“雙碳”驅動之下，電動船舶駛向百億藍海

一年時間，全球航運會排放多少二氧化碳？

根據國際海事組織IMO的2020年温室氣體研究顯示，2018年全球航運活動排放了大約10.5 億噸二氧化碳，約佔當年全球二氧化碳排放總量的2.9%。

一個多世紀以來，重燃料油 (HFO) 一直是大型船舶的首選燃料，因為它價格低廉且能量密集，簡單説就是可以用相對少的量推動船舶行駛更遠的距離。

但在全球減碳的背景下，航運業自然繞不過去。船舶動力燃料的選擇也被認為是航運業減碳的關鍵。對此，IMO頒佈了限硫令和海運減排協議。限硫令要求自2020年1月起，全球範圍內航運燃油硫含量從3.5%直降到0.5%。減排協議則定下了2050年航運的二氧化碳排放量相比2008年減少50%的目標，並朝着零碳排放的終極目標邁進。

我國也已經定下了2030年碳達峯、2060年碳中和的目標，因此低碳甚至零碳排放船舶已經成為趨勢。在實現這一目標的眾多技術路線中，船舶電動化是最受關注的方向之一。

杭州現代船舶設計研究院董事長黃桂林曾説，基於安全性和經濟性，近年磷酸鐵鋰動力電池及BMS電池管理系統發展迅速，充放電倍率的提高使船舶啓動加速及動力操控性更好，已經具備了在船舶上推廣應用的技術條件。

磷酸鐵鋰電池現在的材料成本為0.43元/Wh，單體能量密度也由過去的100Wh／kg提升到160Wh／kg。根據高工產研鋰電研究所（以下簡稱GGII）測算，船舶每百公里運行成本，柴油動力船舶為4100元，LNG燃料船舶為3700元，電動船舶為2800元。

雖然現在純電動船舶不如內燃機船常見，但隨着純電動船舶技術的不斷成熟和電池造價的逐步走低，純電動船舶正在迎來發展機遇。

國外純電動船舶發展較早，挪威是全球大型電動船舶運營最多的國家。挪威的奧斯陸港給自己定的目標是到2030年將二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和顆粒物的排放量減少85%，未來要成為世界上第一個零排放港口。

去年11月，世界上第一艘純電動且無人駕駛的集裝箱貨船Yara Birkeland 號已在挪威成功完成首航。該貨船投入運營後，每年可以取代4萬次柴油卡車的運輸量，預計每年可減少1000噸二氧化碳排放。

國外部分純電動船舶

國內首批純電動船舶則是在2013年投入使用，主要應用於民用領域，側重在內湖、內河以及近海港口。現在不僅是純電動打撈船、純電動拖輪相繼在無錫、連雲港交付使用，在執法船、遊船、渡船等水上交通領域也出現了越來越多的電動船舶。

2021年，江龍船艇成功交付了“金龍魚”號280客位純電動遊船、“珠江王子”號486客位純電動遊船。

今年3月18日，中遠海運集團宣佈建造兩艘700TEU級長江干線電動集裝箱船，並將於2023年底交付。船舶採用船電分離模式設計，配載換電模式船用集裝箱式動力電池作為動力源。首航航線為武漢至上海，全程純電航行。

與這一艘艘交付以及待交付的純電動船舶相呼應的是研究機構預測的市場規模。根據市場調研機構Fortune Business Insights在《電動船舶市場規模和行業分析》報告中的分析顯示，預計到2027年電動船舶市場規模將達到108.2億美元。

這麼大的市場規模，吸引的可不只是船舶製造商，背後的電池巨頭們也爭相湧入。

像混合動力和船舶電池供應商Corvus Energy公司、Akasol AG和Lion Smart公司以及電產安薩爾多工業系統公司、帥福得集團、三星SDI等船舶和電池製造商都已經開發了新型的船舶鋰電池系統，中國的大型電池企業也在積極佈局純電動船舶市場。

GGII調研數據顯示，按照2019年、2022年以及2025船舶鋰電化滲透率分別為0.035%、0.55%、18.5%測算，截至2025年電動船舶用鋰電池市場將達35.41GWh。

早在2016年，億緯鋰能的船用動力電池就獲得了中國船級社認證。之後，純電動遊船“闊闊真公主號”、純電動商旅客船“君旅號”、純電動港作拖輪“雲港電拖一號”、純電動集裝箱船“國創號”搭載的均為億緯鋰能的動力電池。

中國船級社認證是電池企業上船的“入場券”。按照規定，船用動力鋰電池和電池管理系統在裝船前必須獲得中國船級社（CCS）的型式認可證書。

2018年12月底，寧德時代也與CCS武漢規範研究所簽署了戰略合作協議，並在2020年4月通過CCS最新檢測指南《純電池動力船舶檢驗指南》認可和檢驗。

同一年，中國自主設計建造的首艘海上危險品應急指揮船“深海01”輪在廣州順利下水，搭載的正是寧德時代的鋰離子動力電池系統。除此之外，福建省首艘電動高端內河遊船“閩江之星”、國內最大海洋綜合科考實習船“中山大學”號、珠江遊純電動遊船主船體，以及全球電量最大的純電動郵輪“長江三峽1號”，選擇的也是寧德時代的電池。

從EVTank的統計數據來看，2020年國內船用鋰電池主要由億緯鋰能和寧德時代供應，兩家合計市場份額達到80%以上。另外，中航鋰電、國軒高科電池企業都在積極開發船舶電池產品。比如純電動豪華遊船“滇景號選擇的是中航鋰電，配套國軒高科磷酸鐵鋰電池系統的秦皇島36米電力推進休閒漁船也已經投入使用。

截至2021年10月，獲得CCS認證的船用鋰電池單體企業有30家，大部分的電池企業認證的電池產品都是方形LFP電池。這與歐洲的稍有不同，歐洲的部分純電動船舶仍採用了NCM電芯，比如丹麥的純電動渡輪E-ferry，挪威的純電動渡輪MF Ampere。

同電動汽車的發展類似，電動船舶若要正常運營還需建設完備的充電設施。目前已投入運營的電動船舶，續航能力基本都在100公里以內。如果要增加航行里程，主要是靠充電來解決。

岸電系統是電動船舶續航的主要“補給站”。部分被確定為岸電系統設施改造試點的省份，岸電系統的建設相對較快。以江蘇省為例，全省港口累計建成岸電設施3036套。

但整體來看，現有的岸電設施設施的覆蓋面和數量都有限，同時還存在容量不足、電制不同、設備兼容性等問題並且充電速度還有待進一步提升。

以中國船舶工業集團有限公司所屬廣船國際有限公司建造的2000噸級純電動自卸船為例，整船電池容量約為2400千瓦時，充電就需要2小時。

與每次充電都要回到岸上不同的是，英國有些公司還想到了海上充電的方式，就是將海上的風力發電站和充電結合起來。

航運巨頭馬士基成立了一家名為Stillstrom的新企業，用來開發其海上充電站並將其商業化。Stillstrom 目前正在建造其海上充電浮標的原型，它要用一條輸電線路把電力從風電場的陸上基礎設施輸送到浮標。該原型裝置可產生不到1兆瓦的電力，能夠將來自電網的高壓電力轉換為適合船舶使用的低壓電力。

Stillstrom和丹麥海上風電巨頭 Ørsted 計劃2022年第三季度推出世界上第一個全尺寸的海上船舶浮標充電站。

Stillstrom充電浮標

另一家位於蘇格蘭阿伯丁的Oasis Marine Power公司也在建造海上充電浮標。但該公司並不像Stillstrom一樣把目標客户放在港口閒置的貨船身上，而是瞄準了為海上風電場提供服務的小型船舶。

直充之外，部分公司也在尋找跟電動汽車類似的換電方式，當然具體的方式不大相同。

Fleetzero是一家美國的初創企業，它就正在試驗在標準的20英尺集裝箱中製造電池。這些集裝箱經過改造後可以為海上較小的船隻提供動力。當一艘船進港時，集裝箱船上耗盡的電池就會被替換成新的電池。據瞭解，Fleetzero正在阿拉巴馬州建造它的第一個電池組原型，打算在2022年底投入使用。

Fleetzero

國內也有不少純電動船舶在嘗試換電模式。

前文提到的中遠海運700TEU級長江干線電動集裝箱船也是採用中創新航設計和開發的可更換船用集裝箱式電池作為動力源。全船可配裝36個20teu箱式電源，裝機容量50MWh，採用碼頭岸基換電方式。

還有，國家電投綠電聯合江蘇遠洋等打造的“120TEU純電池集裝箱船”，也在今年2月開工建造，按照設計，該船採用“即插即拔”式換電模式，單次換電作業時間僅需20分鐘。

總體來看，受電池的能量密度、充放電速度等技術水平限制，現階段純電動船舶還是主要集中在內湖、內河以及近海港口，應用船型以車客渡船、客船、港口拖船、港務船以及海工船等為主，在大型、長距離航線船舶的應用可行性並不高。

並且，目前船用動力電池壽命一般在10年內，但船舶的壽命可以達到30年，這也就意味着船舶全生命週期內需要更換幾次電池，運營成本、電費再加上更換系統費用等都將成為船舶電氣化過程中的攔路虎。

曾有行業發分析師在2020年發文判斷，當時的電動船舶就類似新能源汽車2004年左右的情況，電動船產業化可能要再等10年。

但通過這兩年的發展，我們能夠判斷行業發展確實處在初期，困難也都還在，但技術擴散的加速以及環保法規日趨嚴厲，多重因素的疊加也大概率會加速純電動船舶的發展，或許行業的爆發不用再等10年。（本文首發鈦媒體App，作者/韓敬嫺，編輯/張敏）