姜華：內河氫動力船舶迎來發展新機遇

姜華，中國船舶集團廣州船舶及海洋工程設計研究院(605院)副院長。長期致力于液貨船、VLCC改裝FPSO、井口平臺上部組塊、清潔動力船舶等領域的技術開發，2018年至今主持中國船舶集團“綠色珠江”重大工程專項研發和“綠色長江”重大工程專項技術論證工作，在新能源船舶應用領域具有較豐富的研發經驗。

當前，航運業應對溫室氣體減排的壓力越來越大，需要尋找替代能源以減少 二氧化碳等廢氣污染物排放，氫能是具有廣闊前景的綠色船舶能源。近年來，氫能產業進入了發展的快車道，燃料電池技術不斷突破。中國船舶集團605院積極投入研發氫燃料動力船舶及相關技術，率先在氫燃料電池應用技術、儲氫供氫方式、船舶適裝性驗證、配套保障設施等方面積累了豐富的公務船、客船、貨船等船型研發經驗。對此，我們特別邀請了中國船舶集團605院副院長姜華分享他們的成功經驗。

問：氫能作為未來可替代能源之一，近年來受到國際社會和科學界的廣泛關注。請問您如何看待未來氫能產業發展趨勢及技術發展路徑？

答：氫能是推動傳統化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規模發展的理想互聯媒介，是實現交通運輸、工業和建筑等領域大規模深度脫碳的最佳選擇之一。特別是2022年3月，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》，明確了氫能在未來國家能源體系的重要戰略地位，氫能產業將是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。

梳理氫能產業的全產業鏈，制氫的電解技術規�；�技術、高能量密度氫氣儲運技術、長壽命燃料電池技術以及全產業鏈的成本控制將成為未來幾年氫能產業的技術發展趨勢。

結合國內海上風電的發展趨勢，海洋氫能產業技術為國內氫能產業發展提供了一個的技術解決方案。將大規模海上風電與氫能耦合為一個新的系統，利用海上風電制備氫氣，并通過液氫或高壓氫的儲運技術，獲得的無碳、可儲存、可運輸和分散特點的氫氣，實現氫能產業技術突破。

問：目前605院在氫能產業戰略方面都進行了哪些積極的探索和技術研究？未來有哪些戰略布局？

答：605院自2018年起積極投入研發氫燃料動力船舶及相關技術，包括氫設備、船舶設計、船舶建造、船舶試驗、船舶應用等。在中國船舶集團科技部領導下，605院在氫燃料電池應用的政策環境、法規設計要求、總體系統匹配要求、儲氫供氫方式、設備取證要求、船舶適裝性驗證、配套保障設施以及行業動態交流等方面積累了較豐富的公務船、客船、貨船等船型研發經驗。

從粵港澳大灣區近零排放要求出發，在廣東省、香港政府等相關部門的指導與支持下，605院開展了大灣區氫能源船舶產業布局研究，從多方面分析了氫能應用，未來將持續在中國船舶集團領導下充分結合廣東省海上風電資源優勢，牽頭開展浮式風電制氫、儲氫、運氫、用氫全產業鏈(包括海上浮式風力發電、海上制氫平臺、氫燃料加注站、氫燃料動力船舶(貨船、客船、公務船等)、氫燃料動力關鍵設備配套等)關鍵技術研發，逐步形成中國船舶集團氫能優勢產業。

問：如何看待氫燃料在凈零經濟中的占比和經濟性？氫燃料電池動力的開發和應用前景如何？能否成為新一代船舶主流能源？未來在哪些船型可以廣泛推廣？

答：據權威研究機構預測，到2050年，全球氫能產業支出達到6.8萬億美元，在中國的能源結構中氫能占最終能源消耗的10%(到2030年占5%)年經濟產值近2萬億美元。目前國內各地均出臺了不同的氫能產業補貼政策，有力支持氫燃料產業技術發展。

燃料電池具有發電效率高、能量密度高、噪聲低、可快速啟停、無有害氣體排放等優點，是氫燃料應用的理想載體之一。目前，國內船用氫PEM燃料電池單堆70kW，模塊140kW發電系統已逐步開展示范運行工作，到2030年通過材料和工藝攻關可將單堆功率提高至100kW，形成300kW/600kW的動力包，同時系統成本有望從目前的每千瓦10000多元下降至3000元左右，壽命從8000h提高到30000h以上，屆時具備良好商業化推廣應用能力。

根據目前氫燃料技術狀態，現階段氫燃料電池動力船舶適用于短途小型貨船、定點客船、公務船等船型。未來隨著技術的突破，尤其是儲氫技術，氫燃料動力在中型及以上船舶的應用將更加廣泛。

問：目前，氫燃料電池動力技術在船舶領域應用機遇與挑戰分別有哪些？在哪些環節還存在著制約和限制？該如何應對？

答：2022年9月28日，工業和信息化部、發展改革委、財政部、生態環境部、交通運輸部聯合發布了《關于加快內河船舶綠色智能發展的實施意見》，明確提出要推動甲醇、氫等動力技術在船舶領域應用，相應各地陸續出臺了各項補貼政策支持氫燃料船舶應用發展。

中國船級社(CCS)先后編制頒布了《純電池動力船舶檢驗指南》《內河綠色船舶規范》《智能船舶規范》等多部涉及氫燃料電池系統船舶應用的等多部規范指南，打通了氫燃料動力船舶應用的全環節流程，加快推進了國內氫燃料船舶應用進程。

目前，氫燃料動力船舶的推廣應用主要受限于基礎設施配套和動力系統成本，需要業內各方共同努力解決。

一是加注站問題。需要建設船舶專用岸基氫氣加注站或者加注躉船，目前尚不具備形成行業生態的加注站配套條件。這是氫能應用比較重要的一個環節，需要企業和主管機關共同策劃和建設。

二是續航力問題。目前唯一獲船舶主管機關認可的是采用高壓儲氫技術，但儲氫體積能量密度低，儲氫量有限，續航能力受限。

三是成本問題。目前燃料電池各個部件的國產化率已經很高，成本也在持續下降，但相對柴油動力來說仍然偏高。當前氫能船舶的建造成本是常規柴油船舶的2倍以上。另一方面燃料使用成本也偏高，目前國內氫氣加注成本約為70元/kg,初步預估氫氣在20元/kg以下才基本以柴油持平。隨著海上風電制氫發展和灰氫的充分利用，氫氣成本未來有望得到大幅度下降。

四是壽命問題。從內河船全壽命使用周期來看，現有燃料電池需要在全壽命周期內更換一到兩次，增加了船舶運營成本和困難，從船東角度來看這是不利的。

問：據了解，中國船舶集團“綠色珠江”重大專項，由605院牽頭研發的“綠色珠江”500kW氫燃料電池動力示范船科技項目，能否介紹一下這個項目的具體情況？

答：“綠色珠江”500kW氫燃料電池動力示范船，于2019年獲得CCS頒發的AIP證書，為世界首艘將氫燃料作為主動力的內河貨船。該船船長70.50米，燃料電池總功率＞500kW，設計航速13km/h，續航力140km，采用兩臺電動機驅動舵槳推進的內河新能源自卸式貨船，往返于珠江定點電廠碼頭。該項目開展的前期，605院從應用場景、適用船型、法規政策、碼頭配套等開展了大量的調研工作，從各方面論證了示范船的可行性，從而確定了本船船型。再進行船型方案綜合論證，包括總體布局、特殊結構、設備布置、燃料加注方案、供氫系統、配電系統、安全監控、消防措施等，最終形成應用方案。

問：近年來，605院圍繞氫能產業戰略發展與中國船級社(CCS)開展了哪些方面的合作？取得了怎樣的成效？

答：根據交通運輸部的指示，圍繞氫能產業發展，在中國船舶集團領導下，在中國海事局、中國船級社(CCS)的支持下，605院聯合中國船級社武漢規范、廣州分社等單位，開展了氫燃料試驗示范船氫燃料電池動力系統技術解決方案、船用氫燃料電池動力系統(含加注配套保障、內河航道航行管控等)的安全風險評估與防范化解方案和氫燃料電池動力試驗示范船研制工作等合作，在公務船、客船、貨船等船型的總體方案、規范設計檢驗要求、風險評估、技術規范標準等多方面進行了深入交流合作，完成500KW內河氫燃料電池動力貨船AIP設計和氫能應用的“船用燃料電池動力系統專項研究驗證、船用儲氫和加氫系統專項研究驗證、船用氫氣管路連接方式專項研究驗證、船用燃料電池及其處所安全防護專項研究驗證、船舶氫燃料加注方式、安全操作規程和監管方式、氫燃料電池動力船舶技術標準分析研究、氫燃料電池動力船舶設計方案風險評估”等7項專項驗證工作，攻克了氫燃料上船應用的關鍵技術，為法規規范的編制提供了有力支撐。

問：未來希望繼續在哪些領域展開合作？

答：605院希望能與CCS繼續保持良好的溝通與全面合作，在以鋁合金、碳纖維應用為代表的高性能船舶、以氫燃料電池為代表的清潔動力船舶、以布纜、運維功能為代表的風電場作業船舶以及水面無人船等領域繼續得到技術攻關和標準采用的支持，共同著力踐行“造船強國”“碳達峰、碳中和”等國家戰略。