新能源電動船添重量級新軍。近日，世界第一艘千噸級純電池推動載重船舶在廣州整體吊裝下水，填補了世界同噸位內河雙電驅動散貨船的空白。近日，該船舉行了建成下水儀式，現正進行系統(tǒng)調試，預計下個月開始試航，并計劃明年初投入內河煤炭運輸。此艘“中國造”的純電動貨船有何技術創(chuàng)新之處？它的出現是否表明著未來貨船的發(fā)展形態(tài)呢？

填補世界同噸位空白

這艘由廣州發(fā)展瑞華新能源電動船有限公司投資研發(fā)的世界首艘2000噸級新能源電動船總長70.5米，型寬13.9米，型深4.5米，設計吃水3.4米。

該船突破普通運輸船舶使用燃油、燃氣作為動力的局限，采用高性能鋰電池作為全船的動力源。船上安裝有重達26噸的超級電容+超大功率的鋰電池，整船電池容量約為2400千瓦時，相當于約30-50臺電動汽車電池容量。船舶在滿載條件下，航速最高可達12.8公里/小時，續(xù)航力可達80公里。

“本船充電時間僅需2.5小時，完成整船貨物裝卸時間大約也是2小時左右。當它停靠碼頭裝卸貨物時，可同步充電，充電過程不耽誤船舶工作。”公司總經理嚴曉軍說，此船在航行全程不消耗燃油，碳、硫等廢氣污染物及PM2.5顆粒實現零排放，入級中國船級社并滿足《內河綠色船舶規(guī)范》綠色船舶III最高等級，將來可推廣到內河的各種船型上，包括散貨船、集裝箱船、觀光旅游船、客輪、交通輪、渡輪等。

據船舶設計方杭州現代設計公司黃佳林董事長介紹，該船擁有“五個第一”：世界上第一艘全部采用鋰電池為動力、第一艘采用直翼舵槳為推進系統(tǒng)、第一艘采用新型輕型移動式貨艙蓋；國內第一艘采用封閉式卸煤輸送系統(tǒng)的自卸式運煤船和第一艘具有綠色Ⅲ標志的內河大型運煤船。“內河輕型貨艙移動式艙蓋和封閉式的卸煤輸送系統(tǒng)，分別解決了運煤船運輸、卸煤過程中煤粉塵污染環(huán)境的問題。”

該船建成將填補世界同噸位內河雙電驅動散貨船的空白，廣州發(fā)展瑞華新能源電動船有限公司在研發(fā)過程中形成了多項電動船專利技術。

攻克電池技術難題

世界首創(chuàng)背后有艱辛。該船在設計上突破大容量新能源電動船舶設計、岸電接駁及快速充電系統(tǒng)的成套技術難點，其雙電管理系統(tǒng)瞬態(tài)響應性能優(yōu)異，能量回收高效，船舶動力強勁。

“為了這個技術，研發(fā)過程團隊攻克了很多難關。”嚴曉軍感嘆道。他說，以電池為動力的千噸級的純電動船屬于世界首創(chuàng)，尚沒有相關的技術管理規(guī)范。中國船級社武漢規(guī)范研究所一邊制訂規(guī)范報上級部門及時形成標準，一邊抓緊電動船的設計圖紙，逐個解決技術難題。

挑戰(zhàn)最大的是大容量、超大數量的單體電池如何應用到大噸位的船舶上。他說，電動船的電池管理系統(tǒng)以及船舶推動設備的控制系統(tǒng)要求特別高。團隊經過數年的研究，在500噸的舊散貨船上不斷試驗，形成了比較完善的電動船動力管理系統(tǒng)。所有這些，為今天這艘2000噸級的新能源電動船的成功研制奠定了基礎。

“純電動船能否實現取決于電池關鍵技術能否取得突破。一般電池體積大且重，如果整艘船裝滿電池，那都不用運貨，不現實。電池量少，又無法跑遠。十多年前業(yè)界已有人開始研發(fā)電動船，但苦于無法解決電池問題而擱淺。”華南理工大學土木與交通學院船舶與海洋工程系吳家鳴教授說，此艘純電動船的出現在于電池技術取得重大突破，雖然重26噸，相比傳統(tǒng)電池量已減少一大半。

引領內河船舶環(huán)保運輸行業(yè)發(fā)展

“綠色船舶是船舶業(yè)發(fā)展的主流方向，純電動船正是在此背景下所催生的。”吳家鳴說，面對航運業(yè)節(jié)能減排日益增長的壓力，很多國家港口已實施嚴格的船舶排放標準，如果不達標，船只根本無法靠岸，倒逼了船舶制造往此方向努力。

他介紹說，控制二氧化碳排放一直是航運界關注的焦點，國際海事組織設立的船舶能效設計指數，就是要在船舶設計階段提高船舶運輸量并通過各種手段降低二氧化碳、氮氧化物、硫化物的排放量。2013年以后開工的400總噸以上新造船必須進行該指數計算。“這只是一個設計指標，鼓勵船舶設計單位、造船廠、設備制造廠采取各種措施來改進船舶能效，促進技術進步和革新，而與船舶的運營情況無關”。

迫于環(huán)境保護壓力，船舶新能源化勢在必行，內河航運船舶電動化就是探索方向之一，特別是電動船、雙燃料動力船，可大量減少排放氮氧化物、硫化物。他表示，目前由于充電的限制，該船主要是在煤碼頭和電廠之間實現“點對點”運輸，暫時無法出遠海航行。但其邁出了綠色船舶設計的關鍵一步，將引領內河船舶環(huán)保運輸行業(yè)的發(fā)展，對發(fā)展節(jié)能環(huán)保綠色船舶起到積極的促進和示范作用。