瞿小豪 袁裕鵬 嚴新平

摘 要：長江經(jīng)濟帶是我國人口、資源和經(jīng)濟分布最為集中的區(qū)域，是世界上位居首位的內(nèi)河經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)帶，對我國國民經(jīng)濟具有重要影響。船舶作為貿(mào)易運輸?shù)闹匾d體，在長江經(jīng)濟帶建設發(fā)展中起到至關重要的作用。當前，在長江水網(wǎng)上航行的柴油機動力船舶造成的大氣污染、水域污染和噪聲污染普遍存在，對長江經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境造成了惡劣影響。新時代背景下，水運行業(yè)升級轉型勢在必行，急需創(chuàng)新內(nèi)河船舶技術，研究和應用以清潔、環(huán)保為核心的電池動力綠色船舶技術，將對長江經(jīng)濟帶的綠色可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

關鍵詞：電池動力船舶；長江經(jīng)濟帶；綠色船舶

中圖分類號：U664.14 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）9-0014-03

航運業(yè)是國際貿(mào)易和經(jīng)濟全球化的支柱，全世界80 %的貿(mào)易運輸都是通過航運業(yè)完成的[1]。我國擁有豐富的內(nèi)河航運資源，內(nèi)河航道通航里程達12.71萬公里，居全世界首位[2]。內(nèi)河航運是我國國民經(jīng)濟的基礎，也是綜合運輸體系的重要組成環(huán)節(jié)[3]。長江經(jīng)濟帶作為中國新一輪改革開放轉型區(qū)，其經(jīng)濟總量一直保持在全國總量 40 %以上，是全國經(jīng)濟的“頂梁柱”[4]。2016年9月份頒布的《長江經(jīng)濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要》從規(guī)劃背景、總體要求、保護長江生態(tài)環(huán)境等方面描繪了長江經(jīng)濟帶發(fā)展的宏偉藍圖。針對生態(tài)環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展的關系，習近平總書記指出，在開發(fā)和建設長江經(jīng)濟帶時，不搞破壞性開發(fā)，要走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路。

船舶是長江經(jīng)濟帶上主要的污染源之一。以柴油為燃料的柴油機動力船舶，在航行時，排放了大量的大氣污染物，如二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和顆粒物（PM）等，對生態(tài)環(huán)境造成惡劣影響[5]。同時，在航行過程中出現(xiàn)的溢油事故，產(chǎn)生的大量艙底水、垃圾和生活廢水等對長江沿岸的水質(zhì)造成嚴重的污染。因此，大力開展和實施節(jié)能減排已刻不容緩。電池動力船舶技術代表了內(nèi)河中小型船舶未來的發(fā)展方向，研究和推廣以電池動力船舶為代表的“綠色船舶”，可擺脫傳統(tǒng)內(nèi)河船舶技術水平低下、污染嚴重的困境，達到節(jié)能減排和綠色環(huán)保的目的，實現(xiàn)長江經(jīng)濟帶綠色、協(xié)調(diào)和創(chuàng)新發(fā)展[6]。

1 長江“黃金水道”的地位與發(fā)展

長江素有“黃金水道”的美譽，宛如一條珠鏈，串起“長江經(jīng)濟帶”上的9省兩個直轄市。長江經(jīng)濟帶區(qū)域面積廣闊，約為205萬平方公里，是資源富集帶，其中水資源、耕地資源和森林資源占全國比重高[7]，分別為39.47 %、34.42 %、40.77 %。作為橫跨我國地理意義上的東部、中部和西部三大經(jīng)濟區(qū)的階梯，長江經(jīng)濟帶地理位置優(yōu)越，經(jīng)濟基礎雄厚，在區(qū)域發(fā)展格局中具有重要地位。習近平總書記在深入推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展座談會上，明確提出了推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展需要正確把握的5個關系。同時也特別強調(diào)，要堅持在發(fā)展中保護、在保護中發(fā)展，不能把生態(tài)環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展割裂開來，更不能對立起來，要走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路。在開發(fā)和建設長江經(jīng)濟帶時，必須從中華民族長遠利益考慮，把修復長江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，共抓大保護、不搞大開發(fā)。

2 電池動力船舶技術助推長江經(jīng)濟帶綠色航運

據(jù)統(tǒng)計，常年在長江航道上航行的船舶有21萬多艘，這些船舶每年向長江排放的含油廢水和生活污水達3.6億噸，排放生活垃圾7.5萬噸[8-9]。此外，因事故造成的油品、化學品污染事件也時有發(fā)生，對長江水域生態(tài)環(huán)境造成了極大威脅。以三峽庫區(qū)水域為例，船舶平均流量為10萬艘/年，據(jù)環(huán)保部門測試，僅重慶籍的各類運輸船舶每年產(chǎn)生垃圾4.2萬噸，生活污水1500多萬噸，含油廢水100多萬噸[10]。20世紀末以來，長江流域經(jīng)濟進入高速發(fā)展期，航行于長江水域的船舶對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的污染。生態(tài)環(huán)境是實施長江經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略的重要基礎和前提條件，只有優(yōu)化配置，有效保護好長江經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境，維護良好的水資源和水環(huán)境，才能促進長江經(jīng)濟帶戰(zhàn)略的順利實施。

2.1電池動力船舶的技術內(nèi)涵

電池動力船舶技術是將傳統(tǒng)的以柴油機作為動力源的機械推進改為由動力電池為動力源的電力推進技術，如圖1所示。電池動力船舶技術改變了船舶傳統(tǒng)的動力模式，不需要配備排放和污染大的柴油機，改由動力電池為船舶提供能量源，在航行過程中無污染物的排放，可實現(xiàn)船舶“零排放”的目標。

2.2電池動力船舶的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

電池動力船舶舍棄了傳統(tǒng)船舶上污染大和噪聲大的柴油機和發(fā)電機組，選用動力電池作為船舶動力源，在滿足船舶功率需求的同時，具備能耗低、排放少、安靜低噪的特點，是未來船舶發(fā)展的趨勢。

東京海洋大學于2010年5月開發(fā)了純電池推進船“雷鳥I”號，如圖2所示。該船采用了先進的鋰電池充電技術，克服了傳統(tǒng)純電動船舶充電時間過長的缺點，在航行過程中的噪音較小，無污染氣體排放。圖3所示為挪威船級社所屬的純電池驅(qū)動的滾裝渡輪“Ampere”，該渡輪每天往返于于Lavik港和Oppedal港，可裝載120輛汽車和360名乘客，最大航行速度為10 kn。該渡輪在減少污染氣體排放，減小航行噪音和增加乘坐舒適度上具有創(chuàng)新性突破。

國內(nèi)采用動力電池作為船舶動力源的電動船處于起步階段，主要應用在內(nèi)河游船和小噸位的運輸船上。近日，由武漢理工大學、中國船舶重工集團公司第七一一研究所、湖州市航運實業(yè)總公司等單位共同組成的《智能新能源內(nèi)河運輸船舶技術創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟》研發(fā)的“48TEU智能新能源集裝箱船”項目在浙江湖州正式啟動。該船是全國首艘48標箱標準化智能新能源集裝箱船，建成后，將會在湖州安吉上港碼頭至上海共青碼頭的航線上航行。

該船針對內(nèi)河水域船舶航行環(huán)境及集裝箱運輸，研發(fā)與集成純電池動力系統(tǒng)、無軸輪緣推進系統(tǒng)、智能航行系統(tǒng)、船岸協(xié)同智能內(nèi)河船舶輔助駕駛等關鍵系統(tǒng)技術，實現(xiàn)內(nèi)河運輸船舶智能化、綠色化和高效化的發(fā)展目標。在運營模式上，采取在航道沿岸和港口建設可充電和更換電池動力系統(tǒng)的“服務站”，如圖4所示，開拓了創(chuàng)新性的內(nèi)河集裝箱運輸營運模式。

2.3電池動力船舶系統(tǒng)構成

電池動力船舶主要由岸基電能補給系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、船舶電力系統(tǒng)、船舶推進系統(tǒng)等組成，其中岸基電能補給系統(tǒng)的目的是為動力電池系統(tǒng)提供電能補給。岸基電能補給系統(tǒng)可采取在航道沿岸或港口建立“服務站”的模式，通過充電樁或動力電池換裝設備為動力電池系統(tǒng)進行電能的補充?；趧恿﹄姵氐拇巴七M系統(tǒng)拓撲結構圖如圖5所示，它主要包括以下幾部分：動力電池、電池管理系統(tǒng)、船舶電力系統(tǒng)、船舶推進系統(tǒng)等。動力電池是全船動力的能量源，在船舶航行和作業(yè)時，為船舶相關機械設備和系統(tǒng)提供能量。電池管理系統(tǒng)與動力電池緊密相連，作為電池組的配套系統(tǒng)，主要作用是準確估測動力電池組的荷電狀態(tài)、動態(tài)監(jiān)測動力電池組的工作狀態(tài)、對整個系統(tǒng)實現(xiàn)熱管理和均衡管理，保障動力電池安全高效地工作。船舶電力系統(tǒng)是對電能進行高效的分配和管理，實現(xiàn)全船能源的綜合利用。電力推進系統(tǒng)則主要包括推進電機和推進器兩個部分。

2.4開展電池動力船舶技術的意義

長江航運業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展是建設長江經(jīng)濟帶的重要基礎。船舶是長江經(jīng)濟帶上重要的載運工具，也是生態(tài)水網(wǎng)上的重要污染源，構建生態(tài)水網(wǎng)是改善和修復長江經(jīng)濟帶沿岸生態(tài)功能的重要途徑。電池動力船舶是一種實現(xiàn)“綠色航運”的創(chuàng)新性技術，能夠?qū)崿F(xiàn)航運業(yè)“零排放”的目標，與傳統(tǒng)柴油動力船舶相比，在減少污染和排放、減小航行噪音和增加經(jīng)濟效益等方面上具有明顯優(yōu)勢。電池動力船舶技術符合節(jié)能、環(huán)保和“綠色航運”的發(fā)展需求，具有廣闊的應用前景。因而，開發(fā)、應用和推廣以電池動力船舶為代表的綠色船舶技術將會從源頭上解決江、湖泊、庫區(qū)等水域的污染問題，深化長江經(jīng)濟帶生態(tài)水網(wǎng)的構建。

3 結語

建設長江經(jīng)濟帶是我國新時代區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成，區(qū)別于傳統(tǒng)的粗放掠奪式開發(fā)模式，新時代的長江經(jīng)濟帶建設將區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護放在第一位，在建設長江經(jīng)濟帶時，以實現(xiàn)綠色發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展和創(chuàng)新發(fā)展為目標。研發(fā)和推廣電池動力船舶技術，將從源頭上解決船舶航行帶來的污染問題，從而深化長江經(jīng)濟帶生態(tài)網(wǎng)的建設，助推長江經(jīng)濟帶綠色可持續(xù)發(fā)展。

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