5月8日，我國長江流域首艘千噸級純電動貨船“中天電運001”號在江蘇省常州市試航。該船采用鋰電池與超級電容“雙電”驅(qū)動，整船電池容量1458千瓦時，相當于40輛電動汽車；通過岸電充電2.5小時，可續(xù)航50千米；按全年運營150航次計算，年用電量在45萬度左右，可替代燃油20.16噸。
近年來，隨著世界能源消耗的日益增長和環(huán)境污染的不斷加劇，綠色、可持續(xù)發(fā)展理念深入人心。與新能源汽車類似，在船舶領(lǐng)域，動力電池技術(shù)的逐步成熟和成本的不斷下降，使電動船產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具備了基本條件，電動船逐漸成為綠色航運市場“新寵”。當前，電動船在內(nèi)河渡船、短途客船、觀光船以及小型游艇等領(lǐng)域已占據(jù)重要地位，但在中短途運輸、中小量運輸?shù)阮I(lǐng)域尚未被廣泛應(yīng)用，在遠洋運輸領(lǐng)域還處于空白階段。未來，隨著科技的快速發(fā)展以及相關(guān)政策、法規(guī)的逐步完善，電動船要在中短途運輸、中小量運輸領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，在遠洋運輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)零的突破，仍有一段很長的路要走。
電動船成為航運市場“新寵”
1839年，德國科學家研制出世界上第一艘電動船，由此開啟了電動船新世界的大門。隨著蓄電池和電機技術(shù)水平不斷提升，歷經(jīng)40多年的發(fā)展，電動船開始具有了一定實用性。1881年和1882年，法國和英國分別成功進行了新型電動船試航；同時期，英國在泰晤士河沿岸還建立了世界上第一支經(jīng)營出租的電力游艇船隊，并建設(shè)了一系列充電站。
誕生初期，由于電動船的電機技術(shù)尚不成熟，電池性能也有待提升，故電動船技術(shù)大多應(yīng)用于內(nèi)河水域的小型渡船和游艇。隨著動力更強大的柴油發(fā)動機的發(fā)展和燃料補給的便利，電動船逐漸失去原有風光，其發(fā)展也趨于止步。
船舶動力進入柴油機時代后，船用柴油和重質(zhì)燃油成為主要燃料，但其燃燒后排放的廢氣中含有二氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物等大量污染物，會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響。當前，航運業(yè)在經(jīng)濟全球化進程中發(fā)揮著重要作用，約有80%的國際貿(mào)易都通過船舶運輸完成，由此造成的環(huán)境污染問題不容小覷。據(jù)估計，1艘萬箱集裝箱船的硫化物排放量在常用工況下相當于27萬輛重型卡車，若不采取有效減排措施，到2050年，航運業(yè)的溫室氣體排放量將達到全球溫室氣體總排放量的12%~18%。
為應(yīng)對一系列環(huán)保問題和挑戰(zhàn)，綠色、可持續(xù)發(fā)展已成為航運業(yè)未來發(fā)展的基調(diào)。雖然，國際海事組織（IMO）在船舶尾氣排放和船舶能效等方面制定了很多標準和規(guī)范，各國政府及相關(guān)部門也發(fā)布了眾多交通運輸業(yè)節(jié)能減排政策和規(guī)則，但都不能從根本上解決污染物排放問題。為此，各國開始積極尋求船舶替代動力燃料，希望能大幅度減少傳統(tǒng)柴油動力船舶的使用。
以純電力作為動力來源的電動船，具備零污染排放的特性，由此受到了航運界的青睞。與傳統(tǒng)燃油動力船舶相比，電動船在控制廢棄物排放污染、噪音污染等方面擁有得天獨厚的優(yōu)勢。
鋰離子電池助力電動船發(fā)展
目前，電動船多用鉛酸電池作為電力供應(yīng)源。雖然傳統(tǒng)鉛酸電池技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，成本也較低，但其較低的能量密度和較長的充電時間，致使電動船的性能與內(nèi)燃機船相比差距較大，其實用性也因此受到限制，使得該船主要應(yīng)用于內(nèi)河渡船和觀光船等領(lǐng)域。為了避免電池儲能技術(shù)再次成為電動船發(fā)展的攔路虎，科研學者紛紛將目光投向了鋰離子電池技術(shù)。
鋰離子電池一經(jīng)問世就憑借其高能量密度的優(yōu)勢迅速進入交通領(lǐng)域。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，鋰離子電池技術(shù)水平不斷提高、市場模式日漸成熟、應(yīng)用規(guī)模快速擴大。隨著鋰離子電池的成本下降，它在電能存儲應(yīng)用方面的經(jīng)濟性凸顯，以鋰離子電池技術(shù)為支撐的電動汽車顯示出強大的市場顛覆力。
全球電動船在建及營運數(shù)量
得益于鋰離子電池在電動汽車行業(yè)的成功，該電池技術(shù)也一舉成為電動船發(fā)展的首要驅(qū)動因素。當下，國內(nèi)外已在鋰離子電池儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)上取得重大突破，還在船舶電力系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)、船舶電力推進技術(shù)、大功率電力并網(wǎng)技術(shù)等方面相繼取得大量研究成果。目前，全球在建及營運的電動船數(shù)量已近230艘，包括渡船、近海船、客船、拖船等多種船型。數(shù)據(jù)顯示，2019年、2022年以及2025年的電動船鋰電化滲透率分別按照0.035%、0.55%、18.5%計算，截至2025年，電動船用鋰電池市場將達到35.41億瓦時（GWh）。
國外的電動船發(fā)展起步較早，特別是北歐和北美地區(qū)，在當?shù)赜嘘P(guān)部門的大力推動下，已取得巨大進展。其中，挪威是全球大型電動船運營數(shù)量最多的國家，船舶主要是往返于島嶼航線的渡船。2015年，西門子公司與挪威造船廠Fjellstrand合作開發(fā)了世界上第一艘電池電力驅(qū)動的“Amepre”號滾裝渡船，每天34次往返于卑爾根以北的拉維克和奧本達爾，每年節(jié)省約100萬升柴油，可減少2680噸二氧化碳和37噸氮氧化物排放。
世界上第一艘電池電力驅(qū)動的“Amepre”號滾裝渡船
與國外相比，我國對電動船的研究和應(yīng)用起步較晚，在內(nèi)河小型游船和巡邏船上有部分應(yīng)用案例，運輸船舶領(lǐng)域的應(yīng)用較少，整體技術(shù)水平不高。近年來，在國家政策扶持引導(dǎo)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)的帶動下，我國鋰離子動力電池技術(shù)水平大幅度提升，成本明顯下降，具備了支撐電動船應(yīng)用推廣的良好基礎(chǔ)。同時，寧德時代新能源科技股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司等磷酸鐵鋰電池巨頭企業(yè)也紛紛涌入電動船市場，為我國電動船產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新鮮活力。2019年1月，我國建造的世界首艘千噸級純電動散貨船“河豚”號順利交付，該船充電2小時，續(xù)航能力可達80公里；2020年1月，我國自主研發(fā)的首艘千噸級純電動客船“君旅號”在湖北省武漢市漢口王家巷客運旅游碼頭實現(xiàn)試運行往返，充分展現(xiàn)出我國在電動船領(lǐng)域的技術(shù)實力以及推動“綠色”船舶發(fā)展的決心。
四大因素影響電動船未來發(fā)展
當前，電動短途客運、輪渡及游覽船舶產(chǎn)業(yè)雛形已現(xiàn)，隨著技術(shù)不斷突破與時代需求的發(fā)展，未來，電動船將發(fā)展為中短途運輸、中小量運輸?shù)闹袌粤α俊奈覈妱哟陌l(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢來看，安全性、技術(shù)性、經(jīng)濟性以及配套政策將成為影響該型船未來發(fā)展的關(guān)鍵因素。
安全性：安全保障要求高，鋰電池能否滿足要求還需考驗
鋰離子電池因過充電、過放電、電池短路和熱沖擊等皆可能導(dǎo)致燃燒、爆炸等安全事故，全球各地的鋰離子電池燃燒事故更是時有發(fā)生。2019年10月，挪威渡船公司Norled旗下“MF Ytteroyningen”號客船的蓄電池室發(fā)生嚴重氣體爆炸，12名消防員因接觸與電池有關(guān)的有害氣體而被送往醫(yī)院。對安全性要求頗高的電動船能否成功依托鋰電池進入航運市場，關(guān)鍵在于是否解決營運安全保障的系統(tǒng)性問題。
“MF Ytteroyningen”號
技術(shù)性：電動船“提續(xù)航”與“降自重”的平衡難題有待突破
當前，電動船儲能電池的儲能密度是影響電動船發(fā)展的首要技術(shù)難關(guān)。正如純電動重型卡車的發(fā)展被“續(xù)航短、自重大”的硬傷所局限，正在向大型化發(fā)展的電動船也面臨同樣問題——續(xù)航與自重相互制約，難以兼得。2019年交付的“君旅號”安裝有重達25噸的大容量鋰電池組，整船電池容量為2280千瓦/時，相當于50臺電動汽車的電池容量。電動船電池的續(xù)航容量越大，其占用的空間和重量就越大，相應(yīng)犧牲的船舶載重量也越大，從而導(dǎo)致電動船營運的經(jīng)濟性進一步降低。
經(jīng)濟性：大容量電動船一次性成本較高，鋰電池推廣成難點
目前，小容量電動船普遍用于渡船、觀光船等短途、小量運輸領(lǐng)域，對續(xù)航能力要求不高。大容量電動船的電池則既要滿足一定的功率要求，也要具有較高的續(xù)航能力，如此巨大的電池容量需求，無疑增加了電動船的建造成本投入。與此同時，由于船用鋰電池壽命一般為10年，而船舶壽命周期通常為30年，因此大容量電動船在使用期間更換電池的成本也較高。船用電池的高成本在一定程度上將制約鋰電池在電動船上的推廣應(yīng)用，從而也將對電動船的未來發(fā)展產(chǎn)生一定影響。
配套政策：配套及政策跟不上，電動船規(guī)模化推廣受阻
對港口而言，供電設(shè)施初始建設(shè)投資較大，運營維護成本高，巨額投資建設(shè)的充電設(shè)施回報率很低，使得岸基充電設(shè)施的建設(shè)無法進行大規(guī)模商業(yè)化拓展。在技術(shù)方面，錨地跨船供電技術(shù)的安全性面臨挑戰(zhàn)，江中拋錨自泊的船舶在電力供應(yīng)方面還存在較大技術(shù)難度。此外，產(chǎn)品及技術(shù)標準不統(tǒng)一，也限制著電動船產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在電動船舶領(lǐng)域，至今沒有確立充電設(shè)備技術(shù)標準，現(xiàn)有電動船的充電設(shè)備仍是“一船一策”。
直面挑戰(zhàn)抓住發(fā)展機遇
深化技術(shù)創(chuàng)新與突破，提升動力電池性能與經(jīng)濟性。電動船的未來發(fā)展必將是由渡船走向貨運，由內(nèi)河走向遠洋，而當前的鋰離子電池技術(shù)尚難以滿足電動船未來發(fā)展的技術(shù)需求。因此，電動船在技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域仍需不斷加強，強化自主創(chuàng)新能力，尤其要從提高電池能量密度、提高電池性能和降低電池成本等電池技術(shù)層面進行根本性突破。同時，需要兼顧在電池環(huán)保、安全性方面下功夫，打造性能突出、經(jīng)濟可靠的電動船“綠色心臟”。
完善配套與政策支持，提出多元化推廣機制。電動船產(chǎn)業(yè)應(yīng)借鑒電動汽車發(fā)展的成熟經(jīng)驗，加大配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)調(diào)發(fā)展，建立統(tǒng)一的充電形式；努力突破充電技術(shù)難點，積極探索新的充電模式，例如無線充電技術(shù)。此外，還需推出多元化推廣機制，從財政補貼、商業(yè)模式、管理機制等多方面完善配套政策支持，運用市場機制，重點在城市渡船、觀光船、內(nèi)河船舶領(lǐng)域進行推廣。
以混合電力推進系統(tǒng)為跳板，積極布局電動船市場。隨著全球海事環(huán)保標準和要求不斷提高，我國綠色航運建設(shè)不斷深入，電動船已成為實現(xiàn)船舶工業(yè)節(jié)能減排和轉(zhuǎn)型升級的重要路徑。船舶行業(yè)需抓住機遇，積極推進電動船技術(shù)發(fā)展，更新船舶設(shè)計、建造技術(shù)，鼓勵多種電池技術(shù)并存；可優(yōu)先發(fā)展經(jīng)濟型的混合電力推進系統(tǒng)，有利于快速形成電動船規(guī)模化應(yīng)用市場，為未來純電動船進入航運市場奠定基礎(chǔ)。
把握智能化發(fā)展機遇，推進電動船與智能船協(xié)同發(fā)展。由于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新理念、新技術(shù)的突飛猛進，相比汽車行業(yè)的自動駕駛技術(shù)，智能航運時代比預(yù)期來得更快。智能化與電氣化密不可分、相輔相成，如今電動船遇上智能船，只需順應(yīng)時代發(fā)展，把握發(fā)展機遇，以電動船發(fā)展推動智能船發(fā)展，以智能船技術(shù)提升電動船水平，推進電動船與智能船協(xié)同發(fā)展，打造出一條智能化的綠色航運發(fā)展之路。
隨著動力電池技術(shù)的快速發(fā)展以及航運環(huán)保要求的不斷提高，電動船已經(jīng)站在了航運發(fā)展的風口之上，未來占據(jù)航運業(yè)的一席之地也將成為不爭事實。但機遇與挑戰(zhàn)并存，電動船未來發(fā)展仍需直面現(xiàn)實，未來，電動船能否取代柴油推進船舶成為航運主流動力尚難以定論，畢竟當前的電動船發(fā)展對于遠洋運輸需求而言明顯難當大任。電動船與燃油船各有所長，在各自的優(yōu)勢領(lǐng)域里，發(fā)揮各自的主流作用，二者相互補充、相互依存也許是未來發(fā)展的最好選擇。
