自2002年我國公開報道的首艘以燃料電池為動力的游艇試航成功后，氫能船舶的優(yōu)勢逐漸進入大眾視野。歷經(jīng)20余年的研發(fā)推廣，國家/地方政府紛紛出臺了相應(yīng)政策以帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫船發(fā)展已進入“加速度”階段。

同時，在國家雙碳目標(biāo)中對交通領(lǐng)域的減碳轉(zhuǎn)型提出了明確要求，氫能船舶的優(yōu)勢不斷凸顯，但氫能船舶的投用仍需克服成本、技術(shù)、法規(guī)、安全、監(jiān)管和管理方面存在的各種困難。

業(yè)內(nèi)某領(lǐng)先企業(yè)負(fù)責(zé)人向勢銀能鏈表示：“氫燃料電池動力船舶應(yīng)用目前技術(shù)可行，然而氫氣作為危險品管理，設(shè)計建造附加要求較高；船用氫氣加注基站的規(guī)劃審批及營運監(jiān)管等政策空白，氫氣生產(chǎn)與供給均處于起步培育階段；氫燃料電池動力系統(tǒng)研制成本過高等問題，制約了氫燃料電池動力船舶的推廣應(yīng)用。”

困難與機遇并存，未來將如何面對氫能船舶這一巨大市場？又該克服哪些問題？

對此，勢銀能鏈特采訪了在氫能船舶方面積極布局的企業(yè)——國氫科技、眾宇動力、國氫新能源、保勝燃料電池等燃料電池企業(yè)，通過企業(yè)的角度來明晰目前氫能船舶“發(fā)展之困”。

圖為2022年上述企業(yè)的氫能船舶相關(guān)進展（部分）

車/船用燃料電池技術(shù)的主要區(qū)別

目前來說，我國研究氫車汽車的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，并且已陸續(xù)開展了大規(guī)模應(yīng)用，但氫船的研發(fā)還只是停留在實驗、初步下水的前期探索階段，這也進一步說明燃料電池在車用與船用方面有較大的設(shè)計差距。

具體有哪些不同？對此，國氫科技、國氫新能源、眾宇動力、保勝對燃料電池分別在不同方面做了闡述，總結(jié)來看分為以下幾大方面——

功率等級不同，現(xiàn)有氫船需要500kW-1000kW級系統(tǒng)才能滿足電能需求，兆瓦級燃料電池系統(tǒng)更是作為未來重點發(fā)展方向，氫車普遍需求在100kW-200kW級，體量較小研發(fā)難度較??；

穩(wěn)定性要求不同，船舶救援相對車輛救援困難安全性要求高，同時船舶傾斜搖擺幅度比較大且比較頻繁，需要做更多可靠性設(shè)計，而氫車主要考慮路況整體要求相對較低；

耐久性要求不同，船舶環(huán)境空氣濕度高、鹽度高，耐腐蝕性要求高，同時遠(yuǎn)洋船舶需要更長時間的使用壽命，保證船只正常運行；

空間設(shè)計布局不同，氫車對空間需求嚴(yán)苛，產(chǎn)品功率密度要求高，而船舶應(yīng)用空間大，其中通風(fēng)排風(fēng)設(shè)計、能源配套管理系統(tǒng)更加復(fù)雜。

針對上述部分問題，保勝相關(guān)負(fù)責(zé)人表示目前PowerCellution系列產(chǎn)品在特定的工況下已經(jīng)可以做到20000-30000個小時，并且到目前為止的運行狀況均十分良好。目前保勝針對船舶應(yīng)用開發(fā)的燃料電池產(chǎn)品功率從kW到MW級都有配套，標(biāo)準(zhǔn)化模塊200kW船舶燃料電池系統(tǒng)已獲得DNV原則性認(rèn)證。

據(jù)其透露，目前保勝燃料電池還在進行多項船舶項目工作的交付。例如，計劃明年交付3MW船舶燃料電池系統(tǒng)，可支持船舶巡航3提案或為船舶提供一周的日常用電；正在建造的1.6MW燃料電池系統(tǒng)將為Maritime Partners拖輪提供動力，該船舶將使用綠色甲醇重整制氫為拖輪提供動力；日后將為AMOGY作業(yè)船提供船舶燃料電池系統(tǒng)，該船將使用綠氨制取氫氣。

國氫新能源相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，目前該公司設(shè)計的系統(tǒng)較上一代完成了升級換代，滿足船用動態(tài)特性要求、高濕度和高鹽霧等技術(shù)要求。值得一提是，2021年國氫新能源開發(fā)了中國第一艘燃料電池海釣漁船，該漁船配備30kW燃料電池系統(tǒng)，并已經(jīng)成功交付客戶，目前運行狀況整體良好。

安全是氫船研發(fā)設(shè)計的重中之重

作為公共交通領(lǐng)域的氫船，在遠(yuǎn)洋航行時十天甚至半個月才能完成一場旅程。如果在航行途中發(fā)生安全問題救援將變得十分困難，并且會危及到整個船舶的生命和財產(chǎn)，因此安全才是在設(shè)計研發(fā)試用時應(yīng)該著重考慮的問題。

那么氫能船舶安全性的考慮有哪些特別之處？對此，眾宇動力、國氫新能源、國氫科技相關(guān)負(fù)責(zé)人對氫氣的存儲、燃料電池產(chǎn)品的管路與零部件、船舶絕緣設(shè)計等方面提出了相關(guān)意見。

由于目前高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)較為成熟并已商業(yè)化應(yīng)用，因此目前船舶主要采用氣態(tài)儲氫方式。因此，在能源安置的安全問題中主要涉及存儲條件、預(yù)防處理系統(tǒng)兩大方面——

目前船舶儲氫系統(tǒng)一般放置在密閉空間，氫氣一旦泄露、聚集，將會有爆炸的危險，這需要船舶配備防爆房間放置儲氫系統(tǒng)。同時為應(yīng)對突發(fā)事故，船舶還應(yīng)具備碰撞防護措施，在固定支架外設(shè)置緩沖設(shè)施以減少船舶運行中頻繁搖擺的影響；

在預(yù)防處理系統(tǒng)方面，船舶應(yīng)配齊相應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及自動滅火系統(tǒng)等，在故障發(fā)生時進行相應(yīng)報警及應(yīng)急處理。

同時在管路和零部件方面，為防止運行過程中出現(xiàn)電火花點燃?xì)錃獍l(fā)生自燃或者爆炸事故，在管路與部件的設(shè)計中需要防爆、防靜電、阻燃、防鹽霧等性質(zhì)。

國氫新能源相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，目前該公司新一代船用燃料電池系統(tǒng)已經(jīng)能夠滿足高濕度、高鹽霧環(huán)境，但為規(guī)避部分零部件不滿足防爆要求，在系統(tǒng)的防爆設(shè)計中還采用了整體防爆的技術(shù)方案，最終滿足船舶整體的安全需求。

今年6月，由國氫新能源配套的浙江舟山首批氫能船舶正式交付，同時現(xiàn)場還就全國首批20艘氫燃料電力系統(tǒng)玻璃鋼釣魚艇示范船的建設(shè)簽署了合作協(xié)議，旨在共同探索新能源、新材料、新技術(shù)現(xiàn)代化船舶的推廣應(yīng)用。國氫新能源交付情況

氫能制儲運加均存在制約氫船發(fā)展的因素

近年來，國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)得到了長足發(fā)展，已經(jīng)形成了包括眾宇動力、國氫科技、國氫新能源、保勝燃料電池等一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的船用燃料電池系統(tǒng)廠家，部分企業(yè)還拿到了產(chǎn)品認(rèn)可證書，標(biāo)志著燃料電池船舶商業(yè)化應(yīng)用向前邁進了一大步。

圖為船用氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)型式認(rèn)可證書 來源：國氫科技

但是，我國氫能產(chǎn)業(yè)正處于“陸熱水冷”的階段，氫能在船用方面的生產(chǎn)、儲存、運輸條件和行駛環(huán)境的瓶頸都會有所不同，發(fā)展備受制約。

針對目前制約氫船發(fā)展的主要因素，眾多企業(yè)提出的觀點大同小異。按照保勝燃料電池負(fù)責(zé)人的話來總結(jié)，目前主要包括基礎(chǔ)設(shè)施配套、加氫、儲氫以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（政策、操作規(guī)范）四大方面。對此國氫科技與國氫新能源也做了相應(yīng)的補充——

基礎(chǔ)設(shè)施配套方面：目前受到港口加氫站等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并未實施，造成加氫站建設(shè)整體不足，同時因安全問題也無法廣泛推廣；

加氫：由于氫燃料補給限制條件多，加注設(shè)施選址困難、審批難度大等問題亟待突破；

儲氫：目前船舶主要采用氣態(tài)儲氫方案，但船舶空間有限儲氫量不足（例如目前35Mpa的壓縮氫氣，一般儲氫量在100kg以下比較合適空間布置，但是續(xù)航上往往不能滿足要求）。但其它如液氫、氨制氫技術(shù)路線更不成熟，無法考量；

操作規(guī)范：目前與氫船相關(guān)的船員培訓(xùn)要求、操作規(guī)程、應(yīng)急預(yù)案等配套管理辦法都暫未出臺，為推進氫船商業(yè)應(yīng)用，需要對氫燃料電池動力船舶的管理技術(shù)進行研究。

標(biāo)準(zhǔn)/政策的缺失延緩產(chǎn)業(yè)發(fā)展

今年3月，國家《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》出臺，規(guī)劃明確提出交通領(lǐng)域?qū)⒙氏乳_展氫能普及應(yīng)用，同時要積極探索氫燃料電池在船舶、航空器等領(lǐng)域的示范應(yīng)用，不斷提升交通領(lǐng)域氫能應(yīng)用市場規(guī)模。

國家級規(guī)劃的出臺進一步加速了我國氫船的發(fā)展速度，目前我國與氫船有關(guān)的法規(guī)《氫燃料電池動力船舶技術(shù)與檢驗暫行規(guī)則（2022）》，其中從檢驗與發(fā)證、船舶布置、輪機、電氣裝置、控制檢測和安全系統(tǒng)、消防、氫燃料儲存、氫燃料加注等方面做出了具體的要求，這些都是僅對船舶本體涉及氫能相關(guān)的技術(shù)進行的要求。

國氫科技相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，目前船用燃料電池系統(tǒng)目前標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)IEC固定式發(fā)電系統(tǒng)，部分測試項目內(nèi)容和指標(biāo)與車用系統(tǒng)不同，因此目前還存在車用氫能標(biāo)準(zhǔn)不適用、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)零散等問題。

對此，國氫新能源、國氫科技、保勝燃料電池表示目前還需要對船舶加氫站、多點加注技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、船上供氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、管路連接方式、船員安全操作等相關(guān)方面作出相應(yīng)的規(guī)范或技術(shù)要求。

日后，憑借標(biāo)準(zhǔn)的完善、技術(shù)的升級氫能船舶的發(fā)展必將呈現(xiàn)飛速發(fā)展趨勢，未來氫能船舶何時能夠產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化？我們拭目以待。