李 偉 廣東海事局 羅選斌

為促進綠色航運發(fā)展，推進電池動力在船舶上的應用成為趨勢。電池動力船舶具有零排放、噪音小、震動小、舒適性高的特點，適用于在環(huán)保要求等級較高的水域運營。目前，我國在船用鋰電池應用領域取得了一些成績，但在鋰電池船舶設計、建造、標準制定、配套設施、推廣應用、政策方面還存在一些問題，尚需進行整體部署、穩(wěn)步推進。

基本情況

基于安全性能、成本、能量密度等因素的綜合考量，目前選用三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池作為船用動力電池。

1、政策基礎

為了推進新能源在船舶產業(yè)領域的應用，國家和地方出臺了一些針對鋰電池在船舶領域應用的政策。

國家層面，雖然沒有專門針對電池動力船舶的鼓勵政策，但相關政策可見于各文件中。2018年11月30日，交通運輸部印發(fā)《船舶大氣污染排放控制區(qū)實施方案》，鼓勵船舶使用清潔能源、新能源、船載蓄電裝置或尾氣后處理等替代措施以滿足船舶排放控制的要求。2019年1月4日，生態(tài)環(huán)境部等11部委聯(lián)合印發(fā)《柴油貨車污染治理攻堅行動計劃》，鼓勵淘汰使用20年以上內河航運船舶，依法強制報廢超過使用年限的航運船舶，推廣使用純電動和天然氣船舶。2019年9月，中共中央國務院印發(fā)實施《交通強國建設綱要》，特別強調加強新能源在船舶行業(yè)的應用研究，要求推廣新能源、清潔能源等技術裝備，提升新能源船舶設計建造能力，強化新能源等前沿關鍵科技的研發(fā)。2020年6月，交通運輸部發(fā)布《內河航運發(fā)展綱要》提出：加大新能源、清潔能源推廣應用力度，推廣LNG節(jié)能環(huán)保船舶，探索發(fā)展純電力、清潔燃料等動力船舶。

地方層面，各地方政府出臺的政策更具針對性，這些政策的發(fā)布與實施極大地推動了當?shù)仉姵貏恿Υ爱a業(yè)的發(fā)展。如深圳市制定的《2018年“深圳藍”可持續(xù)行動計劃》、廣州市制定的《廣州港口船舶排放控制作戰(zhàn)方案（2018-2020年）》、武漢市制定的東湖等封閉水域禁止運行燃油船舶的要求，以及湖北省即將出臺的禁止封閉水域運行燃油船舶的規(guī)定等。

2、規(guī)范基礎

電池動力船舶屬于較新的船型，船舶及相關產品的設計尚處探索期，政策法規(guī)尚處于完善期，無論國際還是國內相應的法規(guī)都不夠健全。

國際方面，純電池動力船舶的相關標準分散在國際海事公約、檢驗法規(guī)、船級社規(guī)范和船舶及相關行業(yè)之中，但尚未形成體系。SOLAS公約規(guī)定了電源及發(fā)電機組的要求，但一直沒有將純電池動力引入到公約當中，成為制約國際航行電池動力船舶發(fā)展的一個重要因素?！秶H海運危險貨物規(guī)則》規(guī)范了電池組運輸?shù)囊蟆２糠执壣玑槍﹄妱哟舶l(fā)布了相關的指南和要求。國際電動委員會（IEC）發(fā)布了22項涉及船舶電氣、蓄電池及燃料電池安全、性能、防爆領域的標準。這些標準在一定程度上滿足了電池動力船舶的要求，但未形成系統(tǒng)和完善的應用規(guī)范。

國內方面，電池動力船舶的相關標準制定基本能夠滿足現(xiàn)階段電池動力在船舶上的應用。國內標委會制定了與IEC對口的相關行業(yè)標準22項，能夠為當前電動船舶的設計建造提供一定借鑒。2019年11月，中國船級社發(fā)布《純電池動力船舶檢驗指南》。自2011年起，交通運輸部海事局組織開展了電池動力船舶技術規(guī)范的制定工作。并于2019年7月23日發(fā)布《內河船舶法定檢驗技術規(guī)則（2019年修改通報）》，2019年11月13日發(fā)布《內河船舶法定檢驗技術規(guī)則（2019）》，針對內河船舶電氣要求和磷酸鐵鋰電池的性能特點，制定了相應的技術要求。規(guī)則的出臺，大大促進了船舶行業(yè)電動化的快速發(fā)展。另外，東疆海事局在內河電池動力船舶規(guī)范基礎上，繼續(xù)積極推進沿海電池動力船舶技術規(guī)范的制修訂工作，磷酸鐵鋰電池在海船上的應用已納入2020年船舶技術修訂重點工作。同時將加快推動研究制定船用鋰離子電池基礎通用性能和試驗標準。

應用現(xiàn)狀

電池動力船舶是目前國際上最新穎的船型之一，其電氣化特點能夠為下一代智能船的發(fā)展提供基礎。其設計和建造并不是動力系統(tǒng)的簡單替代，需要設計和建造理念的革新。對于設計和建造部門來講都是巨大的挑戰(zhàn)。其船舶系統(tǒng)及功能的配備、設備操作和船員技能的要求、作業(yè)環(huán)境對船舶的影響、事故和風險的預防處置等方面較常規(guī)動力船舶更為復雜。各船級社、海事部門等都處于研究起步階段，相關研究和設計體系尚不完善。

1、產業(yè)現(xiàn)狀

從全球范圍看，電池動力船舶的應用正處于探索、示范期，運營經驗不足。截止2019年5月底，全球電動船舶數(shù)量為155艘，其中包括營運船舶75艘，擬建造船舶80艘，已實現(xiàn)1000KWh到4000KWh之間較大容量電池動力船舶的應用。電池動力的選擇上既有磷酸鐵鋰電池，也有三元鋰電池。我國內河已建純電池動力船舶20余艘，在建及計劃建造純電池動力船舶10余艘。2015年以前，我國電池動力船舶的應用僅限于600KWh以下的小型船舶；2015年以后，使用的最大電池容量達到3000KWh,且全為磷酸鐵鋰電池。

我國電池行業(yè)發(fā)展相對成熟，但是船用產品及其配套產業(yè)占據(jù)的市場份額較小，參與船用電池認證的企業(yè)較少，仍存在較大發(fā)展空間。電池動力船舶的核心部件是為推進電池及其配套的電池管理系統(tǒng)。在全球前十的電池制造商中，國產廠家占到五家。2020年第一季度國內動力電池裝機量合計約5.68GWh，涉及的裝機動力電池企業(yè)51家，其中寧德時代、比亞迪、國軒高科、億緯鋰能、中航鋰電等是排名靠前的企業(yè)，主要裝機產品是新能源汽車。國內鋰電池配套船舶作為動力源，必須經過中國船級社（CCS）的資質認證。截至2019年10月，中國船級社已完成和正在進行的船用電池產品認證共37項，其中15項動力電池項目、5項電池管理系統(tǒng)項目已經完成審核工作。在電池管理系統(tǒng)方面，中國船舶重工集團公司第712研究所、711研究所、704研究所已具備純電池動力系統(tǒng)及整船解決方案的設計和供貨能力，無錫賽思億已具備船舶直流網電力推動系統(tǒng)、混合動力推進系統(tǒng)、試驗站用電系統(tǒng)的供貨能力，中車上海漢格已具備直流電力推進系統(tǒng)、交流電力推進系統(tǒng)、ESS節(jié)能系統(tǒng)的供貨能力。

2、港口配套現(xiàn)狀

港口配套設施特別是充電設施是限制電動船舶發(fā)展的因素之一。截至2018年底，我國已建成岸電2400余套，這些設備使用中存在與船舶供電不匹配等諸多問題，并且不能直接為純電池動力船舶進行充電，但是為電池動力船舶獲取動力提供了較好的硬件基礎。隨著《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實施方案》的持續(xù)推進，特別是船用岸電使用方面政策的強制實施，全國岸電的配套規(guī)模和區(qū)域有望進一步擴大和提升。

面臨問題

1、缺少統(tǒng)一規(guī)劃

一是電池動力船舶推廣缺少統(tǒng)一部署。在電池動力船舶的應用和推廣中，鋰電池生產企業(yè)、電力企業(yè)、配套企業(yè)各自推進，缺少國家層面的宏觀規(guī)劃，技術研發(fā)、發(fā)展路徑、推廣模式缺少統(tǒng)一的規(guī)劃和指導。目前，我國只有個別省市出臺了電動船建設、改造補貼方案，如《深圳市綠色低碳港口建設補貼資金管理暫行辦法實施細則》《廣州港口船舶排放控制補貼資金實施方案》，積累了一定的經驗。同時，由于電池動力船舶雖然使用成本低，但前期投入較多，電池動力船舶推進系統(tǒng)的造價一般是傳統(tǒng)動力系統(tǒng)的2.2至2.5倍。由于電動船產業(yè)規(guī)模較小，國家對新建、改建電池動力船舶并未出臺專門的補貼政策，在電價優(yōu)惠、岸電規(guī)劃方面缺少統(tǒng)一的部署。

二是缺少對鋰電池全生命周期的規(guī)劃。鋰電池的生命周期受使用環(huán)境、充放電循環(huán)工況等因素的影響，電池一旦老化，安全風險會急劇增加。電池的負荷狀態(tài)（SOC）由100%降低到80%一般認為電池即將壽命終止，按照目前的技術標準，廠家承諾的電池壽命為8年，而船舶的壽命按照20～30年計算，在船舶的生命周期內要進行三到四次的電池更換，對于電池的生產、使用、報廢、分解以及再利用等整個生命周期的綜合處理，缺少相應的政策引導。

2、技術法規(guī)不完善

一是船用標準尚未建立。鋰電池根據(jù)不同的應用領域其性能標準不盡相同，目前船用鋰電池性能標準參用電動汽車的相關標準，基礎通用性能和試驗標準還未形成?？紤]到船用鋰電池蓄能能力是車用鋰電池能力級別的幾十倍甚至上百倍，且船用產品工作環(huán)境更惡劣、安全性能要求更高，因而船用試驗標準引用IEC及國標電動車標準，存在一定的局限性和不適用性。船用標準的構建和完善是目前急需解決的問題。

二是檢驗法規(guī)尚不完善。雖然相關海事局已經編制了內河動力船舶技術規(guī)范，但是由于船用鋰電池產業(yè)能力偏弱，尚不具備向長途、大功率船舶供貨的能力，因而對于沿海電池動力船舶相關法規(guī)的編制尚處于起步階段。

三是鋰電池作為船舶動力應用的研究有待進一步深入。電池動力船舶根據(jù)能源形式一般可歸為兩類：純電池動力船舶和混合動力船舶。由于電池動力船舶實船較少，對此類系統(tǒng)的安全性、動力匹配性研究及積累的經驗尚顯不足。兩種技術路徑的優(yōu)劣還有待實際運營的驗證，缺少數(shù)據(jù)積累。純電池動力的安全性差、能量密度低，以及一次性投入成本太高等缺點，是制約其在船舶領域大規(guī)模應用的主要障礙。動力電池作為大容量儲能元件，其本身具有起火爆炸等隱患，在船舶航行中存在電池失效、控制系統(tǒng)失效風險，在船舶操縱過程中存在因故障、特殊天氣條件導致的安全返航風險，在船舶停泊充電期間存在船岸操作安全事故風險等。

3、企業(yè)技術水平不高

電池動力船舶的整體性能取決于兩個方面：船舶設計建造水平和關鍵部件（如動力電池和能源管理系統(tǒng)）生產質量。船舶建造設計方面，依然處于初級階段，目前的電動船依然是能源動力的替換，需要按照電動能源的性能特點，進行創(chuàng)造性的設計革新。就電池動力和能源管理系統(tǒng)而言，并未形成具有明顯市場優(yōu)勢的電池系統(tǒng)供應廠商以及推進和動力供應商，核心部件和產品與國外存在一定差距，船用電池系統(tǒng)、船用電池動力制造能力尚且不足。

4、船型應用受限

目前國內鋰電池動力船舶的容量一般控制5000KWh以下，其續(xù)航里程受充電裝置、充電時間的限制，其應用僅限于在短途客運、渡輪、景區(qū)旅游客船、短途定航線貨船領域。

政策建議

1、優(yōu)化管理政策，加快出臺專門的指導意見，破除發(fā)展障礙

加強對船用鋰電池產業(yè)政策的深入研究，了解電池動力船舶市場的發(fā)展需求，提煉鋰電池在船舶動力應用中的階段性特征，從而把握發(fā)展規(guī)律，制定切實可行的政策措施，明確發(fā)展路徑和方向，在此基礎上出臺鋰電池船舶的中長期科技發(fā)展規(guī)劃，進一步深挖精研。

2、科學有序完善相關標準規(guī)范，促進綠色發(fā)展

加快建立船用電池產品的行業(yè)標準及體系，完善電動船舶相關產品的準入標準，優(yōu)化市場準入的審批程序，在確保安全的基礎上，盡可能的擴展鋰電池在船舶動力應用中的品類，為電池動力船舶的發(fā)展提供標準支撐。

3、引導產業(yè)合作，鼓勵科技創(chuàng)新

發(fā)揮企業(yè)在技術創(chuàng)新和科研投入中的主體地位，積極引導并推動企業(yè)的戰(zhàn)略升級，瞄準國際電動船舶發(fā)展趨勢，加大研究開發(fā)的投入力度，建立由骨干企業(yè)牽頭，科研機構和高校共同參與實施的有效機制，依托骨干企業(yè)，圍繞關鍵核心技術的研發(fā)，提升電池本身的安全性能和蓄能能力，重點突破動力電池、驅動裝置、電池控制系統(tǒng)等核心產品技術，積極培育市場發(fā)展，引導船用電動產品的產業(yè)化，同時加大相關前沿技術的研發(fā)。

4、打造示范航線，發(fā)揮引領作用

基于電動船尚不具備市場競爭優(yōu)勢的客觀因素考慮，在環(huán)保要求比較高的區(qū)域，充分調動地方政府的積極性，打造示范船型和運營航線，樹立標桿企業(yè)，鼓勵電池動力船舶的發(fā)展和運營。

5、強化質量監(jiān)督，筑牢發(fā)展基礎

全面落實安全質量責任，加大安全質量監(jiān)管力度，進一步加強對中國船級社及地方船檢機構的管理，強化檢驗質量監(jiān)管，提升檢驗質量，把好船用產品質量關，把好船舶安全第一關，推動電池動力船舶的安全持續(xù)發(fā)展。