清潔能源替代傳統(tǒng)燃油 中國造船業(yè)試水綠色智能

清潔能源替代燃油、智能化系統(tǒng)替代人工，變革不僅席卷汽車領(lǐng)域，也在船舶領(lǐng)域方興未艾。氫燃料電池、磷酸鐵鋰電池、雙燃料動力、油電混合動力等多種動力系統(tǒng)，用于客船、貨船、工程船舶、工作船舶等各類大小船舶，在內(nèi)河航運(yùn)、水域清潔、海上運(yùn)輸?shù)榷喾N場景中初露崢嶸。

中國造船業(yè)千帆競發(fā)，追趕著綠色智能的時(shí)代浪潮。

低碳環(huán)保，船舶換上了新能源

最近，在長江宜昌段，一艘游輪來往穿梭，引人注目。旅客上船后，無論在甲板上還是船艙內(nèi)，都聽不到發(fā)動機(jī)轟鳴，也聞不著刺鼻的柴油味，耳畔只聽得風(fēng)浪聲聲，目之所及皆是醉人江景。

它就是“長江三峽1”號，是一艘純電動游輪，長100米，寬16.3米，有4層樓高，由三峽集團(tuán)和湖北三峽旅游集團(tuán)合作研發(fā)建造，是個(gè)名副其實(shí)的“大家伙”。

這么大的船，得用多大的電池？

“‘長江三峽1’號有4個(gè)電池倉，配備720塊寧德時(shí)代磷酸鐵鋰動力電池包，載電量7500千瓦時(shí)，相當(dāng)于100多輛電動汽車電池容量的總和，是全球電池容量最大的船舶電池，動力全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化�！比龒{集團(tuán)三峽電能公司技術(shù)管理部業(yè)務(wù)經(jīng)理張?jiān)フf。

電能替換柴油，沒了惱人的噪音和異味，也沒了柴油發(fā)動機(jī)不時(shí)的震顫，船行更平穩(wěn)安靜�！半娏υ醋匀龒{清潔水電，相比傳統(tǒng)動力船舶，每年可替代燃油530噸，減少各類有害氣體排放1660噸，真正實(shí)現(xiàn)零排放�！睆�?jiān)フf。今年3月首航以來，“長江三峽1”號已航行40余次，累計(jì)載客約3萬人。

不僅是載客船舶，也不僅是磷酸鐵鋰動力電池。氫燃料、液化天然氣、甲醇等清潔能源替代傳統(tǒng)燃油，應(yīng)用于客船、貨船、工程船舶、工作船舶等各個(gè)領(lǐng)域的大小船舶，成為全球綠色低碳轉(zhuǎn)型趨勢下航運(yùn)業(yè)的新選擇。

“船舶是影響大氣和海洋環(huán)境的重要排放源之一，全球綠色低碳轉(zhuǎn)型趨勢下，船舶制造廠商必須不斷通過新技術(shù)、新設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用，適應(yīng)市場變化�！敝袊�船舶集團(tuán)廣船國際副總工程師何光偉說。

前不久，廣船國際建造的4.99萬噸甲醇雙燃料化學(xué)品船首制船在廣州完工交付，這是中國建造的第一艘采用甲醇雙燃料動力的綠色船舶。

“它采用了甲醇雙燃料驅(qū)動系統(tǒng)，可采用燃油、燃油水合物、甲醇、甲醇水合物4種燃料模式驅(qū)動。這艘船配置了前置導(dǎo)管、消渦鰭等多種節(jié)能裝置，有效提高推進(jìn)效率，節(jié)約能源消耗，降低船舶運(yùn)營成本。經(jīng)過驗(yàn)證，可以減少75%的碳排放、15%的氮排放和99%的硫及顆粒物排放�！焙喂鈧フf。

在清潔動力船舶領(lǐng)域，廣船國際已布局多年，早在2017年就交付了國內(nèi)首艘千噸級純電動零排放自卸船。據(jù)了解，目前廣船國際手持雙燃料動力船舶訂單38艘，除甲醇雙燃料外，在建的還有采用LNG(液化天然氣)雙燃料、混合電力等方式推進(jìn)的船舶，該公司在綠色船舶設(shè)計(jì)建造領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

“綠色環(huán)保、智能安全、靈活經(jīng)濟(jì)的船舶更受市場青睞，促使船舶制造不斷革新技術(shù)，也為中國造船企業(yè)打開了新的市場空間�！焙喂鈧フf。

“大塊頭”“小快靈”，都有“大智慧”

和新能源汽車一樣，清潔能源在船舶領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用也帶來船舶智能化程度的提高，新能源船舶越來越“聰明”。自動駕駛、自動作業(yè)等在汽車上逐漸推廣的復(fù)雜功能，也在船舶上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

通過遠(yuǎn)程操控設(shè)置好作業(yè)任務(wù)，無人清潔船便沿著預(yù)定線路作業(yè)，不一會兒就滿載水草和漂浮物順利返航，環(huán)衛(wèi)工人無需下水，只需在岸邊傾倒垃圾筐即可。電量低了，無人船也會自主返航、充電，再投入作業(yè)。

這是江南水鄉(xiāng)蘇州的日常。在這座水系四通八達(dá)的城市，水面環(huán)境維護(hù)任務(wù)繁重，依靠傳統(tǒng)人工方式打撈，不僅效率低、成本高，還有一定危險(xiǎn)。

“兩名工人每日工作8小時(shí)，可以完成負(fù)責(zé)45畝水域的日常維護(hù)；而我們的小型無人駕駛清潔船smurf，即使98%的水域布滿漂浮物，7.5小時(shí)內(nèi)就能完成70畝水域清潔任務(wù)。在極端天氣下，傳統(tǒng)水域清潔方式面臨許多困難，無人船的應(yīng)用可以改善安全性和效率問題�！睔W卡智舶首席執(zhí)行官朱健楠做了一番對比。

“我們在蘇州落地的titan清潔船維護(hù)面積在100畝到150畝之間，配合無線充電岸基，無人駕駛清潔船成功取代人工。依靠船上搭載的水質(zhì)監(jiān)測模塊，還能對污染源進(jìn)行追蹤，更好保護(hù)這座水上城市�！敝旖￠�說，歐卡智舶的無人駕駛割草船、清潔船等成功取得多項(xiàng)技術(shù)突破，產(chǎn)品不僅獲得國內(nèi)客戶認(rèn)可，還走出國門落地10個(gè)海外國家�！�

再把目光投向海上。在山東青島港至董家口港之間，滿載集裝箱的“智飛”號乘風(fēng)破浪。這是中國自主研發(fā)的首艘自主航行300TEU集裝箱船，是一艘油電混合動力船。別看塊頭大就覺得是個(gè)“笨家伙”，它的“頭腦”一點(diǎn)也不簡單，弧形駕駛室控制臺，多種智能設(shè)備、行船數(shù)據(jù)、航海地圖等顯現(xiàn)了滿滿的“科技范兒”。

“‘智飛’號能夠?qū)崿F(xiàn)航行環(huán)境智能感知認(rèn)知、自主循跡、航線自主規(guī)劃、智能避碰、自動靠離泊和遠(yuǎn)程遙控駕駛等功能，并通過5G、衛(wèi)星通信等多網(wǎng)多模通信系統(tǒng)，與港口、航運(yùn)、海事、航保等岸基生產(chǎn)、服務(wù)、調(diào)度控制、監(jiān)管等機(jī)構(gòu)和設(shè)施實(shí)現(xiàn)協(xié)同。”“智飛”號投資建設(shè)主體智慧航海(青島)科技有限公司董事長姜海鷹說。

無人化對航運(yùn)業(yè)有多重要？

“海上枯燥的工作環(huán)境和航海的危險(xiǎn)性，導(dǎo)致船舶管理成本高企和船員短缺，智能航運(yùn)對船東有巨大經(jīng)濟(jì)效益。而且，未來一個(gè)時(shí)期是全球智能航運(yùn)技術(shù)競爭的‘關(guān)鍵賽程’，誰能率先突破智能航運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)并實(shí)現(xiàn)廣泛商業(yè)化應(yīng)用，誰就掌握智能航運(yùn)發(fā)展的先機(jī)和主導(dǎo)權(quán)�！苯�海鷹說。

“‘智飛’號的示范應(yīng)用，標(biāo)志中國在船舶智能航行技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域走到了世界前列，是中國船舶由人工駕駛向自動駕駛轉(zhuǎn)變、構(gòu)建基于船岸協(xié)同的智能航行與控制技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵一步�！睜款^“智飛”號智能航行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院智庫首席專家張寶晨說�！爸秋w”號在山東港口間運(yùn)行過程中，還將探索集裝箱無人化碼頭的船岸協(xié)同作業(yè)，這對于打造智能航運(yùn)綜合示范區(qū)具有重要意義。

產(chǎn)業(yè)協(xié)同，劃出國產(chǎn)船舶的新航跡

全球最大、國際先進(jìn)、國內(nèi)首艘……在復(fù)雜程度高、綜合性強(qiáng)的船舶制造業(yè)，一項(xiàng)項(xiàng)重大創(chuàng)新的背后，往往是產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同攻關(guān)的結(jié)晶。拿“長江三峽1”號來說，其“全球電池容量最大的船舶電池”這個(gè)“全球之最”，就是這樣得來的。

“電池艙容積有限，配置過多電池，則會占用船舶過多體積和重量，影響整體設(shè)計(jì)建造。”張?jiān)フf，“水域航行條件也比公路復(fù)雜得多，比如水汽侵蝕就會對動力電池安全構(gòu)成威脅，保障大容量電池安全運(yùn)行至關(guān)重要�！�

此外，避免電池組間的電磁干擾、大容量電池充電難等也是繞不開的坎。張?jiān)�參與了“長江三峽1”號研究論證、項(xiàng)目管理等全過程，動力系統(tǒng)是他花精力最多的部分。“我們和船舶設(shè)計(jì)單位、動力系統(tǒng)集成單位、動力電池供應(yīng)商等一起，共同進(jìn)行科研攻關(guān)。”張?jiān)フf。

“我們用大容量高能量密度磷酸鐵鋰體系電芯提供動力，并對每顆電芯提供電壓和溫度監(jiān)測，全力保障‘動力心臟’安全穩(wěn)定�！薄伴L江三峽1”號動力電池供應(yīng)商寧德時(shí)代相關(guān)負(fù)責(zé)人說。

“在各方共同努力下，‘長江三峽1’號在電池組連接方式、高壓互鎖與緊急關(guān)斷、耐高溫和防腐蝕處理等方面實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，確保電池系統(tǒng)機(jī)械安全、電氣安全、環(huán)境安全和熱安全。”張?jiān)ソ榻B。

客觀地講，與發(fā)展更快的新能源汽車不同，電動船舶仍處于市場發(fā)展初期。“目前國內(nèi)市場對電池、混合動力船舶的認(rèn)可度有待提升。船舶電動化發(fā)展急需國家政策導(dǎo)向和支持，推動產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)攻克電力推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，掌握關(guān)鍵核心裝備生產(chǎn)能力，形成配套完善、運(yùn)作有序、自主可控的產(chǎn)業(yè)鏈體系�！焙喂鈧フf。

“未來我們將持續(xù)開發(fā)更有競爭力的高安全、長壽命動力船舶電池，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)合作，加速對電機(jī)、電控、電池的綜合能力整合，提升三電整體性能，更好服務(wù)于電動船舶�！睂幍聲r(shí)代相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

智能化方面，交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院副研究員于巧嬋認(rèn)為，智能航運(yùn)各要素發(fā)展不均衡，航行保障、監(jiān)管、服務(wù)發(fā)展速度相對較慢，制約整體協(xié)調(diào)發(fā)展�！安糠盅b備器件自主化程度較低，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈條不完整，也限制了國產(chǎn)智能航行系統(tǒng)的技術(shù)水平和市場競爭力�！�

不過，面對智能化船舶這片藍(lán)海，相關(guān)企業(yè)充滿期待�！疤岣叽�舶智能化水平乃至最終實(shí)現(xiàn)無人化，將是航運(yùn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。隨著云計(jì)算、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)不斷突破，一些關(guān)鍵技術(shù)正在發(fā)展完善。作為中國企業(yè)，由衷盼望我們能在全球智能航運(yùn)競爭中留下自己的航跡�！苯�海鷹說。

責(zé)任編輯：任九