浅析纯电动船的应用前景

周镇海

摘 要：纯电动船具有零排放、噪音小、高能效等优点，在全球石油资源不断消耗、环境问题日益突出的大背景下，大力发展纯电动船势在必行。随着电池技术的不断突破发展，作为绿色新能源船舶，纯电动船将有着广阔的应用前景。

关键词：纯电动船;环保;应用前景

中图分类号：U674.92             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）11-0109-02

1 引言

进入本世纪，能源枯竭和环境恶化是人们越来越关注的问题。船舶行业作为一个高耗能高排放的行业，如何降低能源消耗和减少污染物排放迫在眉睫。加上国际海事组织“限硫令”的日益临近，在船舶行业推行节能减排是大势所趋。纯电动船作为一种清洁能源船将有着广阔的应用前景，与此配套的相关行业还处于待开发的状态，可以说纯电动船行业还是一片蓝海。

2 纯电动船的优势

（1）纯电动船因为零排放的特点，具有优良的环保效果，符合当前环保节能发展方向。利用电能这种绿色清洁能源可以实现低碳模式，有效地减少污染物的排放。根据有关数据统计，以一艘内河船与一辆小轿车排污进行比较（以最常见的车型与船型为例，如下表1）：以中国PM5标准，1艘内河船只每年平均颗粒/煤烟排放量等于20000两轿车;每日的颗粒/煤烟排放量（对港口城市影响）等于9万辆轿车的排放量[1]。所以纯电动船相比传统柴油机船有着巨大的环保效益，在当前追求绿色环保、节能减排的大环境下，推行纯电动船可以说是“恰逢其时”。

（2）纯电动船结构简单，可以有效简化船舶系统，优化船舶布局。纯电动船只有一个蓄电池舱，相比传统柴油机船的机舱减少了燃油系统、冷却系统、推进轴系、柴油机等等，结构布置简单，有效提升空间利用率，进而为优化船舶线型提供可能。结构简单也为日常的维护和保养带来了便捷，进一步提升了船舶的可操控性。

（3）纯电动船的传动效率更高，能有效减少能耗，降低运营成本。柴油机船能量传输过程是由柴油机将柴油中的化学转化为机械能，再通过齿轮箱和轴系传递到螺旋桨，然后转化船舶动能。而纯电动船是将蓄电池里的电能通过电动机转化为推进器上的机械能，再转为船舶动能。减少了中间的转化和传递过程，有效降低能量损耗，从而实现了节能的目标。

（4）纯电动船的运营成本更低。按目前柴油6.5元/升、10千伏一般工商业电价0.6465元/度估算，纯电动船舶与燃油船舶相比，单位里程要节省75%以上的能源成本。以京杭运河千吨级的纯电动运输船为例，假设该航线运输矿砂年需求1000万吨估算，千吨级货船全年耗油3187.5吨，将折合减少排放二氧化碳2.23吨、氮氧化物151.73吨、碳氢化合物19.73吨、一氧化碳75.86吨。船舶能源成本降低和污染物排放减少效果显著。同时纯电动船由于结构简单，日常的维护保养成本也要比柴油机船低。

（5）纯电动船噪音低。纯电动船没有柴油机的使用，减少了船舶振动，降低了船舶噪音，既有利于优化船舶环境，使船员和乘客获得人性化效益，亦有利于保护水体生态环境。2020年4月28日，安徽首艘纯电动车客渡船——“新太白渡”在芜湖交付使用，该型纯电动车客渡船无噪音、零排放，满足其运营区域淡水豚国家级自然保护区的环境保护要求。纯电动船因噪音低的优点而被广泛应用，并取得了良好经济和生态效益。

3 纯电动船的发展现状

3.1国外发展现状

近年来，随着国际海事组织（IMO）船舶排放新法规的逐步实施，船舶电池技术不断完善，电动船舶得到了快速发展。挪威、荷兰等欧洲国家因为在电动船舶领域起步较早，加上政府出台相应的法律法规，给予电动船相应的政策和财政支持。所以这两个国家在电动船技术领域目前处于领先地位。其中，挪威更是全球运营大型电动船舶最多的國家。根据相关数据统计，截止2019年5月，全球营运中和拟建造电动船为155艘，其中营运中船舶75艘，拟建造船舶80艘，预计2020年，全球电船舶将迎来快速增长期[2]。

3.2国内发展现状

相较于国外，我国纯电动船舶发展起步晚、市场规模也还不够大。据了解，我国电动船舶主要为长江、珠江等内河货船，应用领域为沿江沿海的城市渡船、观光船以及港口拖船市场。目前，我国内河船舶约有13万艘，仅长江和京杭运河的内河船舶总数就超过6万艘，相较之下，电动船舶的数量微乎其微，已建造的内河电动船舶仅20余艘。

近年来，随着《船舶工业深化结构调整加快转型升级行动计划（2016-2020）》《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》和《打赢蓝天保卫战三年行动计划》等政策的相继发布，我国在扩大船舶排放控制区、加快船舶绿色升级等方面重点发力，为逐步推动船舶“电动化”创造了良好环境，纯电动船将迎来大发展。

4 纯电动船规模推广面临的难题

尽管我国在电池储能系统的关键技术上已经取得了重大突破，但基于实用性、安全性和经济性考虑，目前我国纯电动船的发展仍然不足。纯电动船的推广应用还面临着以下难题：

（1）初期投入成本大。目前应用于纯电动船的锂电池价格高昂，造成船舶建造投资金额增加，对于船东来说，初期投入的负担较大，锂电池成本造价是纯电动船推广的制约因素之一[3]。

（2）续航里程短。当前纯电动船主要应用于旅游观光船和内河短途货船，主要是受限于电池的续航不足，电动船还难以在长江、沿海干线货船和大型船舶中推广应用。不过随着科学技术和生产水平的发展，未来的电池容量将会满足长距离续航的要求。

（3）充电技术及充电设施发展不足。纯电动船的充电过程相比传统柴油机船的加油过程要复杂的多，而且充满电要比加满油消耗的时间长。另外传统的柴油机动力推进船舶有着完善的加油站配套系统，不用担心船无油可加。纯电动船属于新兴船舶，相应的船用充电配套设施还未建立完善，营运中的纯电动船很容易遇到无处充电的尴尬情况。纯电动船的充电技术和充电设施还有很长的路要走。

（4）存在较大安全隐患。纯电动船的蓄电池舱属于易发生火灾的危险场所。一方面，如果蓄电池的可靠性不足，在遇到船舶振动和碰撞时就有可能发生火灾，甚至发生爆炸的情况;另一方面，如果船舶的消防安全措施不到位，也容易造成蓄电池舱失火后无法控制，从而引发更大的火灾，甚至爆炸的情况。所以纯电动船还需要不断的经验积累来评估安全性。

（5）技术标准和规范还有待完善。纯电动船属于新能源船，发展的历史还很短，与之相对应的技术标准还在建立完善中，相应的规范也在出台中。这给纯电动船的设计、建造和检验带来挑战。

5 解决纯电动船推广应用难题的思路及未来发展趋势

目前制约纯电动船规模应用最大的难题还是蓄电池和充电技术这两个方面的问题。为解决以上难题，可从加强蓄电池的科研攻关和充电技术的开发研究着手：

（1）加大对船用蓄电池的科研攻关。为满足船舶续航里程的提升、吨位提高的需求，纯电动船舶需要实现电池能量密度、使用寿命、充电速度、电池管理系统性能的提升，同时降低建造和使用的成本。随着政府加大对蓄电池领域的科研投入，相关的科研院所和电池厂商增强技术攻关，未来可以制造容量更大、可靠性更高、体积更小、价格更低的船用蓄电池，可以有效降低纯电动船的初期投入成本，提高续航里程，增强船舶安全性。

（2）开发和完善充电设施。一方面开发创新充电方式，不仅要大力发展有线充电，还要将无线充电应用到实践中，通过充电方式革新，有效降低充电时间，提高纯电动船的运营效率。另一方面，制定统一的充电标准，加大充电设施的建设投入，在内河航运密集的地方，配套建设充电桩等设施。随着充电技术的发展和充电设施的完善，纯电动船推广应用的障碍将进一步减少，此外采用可快速更换的模块化电池组模式来代替充电方式，有效减少充电等候时间，相关研究正在逐步开展，未来将有希望实现推广应用。

（3）政府应给予纯电动船相应的补贴和政策优惠。像电动汽车的推广应用一样，可以给予纯电动船一定的新能源补贴，减轻船东初次投入的成本负担。另外，可以給纯电动船颁发绿色标识，在纯电动船运营中给予一定的优惠政策，为纯电动船规模推广应用创造有利的大环境。

6 结语

纯电动船不仅是船舶行业实现节能减排和转型升级的环境要求，更是船舶智能化、绿色化发展的必然产物。随着《推进交通运输生态文明建设实施方案》《交通强国建设纲要》和《纯电池动力船舶检验指南》的陆续发布，为纯电动船及其配套产业发展提供了良好的政策环境和技术支持。相信在我国政府、船检机构、造船及配套企业、设计院所及高校等的共同努力下，纯电动船的规模推广应用指日可待，纯电动船的应用将在建设交通强国和绿色水运上发挥重要作用。

参考文献：

[1]高洁，包虹璐，陈玲.纯电动船充电方式的研究[J].船舶，2018，29（S1）：151-156.

[2]李强，李天煜，刘伟.电动船舶标准现状及发展思路研究[J].中国标准化，2019（21）：125-130.

[3]敖阳利.电动船舶方兴未艾 规模推广未来可期[N].中国船舶报，2019-6-26（008）.