(yīng)用實(shí)施階段等氫操作中的最重要方面，同時(shí)為使用質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）進(jìn)行安全操作提供了路線圖，反映了行業(yè)最新專(zhuān)業(yè)水平，被認(rèn)為是航運(yùn)氫能安全操作、共同研究氫能上船的專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)。顯然，隨著“MarHySafe”項(xiàng)目的推進(jìn)，《氫燃料船舶手冊(cè)》將為未來(lái)歐洲在國(guó)際氫能規(guī)則制訂、氫加注和標(biāo)準(zhǔn)化等方便提供基礎(chǔ)。

歐洲政府部門(mén)、研究機(jī)構(gòu)更多地承擔(dān)了挖掘、投資新型船舶項(xiàng)目的職能。在這樣的背景下，歐洲以氫動(dòng)力船舶為代表的新型綠色船舶與智能化提高能源使用效率融合得更緊密，這是其氫燃料船舶在開(kāi)發(fā)運(yùn)行方面進(jìn)步的原動(dòng)力之一。但需強(qiáng)調(diào)的是，歐洲更加側(cè)重于近海/內(nèi)河氫燃料船舶研發(fā)。客觀上，氫燃料能量密度較大、使用處于初期階段，大型船舶很難收獲可衡量的收益。主觀上，歐洲水路網(wǎng)絡(luò)密集，大部分港口配備適于集卡和船舶使用的氫加注樁，較小型船舶的機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，靠泊加注方便。

日韓：爭(zhēng)搶“國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)”

在中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院高級(jí)工程師趙羿羽看來(lái)，與歐洲重點(diǎn)關(guān)注小型氫動(dòng)力船舶不同，日本側(cè)重于大型遠(yuǎn)洋氫動(dòng)力船舶及發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)。2021年初，川崎重工宣布建造全球首艘大型液化氫運(yùn)輸船（計(jì)劃于2026年完工），該船長(zhǎng)約300米，型寬約50米，采用燃燒氫氣產(chǎn)生的蒸汽帶動(dòng)輪機(jī)為船舶提供動(dòng)力。當(dāng)年4月，川崎重工又與多家日本公司合作開(kāi)發(fā)用于大型船舶的船用氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，包括船用主機(jī)、輔機(jī)、發(fā)電機(jī)等產(chǎn)品。今年8月份，川崎重工、洋馬動(dòng)力（Yanmar）和日本發(fā)動(dòng)機(jī)公司（J-Eng）共同宣布聯(lián)合成立HyEng公司，以致力于開(kāi)發(fā)船用氫動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（基礎(chǔ)技術(shù)）、為氫燃料供應(yīng)系統(tǒng)制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則、集成氫燃料供應(yīng)系統(tǒng)、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)示范設(shè)施等。

日本國(guó)土交通省發(fā)布的《日本航運(yùn)零排放路線圖》提到“C-ZERO JAPAN”零排放概念船，其中之一即是設(shè)計(jì)液化氫燃料動(dòng)力船，概念船基于80000噸級(jí)散貨船和20000TEU型集裝箱船設(shè)計(jì)，均由雙燃料往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，技術(shù)攻關(guān)包括發(fā)動(dòng)機(jī)性能、燃料供應(yīng)、擴(kuò)大的燃料箱、熱保護(hù)系統(tǒng)、氫氣泄漏和燃料供應(yīng)等相關(guān)事項(xiàng)。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布的《2050碳中和綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》也提出，到2050年將現(xiàn)有傳統(tǒng)燃料船舶全部轉(zhuǎn)化為氫、氨、液化天然氣（LNG）等零/低碳動(dòng)力船，促進(jìn)面向近距離、小型船舶使用的氫燃料電池系統(tǒng)和電推進(jìn)系統(tǒng)的研發(fā)和普及，推進(jìn)面向遠(yuǎn)距離、大型船舶使用的氫/氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及附帶燃料罐、燃料供給系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)用化進(jìn)程。

韓國(guó)在“氫能上船”方面的發(fā)展遜于日本。2012年，韓國(guó)曾推出“平昌2018號(hào)”氫燃料電池船項(xiàng)目，但該項(xiàng)目至今未有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，尚處于研究階段。2020年底，韓國(guó)政府又公布了“2030綠色船舶K計(jì)劃”，將氫能定為船舶燃料應(yīng)用長(zhǎng)期目標(biāo)。2021年4月份，現(xiàn)代重工提出將圍繞現(xiàn)有船舶能效指數(shù)（EEXI）和碳排放強(qiáng)度指數(shù)（CII）研究最佳解決方案、圍繞全壽命周期研究減少船舶二氧化碳排放的方法，同時(shí)開(kāi)發(fā)氫/氨動(dòng)力船舶。這被視為韓國(guó)在氫動(dòng)力船舶研發(fā)方面邁出的重要一步。現(xiàn)代重工表示，其二級(jí)控股公司韓國(guó)造船海洋（KSOE）將開(kāi)發(fā)制定液氫運(yùn)輸船及氫動(dòng)力船的韓國(guó)及國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以提前應(yīng)對(duì)氫能時(shí)代的到來(lái)。據(jù)悉，KSOE參與開(kāi)發(fā)制定的全球首個(gè)氫能船舶國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)將于2022年底前提交至國(guó)際海事組織（IMO）。

在發(fā)展氫動(dòng)力船的同時(shí)，韓國(guó)也在逐步攻克氫燃料電池研發(fā)難題。2019年初，韓國(guó)正式發(fā)布了名為“激活氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖”的氫燃料技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃，旨在推動(dòng)韓國(guó)發(fā)展為氫經(jīng)濟(jì)/技術(shù)領(lǐng)先國(guó)，其第一期研發(fā)課題即為“以氫燃料電池為動(dòng)力的船舶、氫（燃料）存儲(chǔ)和運(yùn)輸所需艙罐等主要技術(shù)和設(shè)備研發(fā)”。今年6月份，韓國(guó)啟動(dòng)“氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)適用運(yùn)行實(shí)證”項(xiàng)目，在2艘小型船舶上搭載自主開(kāi)發(fā)的氫燃料動(dòng)力電池組，以檢驗(yàn)性能和安全性，并制定獲得型式認(rèn)可的安全標(biāo)準(zhǔn)。由于韓國(guó)此前并沒(méi)有制定氫燃料電池船舶型式認(rèn)可所需的安全標(biāo)準(zhǔn)，因此，此次實(shí)證將為韓國(guó)制定小型氫燃料電池船舶安全標(biāo)準(zhǔn)及船用氫氣充電站的建設(shè)奠定法律依據(jù)，為氫燃料電池船舶建造和航行鋪設(shè)道路。

全球集裝箱船訂單猛增 未來(lái)卻面臨過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)

據(jù)日本經(jīng)濟(jì)新聞網(wǎng)站報(bào)道，近期，世界各國(guó)集裝箱船的新建造訂單出現(xiàn)猛增趨勢(shì)。

報(bào)道稱(chēng)，從2021年上半年的訂單量來(lái)看，目前，集裝箱船已達(dá)到半年訂單量的歷史第二高水平。運(yùn)費(fèi)上漲推高了海運(yùn)企業(yè)的收益，各家公司紛紛投資造船。另一方面，到2023至2024年，目前正建造的船舶投放市場(chǎng)時(shí)，又存在行情低迷的風(fēng)險(xiǎn)。此外，考慮到集裝箱船的建造價(jià)格也在上漲，因此海運(yùn)行業(yè)的收益環(huán)境仍存在波動(dòng)的可能。