“綠色航運(yùn)”背景下發(fā)電企業(yè)交能融合轉(zhuǎn)型發(fā)展研究

【摘" 要】在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)前內(nèi)河水運(yùn)減碳重點(diǎn)在長(zhǎng)江，長(zhǎng)江降碳關(guān)鍵在電動(dòng)化。論文結(jié)合傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)開展電動(dòng)船舶能源保障業(yè)務(wù)，通過“交能融合”發(fā)展推動(dòng)傳統(tǒng)能源企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，因地制宜培育新質(zhì)生產(chǎn)力，積極構(gòu)建長(zhǎng)江綠色能源大走廊。論文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際為企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑與行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展提出針對(duì)性的策略分析與對(duì)策建議。

【關(guān)鍵詞】能源轉(zhuǎn)型；電動(dòng)船舶；交能融合；能源保障

【中圖分類號(hào)】F426" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文章編號(hào)】1673-1069（2024）11-0082-03

1 引言

近年來，習(xí)近平總書記先后4次主持召開長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)，一以貫之地強(qiáng)調(diào)“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”，為推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高水平保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展掌舵領(lǐng)航。在習(xí)近平生態(tài)文明思想指導(dǎo)下，交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)與內(nèi)河航運(yùn)綠色低碳轉(zhuǎn)型成為發(fā)展高地，國(guó)務(wù)院、相關(guān)部委以及沿江省市密集出臺(tái)政策，多措并舉推動(dòng)內(nèi)河船舶電動(dòng)化與交通能源融合發(fā)展戰(zhàn)略。傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，將電池動(dòng)力船舶作為綠色低碳轉(zhuǎn)型的優(yōu)勢(shì)路徑重點(diǎn)推進(jìn)，推動(dòng)綜合能源業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型發(fā)展不斷走深走實(shí)。

2 交能融合發(fā)展背景

2.1 “電化長(zhǎng)江”發(fā)展背景

長(zhǎng)江干線航道全長(zhǎng)2 838公里，是世界上運(yùn)量最大、運(yùn)輸最繁忙的黃金水道，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶也是我國(guó)縱深最長(zhǎng)、覆蓋面最廣的黃金經(jīng)濟(jì)帶。研究表明內(nèi)河航運(yùn)減碳關(guān)鍵在長(zhǎng)江，長(zhǎng)江航運(yùn)減碳關(guān)鍵在電動(dòng)化。長(zhǎng)江擁有內(nèi)河船舶超9萬艘，年碳排放約3 000萬噸，近年來需逐步報(bào)廢約1萬艘20年以上服役年限的內(nèi)河航運(yùn)船舶，藍(lán)海市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。

地處長(zhǎng)江之“腰”的湖北，占據(jù)長(zhǎng)江干線1 062公里，是全國(guó)長(zhǎng)江岸線最長(zhǎng)的省份，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中具有重要戰(zhàn)略地位。在當(dāng)前電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)已趨成熟的情況下，船舶電動(dòng)化替代已初步具備可行性，初步研判內(nèi)河綠色能源船舶行業(yè)將是一個(gè)超萬億級(jí)的藍(lán)海市場(chǎng)，新能源船舶能源保障業(yè)務(wù)也將是年產(chǎn)值超千億的新興市場(chǎng)，行業(yè)前景廣闊，相關(guān)港航企業(yè)、中船集團(tuán)、能源央企等單位紛紛開展業(yè)務(wù)布局，交能融合業(yè)務(wù)發(fā)展取得廣泛共識(shí)。2023年初，工信部與湖北省政府在武漢簽署國(guó)內(nèi)首個(gè)《內(nèi)河船舶綠色智能發(fā)展合作備忘錄》，省部合作推動(dòng)內(nèi)河船舶綠色化、智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展。2023年11月，國(guó)網(wǎng)湖北電力公司在武漢陽邏港建成一座電動(dòng)船舶充換電站，為一艘120TEU集裝箱貨船提供充換電服務(wù)，取得了良好的綜合效益。2024年4月，全球首制“中遠(yuǎn)海運(yùn)綠水”700TEU電動(dòng)集裝箱船完成試航，榮獲2023年度央企十大“國(guó)之重器”，并成功入選國(guó)家發(fā)改委第一批《綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范項(xiàng)目清單》。2024年以來，工信部、交通運(yùn)輸部、國(guó)家發(fā)改委等多部門出臺(tái)系列政策措施推動(dòng)老舊營(yíng)運(yùn)船舶報(bào)廢更新，內(nèi)河航運(yùn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型駛?cè)肟燔嚨馈?/p>

2.2 新型能源體系發(fā)展背景

當(dāng)前，我國(guó)原油對(duì)外依存度高達(dá)71.6%，天然氣對(duì)外依存度超過46%，從國(guó)家能源安全角度出發(fā)，必須立足國(guó)內(nèi)，通過能源技術(shù)創(chuàng)新降低進(jìn)口依賴，確保能源供應(yīng)的安全可控。

此外，隨著近年來風(fēng)光電新能源裝機(jī)規(guī)模的爆發(fā)式增長(zhǎng)，以湖北省為例，2024年10月，湖北省風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量超過4 100萬千瓦，占全省電源總裝機(jī)容量的35%，成為全省第一大電源，新能源消納問題初步顯現(xiàn)，風(fēng)光電項(xiàng)目發(fā)展遭遇瓶頸，火電項(xiàng)目長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行。因此積極開展交能融合業(yè)務(wù)，實(shí)施終端用能電氣化替代，發(fā)展可控負(fù)荷成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)與新型能源體系的重點(diǎn)。

3 交能融合發(fā)展趨勢(shì)與存在的問題

受國(guó)家政策引導(dǎo)、船舶技術(shù)進(jìn)步及企業(yè)主動(dòng)調(diào)整運(yùn)力結(jié)構(gòu)等因素影響，長(zhǎng)江散貨運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化、大型化、專業(yè)化、綠色化得到進(jìn)一步發(fā)展，船舶營(yíng)運(yùn)效率、船舶安全技術(shù)性能、環(huán)保水平等明顯提高，長(zhǎng)江水系散貨運(yùn)力結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，推動(dòng)船舶轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展。

標(biāo)準(zhǔn)化——緊盯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)船型規(guī)范和指南，積極發(fā)展三峽標(biāo)準(zhǔn)船型和江海直達(dá)標(biāo)準(zhǔn)船型。

大型化——適應(yīng)航道深水化、港口大型化發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合客戶需求，科學(xué)推進(jìn)船舶大型化。

專業(yè)化——按現(xiàn)代物流管理模式，通過專業(yè)化分工，提高散貨船運(yùn)輸效率。

綠色化——應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)和清潔能源，實(shí)現(xiàn)船舶節(jié)能減排。

智能化——基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及大數(shù)據(jù)處理、人工智能分析等技術(shù)，考慮在船舶航行、裝配載、維護(hù)保養(yǎng)、運(yùn)營(yíng)管理等方面實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行。

舒適化——以人為本，改善船員工作及生活環(huán)境。

3.1 交能融合發(fā)展優(yōu)勢(shì)

能源安全方面。發(fā)展以純電池動(dòng)力為代表的綠色動(dòng)力船舶可以系統(tǒng)地解決能源安全問題，降低對(duì)石油資源依賴度，大力發(fā)展以純電池動(dòng)力為代表的綠色動(dòng)力船舶，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源安全的重要舉措。

綠色環(huán)保方面。由于電動(dòng)船舶具有能效高、噪聲低、易于保養(yǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展和推廣電池驅(qū)動(dòng)的船舶，是開展和實(shí)施節(jié)能減排的重要舉措，可以從源頭上減少船舶對(duì)水體的污染，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的惡劣影響。華電集團(tuán)積極推進(jìn)的長(zhǎng)江干線“江陵—武穴”電動(dòng)船舶特色航線，規(guī)劃在長(zhǎng)江中游建設(shè)5座綠色港航綜合服務(wù)區(qū)，構(gòu)建長(zhǎng)達(dá)約617公里長(zhǎng)江綠色航運(yùn)大走廊，每年減排約14 000噸的二氧化碳。

壯大綠色新興產(chǎn)業(yè)。發(fā)展以純電池動(dòng)力為代表的綠色智能船舶，可以進(jìn)一步促進(jìn)風(fēng)能、太陽能等綠色能源的需求，我國(guó)長(zhǎng)江干線在運(yùn)船舶超9萬艘，據(jù)粗略估算，按照2030年長(zhǎng)江流域20%船舶實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化預(yù)估，需要配套船用電池1億千瓦時(shí)，年用能200億千瓦時(shí)。船舶綠能替代可為新能源、氫基燃料提供重要消納場(chǎng)景，為培育壯大風(fēng)光電新能源、綠色氫氨醇、儲(chǔ)能等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供重要發(fā)展空間。

帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈發(fā)展。發(fā)展綠色智能船舶以及內(nèi)河綠色航運(yùn)，將帶動(dòng)新材料、電機(jī)電控、電力設(shè)備、鋼鐵冶金等產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，可以形成一條嶄新的產(chǎn)業(yè)鏈條，積極培育新質(zhì)生產(chǎn)力。此外，通過發(fā)展和推廣以純電池動(dòng)力為代表的綠色動(dòng)力船舶，可以豐富、完善相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，搶占發(fā)展高地，打造華電品牌形象，進(jìn)而推動(dòng)傳統(tǒng)能源企業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。

3.2 存在的主要問題

以電池動(dòng)力為代表的綠色智能船舶在發(fā)展上存在制約因素，主要表現(xiàn)為政策監(jiān)管與經(jīng)濟(jì)性約束。

一是在政策方面，綠色智能船舶作為新興產(chǎn)業(yè)，相關(guān)管理界面及職能不夠清晰，安全標(biāo)準(zhǔn)尚不健全，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還不細(xì)致，行業(yè)統(tǒng)籌及頂層規(guī)劃需要進(jìn)一步完善。

二是在經(jīng)濟(jì)性方面，電動(dòng)船初始建造成本較燃油船高，電池初期投資大，且電池使用壽命僅為8～10年，全壽命周期內(nèi)電池更替成本較高，固定資產(chǎn)投資大。

三是在技術(shù)方面，目前的電動(dòng)船舶受限于磷酸鐵鋰電池能量密度較低，電動(dòng)船舶的續(xù)航能力存在里程限制，電池技術(shù)瓶頸有待進(jìn)一步研發(fā)突破。

四是在產(chǎn)品方面，相關(guān)船用箱式電源在電芯選型、充電接口與數(shù)據(jù)通訊等方面尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，船電匹配存在風(fēng)險(xiǎn)。此外，電池全壽命周期管理、梯次利用、拆解回收等方面，仍需要在產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系建設(shè)上進(jìn)一步研究完善。

五是在基礎(chǔ)設(shè)施方面，存在沿江港口布局與起重吊裝能力問題。為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)船舶的便捷補(bǔ)能與快速推廣，當(dāng)前試點(diǎn)示范項(xiàng)目普遍采用箱式電源換電模式，但20英尺集裝箱式電源重約28噸，部分港口缺少集裝箱專用碼頭，箱式電源吊裝困難，電力負(fù)荷不足，部分港口存在改造投資大、電力接入難等不利因素。

4 交能融合發(fā)展路徑分析

在交能融合領(lǐng)域，要充分整合各方資源，傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)需積極主動(dòng)融入國(guó)家戰(zhàn)略，依托沿江電源點(diǎn)布局優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合港務(wù)公司、裝備制造企業(yè)、科研院所、高等院校等單位，組建產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合體，加快開展長(zhǎng)江綠色智能船舶產(chǎn)業(yè)布局，推動(dòng)“交能融合”業(yè)務(wù)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。通過“船電分離”構(gòu)建長(zhǎng)江綠色航運(yùn)示范航線，創(chuàng)造性地開展長(zhǎng)江流域電動(dòng)船舶充換電站布局，從供需兩側(cè)推進(jìn)“電化長(zhǎng)江”戰(zhàn)略的順利落地。

4.1 在電源側(cè)，橫向“風(fēng)光水火”多能互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展

在雙碳目標(biāo)約束下，相關(guān)港口、船舶等水運(yùn)交通領(lǐng)域節(jié)能降碳需求強(qiáng)烈。一方面，需要結(jié)合沿江港口以及相關(guān)的港區(qū)廠房、樓宇等閑置資源，對(duì)沿江港口、航運(yùn)設(shè)施的屋頂分布式光伏項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)模化開發(fā)，系統(tǒng)性地提升光伏、風(fēng)電等可再生能源占比；另一方面，根據(jù)船舶船型、航線、功能的不同，充分考慮多能協(xié)調(diào)與互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，以及水運(yùn)交通能源系統(tǒng)的分散性和波動(dòng)性，結(jié)合區(qū)位情況與資源稟賦，綜合利用各種資源，將太陽能、風(fēng)能、波浪能和潮汐能等多種形式能源融合發(fā)展，形成宜風(fēng)則風(fēng)、宜光則光，風(fēng)光結(jié)合、火儲(chǔ)并舉的電源模式，通過水路交通能源系統(tǒng)的多點(diǎn)互聯(lián)、多能互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)用能形式的多樣化，推動(dòng)電源多元平衡，積極構(gòu)建長(zhǎng)江航運(yùn)綠色綜合服務(wù)區(qū)，積極構(gòu)建長(zhǎng)江航運(yùn)綠色能源大走廊。

4.2 在電網(wǎng)側(cè)，加快培育源網(wǎng)互動(dòng)交能融合新業(yè)態(tài)

近年來湖北省電力供需形勢(shì)總體偏緊，季節(jié)性、時(shí)段性的電力供應(yīng)緊張情況時(shí)有出現(xiàn)。2021年“迎峰度夏”期間，部分地區(qū)采取有序用電措施，個(gè)別地區(qū)少數(shù)時(shí)段出現(xiàn)拉閘限電。與此同時(shí)，隨著近年來湖北省風(fēng)光電新能源裝機(jī)規(guī)模的爆發(fā)式增長(zhǎng)，部分時(shí)段新能源消納問題凸顯，即電網(wǎng)在不同時(shí)段、不同地域同時(shí)面臨電力短缺與供應(yīng)過剩風(fēng)險(xiǎn)。此外，湖北省新能源和負(fù)荷中心的逆向分布，高比例風(fēng)光電接入情況時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不足，系統(tǒng)安全問題日益顯現(xiàn)。但電動(dòng)船舶充換電業(yè)務(wù)以及規(guī)模化應(yīng)用的船用儲(chǔ)能電池，可提供適應(yīng)于新型電力系統(tǒng)的巨大靈活性負(fù)荷能力，結(jié)合沿江既有火電廠、新能源場(chǎng)站的布局情況，充分考慮自身清潔能源資源稟賦、電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷分布，統(tǒng)籌布局充換電站，通過風(fēng)光火儲(chǔ)融合一體增強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，助力構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)智能的新型電力基礎(chǔ)設(shè)施。堅(jiān)持新能源開發(fā)與靈活調(diào)節(jié)資源建設(shè)并舉，實(shí)現(xiàn)新能源與常規(guī)能源組合化開發(fā)，推動(dòng)新能源占比逐步提高，常規(guī)電源逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)性和保障性電源，提升系統(tǒng)冗余與電網(wǎng)調(diào)控措施，降低網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理以及潮流分布不均帶來的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 在負(fù)荷側(cè)，推動(dòng)內(nèi)河綠色航運(yùn)電氣化替代與虛擬電廠

電能具有清潔、安全、便捷等多方面的優(yōu)勢(shì)，實(shí)施交通工具等終端用能場(chǎng)景的電能替代對(duì)于推進(jìn)交能融合發(fā)展、開展能源消費(fèi)革命、促進(jìn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展意義重大。當(dāng)前我國(guó)電能占終端能源消費(fèi)比重約28%，與“十四五”目標(biāo)尚有一定差距，下一步亟需持續(xù)提升交通運(yùn)輸、內(nèi)河水運(yùn)等重點(diǎn)領(lǐng)域電氣化水平。結(jié)合國(guó)家當(dāng)前大力推動(dòng)的設(shè)備更新等政策，通過組合優(yōu)化船舶能源開發(fā)與保障體系，完善沿江港區(qū)能源保障基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)一步提升港區(qū)電動(dòng)船舶等充換電能源保障能力。通過實(shí)施終端電能替代，依托電動(dòng)船舶項(xiàng)目提升負(fù)荷側(cè)資源聚合以及響應(yīng)能力，通過統(tǒng)一電力大市場(chǎng)統(tǒng)籌形成負(fù)荷聚集商，以綠色交通靈活性調(diào)節(jié)資源加快推進(jìn)“虛擬電廠”，通過削峰填谷等措施降本增效獲取收益，提升項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

4.4 在儲(chǔ)能側(cè)，縱向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”多元協(xié)同提升系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力

交能融合項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了船舶充換電可調(diào)節(jié)負(fù)荷與發(fā)電廠、微電網(wǎng)、共享儲(chǔ)能、火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻電站等協(xié)同發(fā)展，利用船用箱式電源的儲(chǔ)能特性，結(jié)合船用箱式電源的批量使用，開展儲(chǔ)能+多元應(yīng)用，積極尋求政府主管部門以及電網(wǎng)公司的支持，探討將船用箱式電源作為電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)施的論證。推進(jìn)船用箱式電源與新型儲(chǔ)能在“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”場(chǎng)景下的融合創(chuàng)新，建立多元化儲(chǔ)能管理體系。

此外，開展調(diào)節(jié)資源庫建設(shè)，探索船舶充換電項(xiàng)目中箱式電源與新能源配套儲(chǔ)能，實(shí)現(xiàn)電量的本地消納與高附加值轉(zhuǎn)化，降低新能源場(chǎng)站的棄風(fēng)棄光，積極構(gòu)建源網(wǎng)互動(dòng)、源荷協(xié)同的新型電力系統(tǒng)。

5 發(fā)展展望與結(jié)語

當(dāng)前，我國(guó)正處于以新發(fā)展格局開創(chuàng)發(fā)展新局面的關(guān)鍵時(shí)期，新型能源體系構(gòu)建面臨能源保供與能源需求、能源保供與綠色發(fā)展等，而交能融合體系的構(gòu)建是發(fā)揮體制優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新性解決諸多矛盾的關(guān)鍵。新型電力系統(tǒng)作為能源轉(zhuǎn)型與電力保供的核心載體，長(zhǎng)江航運(yùn)電氣化替代是全面綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要發(fā)展方向。

展望未來，隨著雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的深入推進(jìn)和綠色能源應(yīng)用深入人心，交通與能源融合發(fā)展前景廣闊，電動(dòng)船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯，電動(dòng)船舶滲透率不斷攀升在2030年達(dá)到20%以上，交通網(wǎng)與能源網(wǎng)、物流網(wǎng)等多網(wǎng)融合完善，基本完成自主可控、技術(shù)先進(jìn)、綠色環(huán)保、安全可靠的現(xiàn)代交能融合體系構(gòu)建。

華電湖北公司要充分發(fā)揮央企國(guó)家隊(duì)與主力軍作用，作為交能融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先行者和排頭兵，繼續(xù)堅(jiān)定貫徹新發(fā)展理念，持續(xù)發(fā)力創(chuàng)新創(chuàng)效，深耕“電化長(zhǎng)江”業(yè)務(wù)布局，形成綠色低碳、安全高效的綠色航運(yùn)“湖北方案”與交能融合“華電品牌”。

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