煤道上将迎来“海上特斯拉”

  世界首艘千吨级纯电池推动载重船舶在广州整体吊装下水

世界首艘2000吨级新能源电动船，总长70.5米，型宽13.9米，型深4.5米，设计吃水3.4米。船上安装有重达26吨的超级电容+超大功率的锂电池。满载条件下，航速可达12.8公里/小时，续航力80公里。
本报记者 叶 青

    新能源电动船添重量级新军。去年11月，世界第一艘千吨级纯电池推动载重船舶在广州整体吊装下水，填补了世界同吨位内河双电驱动散货船的空白。科技日报记者近日从广州发展瑞华新能源电动船有限公司获悉，该电动船近日在珠江水道沙角在龙穴水域完成了试航，顺利完成了各项试验，现正进行涂装等收尾工作，预计春节后即可投入内河煤炭运输航线。

    同时该公司还在做进一步研究试验，开发不同种类的船型和更大吨位的电动船。

    此艘“中国造”的纯电动货船有何技术创新之处？它的出现是否表明着未来货船的发展形态呢？

    填补世界同吨位空白

    这艘由广州发展瑞华新能源电动船有限公司投资研发的世界首艘2000吨级新能源电动船总长70.5米，型宽13.9米，型深4.5米，设计吃水3.4米。

    该船突破普通运输船舶使用燃油、燃气作为动力的局限，采用高性能锂电池作为全船的动力源。船上安装有重达26吨的超级电容+超大功率的锂电池，整船电池容量约为2400千瓦/时，相当于约30―50台电动汽车电池容量。船舶在满载条件下，航速最高可达12.8公里/小时，续航力可达80公里。

    “本船充电时间仅需2.5小时，完成整船货物装卸时间大约也是2小时左右。当它停靠码头装卸货物时，可同步充电，充电过程不耽误船舶工作。”该公司总经理严晓军说。

    此船在航行全程不消耗燃油，碳、硫等废气污染物及PM2.5颗粒实现零排放，入级中国船级社并达到《内河绿色船舶规范》绿色船舶Ⅲ最高等级标准，将来可推广到内河的各种船型上，包括散货船、集装箱船、观光旅游船、客轮、交通轮、渡轮等。

    该船建成填补了世界同吨位内河双电驱动散货船的空白，在研发过程中也形成了多项电动船专利技术。

    据船舶设计方杭州现代设计公司黄佳林董事长介绍，该船拥有“五个第一”：

    世界上第一艘全部采用锂电池为动力；

    世界第一艘采用直翼舵桨为推进系统，与以螺旋桨为推进的传统内河船舶相比，推进效率更高；

    国内第一艘采用新型轻型移动式货舱盖，以及国内第一艘采用封闭式卸煤输送系统的自卸式运煤船，分别解决了运煤船运输、卸煤过程中煤粉尘污染环境的问题；

    国内第一艘具有绿色Ⅲ标志的内河大型运煤船，绿色Ⅲ是绿色船舶的最高等级，该电动船创下了内河船舶拿到此指标的先例。

    “‘五个第一’，更多是强调创新，对内河水路运输散货船的技术革命，以实现内河船舶的绿色节能环保，践行新发展理念。”严晓军说。

    攻克电池技术难题

    世界首创背后有艰辛。该船在设计上突破大容量新能源电动船舶设计、岸电接驳及快速充电系统的成套技术难点，其双电管理系统瞬态响应性能优异，能量回收高效，船舶动力强劲。

    “为了这个技术，研发过程团队攻克了很多难关。”严晓军表示，以电池为动力的千吨级的纯电动船属于世界首创，尚没有相关的技术管理规范。中国船级社武汉规范研究所一边制订规范报上级部门及时形成标准，一边抓紧电动船的设计图纸，逐个解决技术难题。

    挑战最大的是大容量、超大数量的单体电池如何应用到大吨位的船舶上。电动船的电池管理系统以及船舶推动设备的控制系统要求特别高。团队经过数年的研究，在500吨的旧散货船上不断试验，形成了比较完善的电动船动力管理系统。所有这些，为今天这艘2000吨级的新能源电动船的成功研制奠定了基础。

    “纯电动船能否实现取决于电池关键技术能否取得突破。一般电池体积大且重，如果整艘船装满电池，没有装货的空间，不现实。电池量少，又无法跑远。十多年前业界已有人开始研发电动船，但苦于无法解决电池问题而搁浅。”华南理工大学土木与交通学院船舶与海洋工程系吴家鸣教授说，此艘纯电动船的出现在于电池技术取得重大突破，虽然重26吨，但相比传统电池量已减少一大半。

    引领船舶环保运输行业发展

    “绿色船舶是船舶业发展的主流方向，纯电动船正是在此背景下所催生的。”吴家鸣说，面对航运业节能减排日益增长的压力，很多国家港口已实施严格的船舶排放标准，如果不达标，船只根本无法靠岸，倒逼了船舶制造往此方向努力。

    他表示，控制二氧化碳排放一直是航运界关注的焦点，国际海事组织设立的船舶能效设计指数，就是要在船舶设计阶段提高船舶运输量并通过各种手段降低二氧化碳、氮氧化物、硫化物的排放量。2013年以后开工的400总吨以上新造船必须进行该指数计算。“这只是一个设计指标，鼓励船舶设计单位、造船厂、设备制造厂采取各种措施来改进船舶能效，促进技术进步和革新，而与船舶的运营情况无关。”

    迫于环境保护压力， 船舶新能源化势在必行，内河航运船舶电动化就是探索方向之一，特别是电动船、双燃料动力船，可大量减少排放氮氧化物、硫化物。吴家鸣表示，目前由于充电的限制，该船主要是在煤码头和电厂之间实现“点对点”运输，暂时无法出远海航行。但其迈出了绿色船舶设计的关键一步，将引领内河船舶环保运输行业的发展。