姜华：内河氢动力船舶迎来发展新机遇

姜华，中国船舶集团广州船舶及海洋工程设计研究院(605院)副院长。长期致力于液货船、VLCC改装FPSO、井口平台上部组块、清洁动力船舶等领域的技术开发，2018年至今主持中国船舶集团“绿色珠江”重大工程专项研发和“绿色长江”重大工程专项技术论证工作，在新能源船舶应用领域具有较丰富的研发经验。

当前，航运业应对温室气体减排的压力越来越大，需要寻找替代能源以减少 二氧化碳等废气污染物排放，氢能是具有广阔前景的绿色船舶能源。近年来，氢能产业进入了发展的快车道，燃料电池技术不断突破。中国船舶集团605院积极投入研发氢燃料动力船舶及相关技术，率先在氢燃料电池应用技术、储氢供氢方式、船舶适装性验证、配套保障设施等方面积累了丰富的公务船、客船、货船等船型研发经验。对此，我们特别邀请了中国船舶集团605院副院长姜华分享他们的成功经验。

问：氢能作为未来可替代能源之一，近年来受到国际社会和科学界的广泛关注。请问您如何看待未来氢能产业发展趋势及技术发展路径？

答：氢能是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介，是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择之一。特别是2022年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》，明确了氢能在未来国家能源体系的重要战略地位，氢能产业将是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

梳理氢能产业的全产业链，制氢的电解技术规模化技术、高能量密度氢气储运技术、长寿命燃料电池技术以及全产业链的成本控制将成为未来几年氢能产业的技术发展趋势。

结合国内海上风电的发展趋势，海洋氢能产业技术为国内氢能产业发展提供了一个的技术解决方案。将大规模海上风电与氢能耦合为一个新的系统，利用海上风电制备氢气，并通过液氢或高压氢的储运技术，获得的无碳、可储存、可运输和分散特点的氢气，实现氢能产业技术突破。

问：目前605院在氢能产业战略方面都进行了哪些积极的探索和技术研究？未来有哪些战略布局？

答：605院自2018年起积极投入研发氢燃料动力船舶及相关技术，包括氢设备、船舶设计、船舶建造、船舶试验、船舶应用等。在中国船舶集团科技部领导下，605院在氢燃料电池应用的政策环境、法规设计要求、总体系统匹配要求、储氢供氢方式、设备取证要求、船舶适装性验证、配套保障设施以及行业动态交流等方面积累了较丰富的公务船、客船、货船等船型研发经验。

从粤港澳大湾区近零排放要求出发，在广东省、香港政府等相关部门的指导与支持下，605院开展了大湾区氢能源船舶产业布局研究，从多方面分析了氢能应用，未来将持续在中国船舶集团领导下充分结合广东省海上风电资源优势，牵头开展浮式风电制氢、储氢、运氢、用氢全产业链(包括海上浮式风力发电、海上制氢平台、氢燃料加注站、氢燃料动力船舶(货船、客船、公务船等)、氢燃料动力关键设备配套等)关键技术研发，逐步形成中国船舶集团氢能优势产业。

问：如何看待氢燃料在净零经济中的占比和经济性？氢燃料电池动力的开发和应用前景如何？能否成为新一代船舶主流能源？未来在哪些船型可以广泛推广？

答：据权威研究机构预测，到2050年，全球氢能产业支出达到6.8万亿美元，在中国的能源结构中氢能占最终能源消耗的10%(到2030年占5%)年经济产值近2万亿美元。目前国内各地均出台了不同的氢能产业补贴政策，有力支持氢燃料产业技术发展。

燃料电池具有发电效率高、能量密度高、噪声低、可快速启停、无有害气体排放等优点，是氢燃料应用的理想载体之一。目前，国内船用氢PEM燃料电池单堆70kW，模块140kW发电系统已逐步开展示范运行工作，到2030年通过材料和工艺攻关可将单堆功率提高至100kW，形成300kW/600kW的动力包，同时系统成本有望从目前的每千瓦10000多元下降至3000元左右，寿命从8000h提高到30000h以上，届时具备良好商业化推广应用能力。

根据目前氢燃料技术状态，现阶段氢燃料电池动力船舶适用于短途小型货船、定点客船、公务船等船型。未来随着技术的突破，尤其是储氢技术，氢燃料动力在中型及以上船舶的应用将更加广泛。

问：目前，氢燃料电池动力技术在船舶领域应用机遇与挑战分别有哪些？在哪些环节还存在着制约和限制？该如何应对？

答：2022年9月28日，工业和信息化部、发展改革委、财政部、生态环境部、交通运输部联合发布了《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》，明确提出要推动甲醇、氢等动力技术在船舶领域应用，相应各地陆续出台了各项补贴政策支持氢燃料船舶应用发展。

中国船级社(CCS)先后编制颁布了《纯电池动力船舶检验指南》《内河绿色船舶规范》《智能船舶规范》等多部涉及氢燃料电池系统船舶应用的等多部规范指南，打通了氢燃料动力船舶应用的全环节流程，加快推进了国内氢燃料船舶应用进程。

目前，氢燃料动力船舶的推广应用主要受限于基础设施配套和动力系统成本，需要业内各方共同努力解决。

一是加注站问题。需要建设船舶专用岸基氢气加注站或者加注趸船，目前尚不具备形成行业生态的加注站配套条件。这是氢能应用比较重要的一个环节，需要企业和主管机关共同策划和建设。

二是续航力问题。目前唯一获船舶主管机关认可的是采用高压储氢技术，但储氢体积能量密度低，储氢量有限，续航能力受限。

三是成本问题。目前燃料电池各个部件的国产化率已经很高，成本也在持续下降，但相对柴油动力来说仍然偏高。当前氢能船舶的建造成本是常规柴油船舶的2倍以上。另一方面燃料使用成本也偏高，目前国内氢气加注成本约为70元/kg,初步预估氢气在20元/kg以下才基本以柴油持平。随着海上风电制氢发展和灰氢的充分利用，氢气成本未来有望得到大幅度下降。

四是寿命问题。从内河船全寿命使用周期来看，现有燃料电池需要在全寿命周期内更换一到两次，增加了船舶运营成本和困难，从船东角度来看这是不利的。

问：据了解，中国船舶集团“绿色珠江”重大专项，由605院牵头研发的“绿色珠江”500kW氢燃料电池动力示范船科技项目，能否介绍一下这个项目的具体情况？

答：“绿色珠江”500kW氢燃料电池动力示范船，于2019年获得CCS颁发的AIP证书，为世界首艘将氢燃料作为主动力的内河货船。该船船长70.50米，燃料电池总功率＞500kW，设计航速13km/h，续航力140km，采用两台电动机驱动舵桨推进的内河新能源自卸式货船，往返于珠江定点电厂码头。该项目开展的前期，605院从应用场景、适用船型、法规政策、码头配套等开展了大量的调研工作，从各方面论证了示范船的可行性，从而确定了本船船型。再进行船型方案综合论证，包括总体布局、特殊结构、设备布置、燃料加注方案、供氢系统、配电系统、安全监控、消防措施等，最终形成应用方案。

问：近年来，605院围绕氢能产业战略发展与中国船级社(CCS)开展了哪些方面的合作？取得了怎样的成效？

答：根据交通运输部的指示，围绕氢能产业发展，在中国船舶集团领导下，在中国海事局、中国船级社(CCS)的支持下，605院联合中国船级社武汉规范、广州分社等单位，开展了氢燃料试验示范船氢燃料电池动力系统技术解决方案、船用氢燃料电池动力系统(含加注配套保障、内河航道航行管控等)的安全风险评估与防范化解方案和氢燃料电池动力试验示范船研制工作等合作，在公务船、客船、货船等船型的总体方案、规范设计检验要求、风险评估、技术规范标准等多方面进行了深入交流合作，完成500KW内河氢燃料电池动力货船AIP设计和氢能应用的“船用燃料电池动力系统专项研究验证、船用储氢和加氢系统专项研究验证、船用氢气管路连接方式专项研究验证、船用燃料电池及其处所安全防护专项研究验证、船舶氢燃料加注方式、安全操作规程和监管方式、氢燃料电池动力船舶技术标准分析研究、氢燃料电池动力船舶设计方案风险评估”等7项专项验证工作，攻克了氢燃料上船应用的关键技术，为法规规范的编制提供了有力支撑。

问：未来希望继续在哪些领域展开合作？

答：605院希望能与CCS继续保持良好的沟通与全面合作，在以铝合金、碳纤维应用为代表的高性能船舶、以氢燃料电池为代表的清洁动力船舶、以布缆、运维功能为代表的风电场作业船舶以及水面无人船等领域继续得到技术攻关和标准采用的支持，共同着力践行“造船强国”“碳达峰、碳中和”等国家战略。