淺析純電動船的應用前景

周鎮海

摘 要：純電動船具有零排放、噪音小、高能效等優點，在全球石油資源不斷消耗、環境問題日益突出的大背景下，大力發展純電動船勢在必行。隨著電池技術的不斷突破發展，作為綠色新能源船舶，純電動船將有著廣闊的應用前景。

關鍵詞：純電動船;環保;應用前景

中圖分類號：U674.92? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）11-0109-02

1 引言

進入本世紀，能源枯竭和環境惡化是人們越來越關注的問題。船舶行業作為一個高耗能高排放的行業，如何降低能源消耗和減少污染物排放迫在眉睫。加上國際海事組織“限硫令”的日益臨近，在船舶行業推行節能減排是大勢所趨。純電動船作為一種清潔能源船將有著廣闊的應用前景，與此配套的相關行業還處于待開發的狀態，可以說純電動船行業還是一片藍海。

2 純電動船的優勢

（1）純電動船因為零排放的特點，具有優良的環保效果，符合當前環保節能發展方向。利用電能這種綠色清潔能源可以實現低碳模式，有效地減少污染物的排放。根據有關數據統計，以一艘內河船與一輛小轎車排污進行比較（以最常見的車型與船型為例，如下表1）：以中國PM5標準，1艘內河船只每年平均顆粒/煤煙排放量等于20000兩轎車;每日的顆粒/煤煙排放量（對港口城市影響）等于9萬輛轎車的排放量[1]。所以純電動船相比傳統柴油機船有著巨大的環保效益，在當前追求綠色環保、節能減排的大環境下，推行純電動船可以說是“恰逢其時”。

（2）純電動船結構簡單，可以有效簡化船舶系統，優化船舶布局。純電動船只有一個蓄電池艙，相比傳統柴油機船的機艙減少了燃油系統、冷卻系統、推進軸系、柴油機等等，結構布置簡單，有效提升空間利用率，進而為優化船舶線型提供可能。結構簡單也為日常的維護和保養帶來了便捷，進一步提升了船舶的可操控性。

（3）純電動船的傳動效率更高，能有效減少能耗，降低運營成本。柴油機船能量傳輸過程是由柴油機將柴油中的化學轉化為機械能，再通過齒輪箱和軸系傳遞到螺旋槳，然后轉化船舶動能。而純電動船是將蓄電池里的電能通過電動機轉化為推進器上的機械能，再轉為船舶動能。減少了中間的轉化和傳遞過程，有效降低能量損耗，從而實現了節能的目標。

（4）純電動船的運營成本更低。按目前柴油6.5元/升、10千伏一般工商業電價0.6465元/度估算，純電動船舶與燃油船舶相比，單位里程要節省75%以上的能源成本。以京杭運河千噸級的純電動運輸船為例，假設該航線運輸礦砂年需求1000萬噸估算，千噸級貨船全年耗油3187.5噸，將折合減少排放二氧化碳2.23噸、氮氧化物151.73噸、碳氫化合物19.73噸、一氧化碳75.86噸。船舶能源成本降低和污染物排放減少效果顯著。同時純電動船由于結構簡單，日常的維護保養成本也要比柴油機船低。

（5）純電動船噪音低。純電動船沒有柴油機的使用，減少了船舶振動，降低了船舶噪音，既有利于優化船舶環境，使船員和乘客獲得人性化效益，亦有利于保護水體生態環境。2020年4月28日，安徽首艘純電動車客渡船——“新太白渡”在蕪湖交付使用，該型純電動車客渡船無噪音、零排放，滿足其運營區域淡水豚國家級自然保護區的環境保護要求。純電動船因噪音低的優點而被廣泛應用，并取得了良好經濟和生態效益。

3 純電動船的發展現狀

3.1國外發展現狀

近年來，隨著國際海事組織（IMO）船舶排放新法規的逐步實施，船舶電池技術不斷完善，電動船舶得到了快速發展。挪威、荷蘭等歐洲國家因為在電動船舶領域起步較早，加上政府出臺相應的法律法規，給予電動船相應的政策和財政支持。所以這兩個國家在電動船技術領域目前處于領先地位。其中，挪威更是全球運營大型電動船舶最多的國家。根據相關數據統計，截止2019年5月，全球營運中和擬建造電動船為155艘，其中營運中船舶75艘，擬建造船舶80艘，預計2020年，全球電船舶將迎來快速增長期[2]。

3.2國內發展現狀

相較于國外，我國純電動船舶發展起步晚、市場規模也還不夠大。據了解，我國電動船舶主要為長江、珠江等內河貨船，應用領域為沿江沿海的城市渡船、觀光船以及港口拖船市場。目前，我國內河船舶約有13萬艘，僅長江和京杭運河的內河船舶總數就超過6萬艘，相較之下，電動船舶的數量微乎其微，已建造的內河電動船舶僅20余艘。

近年來，隨著《船舶工業深化結構調整加快轉型升級行動計劃（2016-2020）》《珠三角、長三角、環渤海（京津冀）水域船舶排放控制區實施方案》和《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》等政策的相繼發布，我國在擴大船舶排放控制區、加快船舶綠色升級等方面重點發力，為逐步推動船舶“電動化”創造了良好環境，純電動船將迎來大發展。

4 純電動船規模推廣面臨的難題

盡管我國在電池儲能系統的關鍵技術上已經取得了重大突破，但基于實用性、安全性和經濟性考慮，目前我國純電動船的發展仍然不足。純電動船的推廣應用還面臨著以下難題：

（1）初期投入成本大。目前應用于純電動船的鋰電池價格高昂，造成船舶建造投資金額增加，對于船東來說，初期投入的負擔較大，鋰電池成本造價是純電動船推廣的制約因素之一[3]。

（2）續航里程短。當前純電動船主要應用于旅游觀光船和內河短途貨船，主要是受限于電池的續航不足，電動船還難以在長江、沿海干線貨船和大型船舶中推廣應用。不過隨著科學技術和生產水平的發展，未來的電池容量將會滿足長距離續航的要求。

（3）充電技術及充電設施發展不足。純電動船的充電過程相比傳統柴油機船的加油過程要復雜的多，而且充滿電要比加滿油消耗的時間長。另外傳統的柴油機動力推進船舶有著完善的加油站配套系統，不用擔心船無油可加。純電動船屬于新興船舶，相應的船用充電配套設施還未建立完善，營運中的純電動船很容易遇到無處充電的尷尬情況。純電動船的充電技術和充電設施還有很長的路要走。

（4）存在較大安全隱患。純電動船的蓄電池艙屬于易發生火災的危險場所。一方面，如果蓄電池的可靠性不足，在遇到船舶振動和碰撞時就有可能發生火災，甚至發生爆炸的情況;另一方面，如果船舶的消防安全措施不到位，也容易造成蓄電池艙失火后無法控制，從而引發更大的火災，甚至爆炸的情況。所以純電動船還需要不斷的經驗積累來評估安全性。

（5）技術標準和規范還有待完善。純電動船屬于新能源船，發展的歷史還很短，與之相對應的技術標準還在建立完善中，相應的規范也在出臺中。這給純電動船的設計、建造和檢驗帶來挑戰。

5 解決純電動船推廣應用難題的思路及未來發展趨勢

目前制約純電動船規模應用最大的難題還是蓄電池和充電技術這兩個方面的問題。為解決以上難題，可從加強蓄電池的科研攻關和充電技術的開發研究著手：

（1）加大對船用蓄電池的科研攻關。為滿足船舶續航里程的提升、噸位提高的需求，純電動船舶需要實現電池能量密度、使用壽命、充電速度、電池管理系統性能的提升，同時降低建造和使用的成本。隨著政府加大對蓄電池領域的科研投入，相關的科研院所和電池廠商增強技術攻關，未來可以制造容量更大、可靠性更高、體積更小、價格更低的船用蓄電池，可以有效降低純電動船的初期投入成本，提高續航里程，增強船舶安全性。

（2）開發和完善充電設施。一方面開發創新充電方式，不僅要大力發展有線充電，還要將無線充電應用到實踐中，通過充電方式革新，有效降低充電時間，提高純電動船的運營效率。另一方面，制定統一的充電標準，加大充電設施的建設投入，在內河航運密集的地方，配套建設充電樁等設施。隨著充電技術的發展和充電設施的完善，純電動船推廣應用的障礙將進一步減少，此外采用可快速更換的模塊化電池組模式來代替充電方式，有效減少充電等候時間，相關研究正在逐步開展，未來將有希望實現推廣應用。

（3）政府應給予純電動船相應的補貼和政策優惠。像電動汽車的推廣應用一樣，可以給予純電動船一定的新能源補貼，減輕船東初次投入的成本負擔。另外，可以給純電動船頒發綠色標識，在純電動船運營中給予一定的優惠政策，為純電動船規模推廣應用創造有利的大環境。

6 結語

純電動船不僅是船舶行業實現節能減排和轉型升級的環境要求，更是船舶智能化、綠色化發展的必然產物。隨著《推進交通運輸生態文明建設實施方案》《交通強國建設綱要》和《純電池動力船舶檢驗指南》的陸續發布，為純電動船及其配套產業發展提供了良好的政策環境和技術支持。相信在我國政府、船檢機構、造船及配套企業、設計院所及高校等的共同努力下，純電動船的規模推廣應用指日可待，純電動船的應用將在建設交通強國和綠色水運上發揮重要作用。

參考文獻：

[1]高潔，包虹璐，陳玲.純電動船充電方式的研究[J].船舶，2018，29（S1）：151-156.

[2]李強，李天煜，劉偉.電動船舶標準現狀及發展思路研究[J].中國標準化，2019（21）：125-130.

[3]敖陽利.電動船舶方興未艾 規模推廣未來可期[N].中國船舶報，2019-6-26（008）.