由于船用领域功率需求大、能源需求量大、纯电动船舶竞争力小等原因,进入21世纪后,船用领域就一直被氢能产业视为重要的应用市场。国际海事组织(IMO)认为,到2050年,每年的全球绿色氢能需求达3000万吨,因此仅氢气运输船就多达411艘。但由于技术成熟度低、船舶改造/建设成本高等原因,国内船用氢能市场进展缓慢,国外市场尽管项目众多,但也基本属于零敲碎打的示范项目。IMO等机构认为,到2030年基于绿氢的航运燃料足以达到IMO设定的需求目标,但零排放船舶订单量却远远滞后,难以满足排放管控要求,拖了后腿。经历了漫长的积累和等待后,船用氢能市场,尤其是国内市场终于开始显露端倪。国内市场的明显进展始于2023年,“三峡氢舟1号”等相继正式下水并运营,极大的激发了国内船用氢能及燃料电池相关企业的热情,打开了船用氢能的市场想象空间。在此基础上,2024年国内船用氢能市场进步明显,年初船用绿色甲醇引爆整个绿氢市场,全年取得进展的氢能船舶或动力系统项目超过了两位数,多家企业取得了国内或国外的船级社认证,示范实践如氢能集装箱船、满足中等规模海上客运的海船和长距离液氢航运等取得重大进展........氢云链总结了2024年国内氢能船舶领域发展的7大特点:(注:由于甲醇船舶相对完善,更多在于绿色甲醇燃料的发展,此处不整理甲醇船舶及绿色甲醇等相关的情况。)1、整船/氢运输/动力并进,有进展项目达两位数。2024年船用氢能在整船建造及示范、船用氢燃料运输、船用氢动力系统等方面齐头并进,成绩显著。尤其是整船和船用燃料电池动力系统,两位数船舶建设或下水,多家企业的产品获得了AIP认可,国内船用燃料电池动力系统的技术积累正在增加。2、船企、大型企业成为牵头力量。与汽车领域燃料电池企业挑大梁相反,中船集团、造船厂等成为国内氢船舶发展的主力军,燃料电池企业不需要冲在最前线。这主要与船舶产业高壁垒因素有关,如高技术难度、高运营风险、高资金投入等。3、功率由小及大,多在500KW以下。2024年,国内船用燃料电池功率突破了kW级乃至10kW级别的小功率范围,基本达到百kW级别,且集中在500kW以下。超过250kW的都是多燃料电池系统集成模式。值得一提的是,国内氢船的动力系统是以燃料电池为主,极少出现氢/掺氢内燃机。国际上出现了则已经出现了船用氢内燃机动力系统。4、船舶种类繁多,示范成绩明显。今年取得进展的氢能船舶涵盖了各种类型,包括了观光船、集装箱船、科研船、交通船、商务接待船、公务船、液氢运输船等,尤其是中海油的长距离液氢运输、搭载了储氢能力达550kg的64TEU氢集装箱船舶、能够满足中等海上交通需求的海船等,对于船用氢能的发展与实践都有重要意义。值得一提的是,除了液氢运输外,今年仅有蠡湖未来号等极少数具备海上运行功能的氢能船舶下水,基本都是内河船舶。且除甲醇船舶外,国内氢基燃料船舶以氢能源船舶为主,暂时极少有氨能源船舶。5、发展落后海外。由于政策、成本、等进入壁垒问题,船舶成为氢能领域中国内少数发展应用相对国外落后,或者说至少不领先的领域,在技术发展、市场规模、船舶大小、单程行驶距离等领域对比欧洲均有差距,甚至是量级上的差距,如今年建设或下水的船舶单程距离基本不超过150公里,船舶长度也仅为数十米,如氢集装箱船业仅为64.5米、氢舟一号50米等。这与国内船厂占领全球订单大头、国内氢能产业成为全球火车头等情况形成鲜明对比。尽管国内的氢能船舶还有很明显的实验示范性质,但毫无疑问,国内氢能船舶,或者是燃料电池船舶在2024年迈出了很好的一步。中船集团、各大船厂、国鸿氢能、明天氢能、捷氢科技、氢璞创能、国氢科技、海大氢能等在内的氢能及燃料电池相关企业大力推动了2024年国内船用氢能的应用及发展。氢云链整理了整船、液氢运输、船用动力等三个方面的发展情况,具体如下。2024年1月,中国船舶712所成功签订青岛港7000马力氢电拖轮氢燃料电池系统合同。该船为全球首艘7000马力超大功率氢电混合动力拖轮,采用全球首创的“氢燃料电池+液冷锂电池”动力模式。该船由山东港口青岛港轮驳公司出资、江苏省镇江船厂(集团)有限公司建造。该项目是继氢燃料电池系统在“三峡氢舟1”号成功示范运行之后,国内氢燃料电池技术在拖轮上的首次应用。12月27日消息,中国船舶712所自主研制的200千瓦级船用氢燃料电池系统正式装车发货。优利莱船舶建造,氢丰绿能提供氢动力系统
由利佳兴业、优利莱船舶及氢丰绿能携手,共同开发的全台首艘氢能电动船,已于5月24日下水测试,预计7月份将在台南安平港内进行首次试航。
氢丰绿能提供了关键的氢燃料电池技术,免除传统船舶的废气和引擎噪音;利佳兴业则在船舶动力系统设计贡献丰富经验,确保船舶在运行中的稳定性;而优利莱船舶则专注于船体设计和建造,促成航行性能更加卓越。
1月9日,搭载国氢科技“氢腾”船用氢燃料电池系统的氢能船舶“西海新源1号”顺利下水并在九江完成倾斜试验。该船为国内首艘商用氢燃料电池动力高端旅游商务接待船。“西海新源 1 号”由国氢科技宁波研究院联合九江湖心科技产业发展有限公司等国内企业自主研发设计。该船是全船为铝合金船体,总长23.65米,型宽5.5米,型深2.4米,设计吃水0.95米,采用氢燃料电池和锂电池组双动力系统。船舶主要动力采用国氢科技宁波研究院自主研发的“氢腾”船用氢燃料电池系统,系统净输出功率 240 kW,零部件国产化率 100%。6月22日,“西海新源1号”在江西九江正式交付使用。
希腊Posidonia海事展期间,意大利船级社(RINA)向上海船舶研究设计院(SDARI)设计的氢燃料动力预留 阿芙拉型油船颁发了原则性认可证书,证实了这一设计的成熟性,以及所有相关各方对船舶性能的全面审查。该设计采用独特的推进系统,用两台液化天然气(LNG)双燃料中速发动机取代传统设置的一台两冲程主机和三台发电机。此外,该设计还为船东提供了未来合规路径,可以在预留充分的设备空间、电站配置和结构强度的基础上,选择将发动机改装使用全球流行的燃料,或者将天然气转换为氢燃料,在未来船上重整制氢,在制氢过程中捕捉二氧化碳,以及以液态形式储存二氧化碳等,必要时可以使用氢燃料电池作为航行和待港时的电源。2024年8月,氢动力交通船“蠡湖未来”号成功下水,该船搭载的是未势能源自主研发的船用燃料电池发电系统。“蠡湖未来”号,船体采用全铝合金结构,总长20.5米,型宽5.2米,额定乘员20人,最大可实现200海里的续航里程,能够满足中等规模的海上交通场景应用需求。未势能源为该船提供了氢动力系统解决方案,其自主研发的2套110kW级船用燃料电池发电系统作为主要动力源,核心模块采用“叠加”式设计,系统最高效率达到58.8%,输出电压450 V至750V,外壳防护等级为IP67,满足IEC 62283防爆安全要求,国产化率达到100%,可实现船规级多角度俯仰侧倾运行,并采用高效能、高集成燃料电池技术及智能化的自适应控制算法,确保了“蠡湖未来”号在安全性、可靠性和环保性方面达到了高标准。6、20米级氢燃料电池驱动实验船舶“集大氢动1”号8月26日,由江龙船艇承建的集美大学20米级氢燃料电池驱动实验船舶“集大氢动1”号成功吉水。该船将打造以氢燃料电池动力系统为动力,集教学、科研、实践一体的信息化船舶平台,对于推动我国船用氢燃料电池动力的广泛应用具有重要意义。集大氢动1”号入级ccs,为钢铝复合结构,总长19.6米,型宽4.0米,型深1.9米,吃水1.0米,设计最大航速11节。船舶动力系统采用氢燃料电池和锂电池双能源系统,设一套国内自主研发的氢燃料电池组,额定功率120kW,输出电压450~750VDC,巡航速度8kn下续航力约50公里。
9月3日,全国首艘64TEU氢燃料动力集装箱船舶在浙江禾东造船厂正式开工,这是全国首艘内河氢能集装箱船舶,专线用于乍浦港到下沙港内河运输航线,单程航线距离120公里。12月18日,全国首艘内河64标箱氢燃料电池动力集装箱船舶“东方氢港”号成功下水。该氢能船舶搭载的氢燃料电池,2套额定功率240KW,是目前国内最新研发、首次运用到船舶上最大的的氢燃料电池,储氢系统能储存氢气550公斤是目前上船使用容量最大的储氢系统。11月6日,芜湖造船厂旗下三点水新能源为安徽省首艘氢能源公务船举行开工仪式。该船长22米,采用先进的氢能燃料电池技术,实现了零排放、低噪音,提高了执法效率,又有效减少了对环境的污染。该船的船体设计,兼顾了执法需求与航行稳定性,为水域管理提供了强有力的支持。该船作为首制项目已纳入2023年度绿色低碳领域省重大产业创新计划榜单,现船体已完成基础设计、详细设计和生产设计等相关工作,具备开工条件。11月27日,中国船舶集团旗下广船国际海科院联合中船712所发布了 “The Creation I”(创造者I号)的氢燃料电池动力观光游览船,这是国内首艘获得CCS船级社AiP船型设计认可、并取得CCS最高舒适性的振动及噪音标志、最高等级绿色环保符号的以氢燃料电池为动力的内河观光客轮。“创造者I号”最高航速达到18.5km/h,巡航航速时的续航里程可达120 km以上。它是全焊接钢质双体船,动力由氢燃料电池为主,混合锂电池的双动力系统组成。本次示范项目是中国海油与法国液化空气集团开展的产业技术与资源合作,液氢装载在保冷的罐式集装箱内,通过欧洲远洋货轮进行运输,于当地时间9月4日从欧洲鹿特丹港装船,经由大西洋至好望角再到马六甲海峡,10月22日最终抵达深圳盐田港,完成首船吨级以上液态氢长距离跨洋运输,行驶超过一万海里,并以岸边直提、陆上运输的方式,将该批跨洋液氢运送至中山进行终端利用测试,示范项目的成功实施标志着我国跨入了全球氢能长距离跨洋运输利用产业发展“先行先试”的新赛道。12月24日,中石化中海船舶燃料供应有限公司在大连中远海运重工码头完成对国内首个5500HP氨动力拖轮“远拖一”加注船用氨燃料,标志着全国首次船用氨燃料加注在大连完成,中石化中海燃供在船舶替代能源应用方面取得又一次重大突破。3、中国船舶及海洋工程设计研究院展出5款氨相关船舶
9月3日,在全球最具影响力之一的德国汉堡船舶海事展览会(SMM)上,中国船舶集团有限公司旗下中国船舶及海洋工程设计研究院(MARIC)自主研发设计的15万方液氨运输船(ULAC)、16000TEU氨燃料动力集装箱船等五款精品船型分别获得国际知名船级社颁发的原则性认可(AiP)证书2024国际氢能产业发展论坛,中国船舶集团第七〇八研究所携两款180000立方米级和20000立方米级液化氢运输船亮相。两船舶项目目前已完成基本方案论证并联合ABS船级社进行认证,其中20000立方米级液化氢运输船已获颁美国船级社(ABS)原则性认可(AiP)证书。20000立方级液氢运输船采用双层真空单圆筒C型罐,两层之间抽真空并进行绝缘填充,蒸发率不大于0.2%。该船型总长约为160米,船宽为26.4米,设计吃水为6.5米。180000立方级液氢运输船采用表面积体积比最小的双层球罐方案,两层球壳之间抽成真空并进行绝缘填充,蒸发率不超过0.1%,单个球罐容积为45000m³。该船型总长约为315米,船宽为54米。为了适当增加吃水深度,本船采用V型船体,设计吃水为10米,压载吃水不小于9米。3月13日,2024年新加坡亚太海事展开幕,中国船舶集团首次参展实现精彩亮相。沪东中华造船自主研发的4万方和2万方液氢运输船与一大批兄弟单位绿色展品精彩亮相。该船型总长210米,型宽32.20米,型深20米,设计吃水7米,设计航速15节,配置3个液货舱,采用双层真空绝热IMO C型舱液货围护系统,低温液相管系采用真空绝缘双壁管,配备氢燃料电池和燃油/氢燃料混烧发电机的双燃料(氢气和柴油)动力系统,燃气模式下可实现零碳排放。针对氢气的物理特性对气体探测和通风系统的布置进行了特别设计,并配备氢气专用焚烧处理装置用于处理过量蒸发气,保障液氢燃料运输和使用的安全性。2024年1月,由东方锅炉所属子企业东方氢能自主研发的船用燃料电池发电系统获得中国船级社(CCS)型式认可证书,这是中国西部首家获得中国船级社船用燃料电池系统型式认可的公司。中船动力(集团)有限公司下属中船动力研究院有限公司自主研发的110kW船用燃料电池模块获得了法国船级社的原则性认可。该模块适用于2兆瓦以下的动力系统,既可作为氢燃料电池船舶的动力装置,也可作为大型船舶的电力辅助装置,还可应用于移动式充电站或分布式电站系统。2024年1月,未势能源自主研发的船用燃料电池发电系统,顺利获得中国船级社(CCS)颁发的型式认可证书,该产品采用“叠加”式设计,最高效率58.8%,输出电压450 V ~750V,外壳防护等级为IP67,并满足IEC 62283防爆安全要求,实现了多项创新性突破。4、浙江亚达绿能:合作产品获挪威船级社和法国船级社AIP1月,德国发动机制造商曼恩能源解决方案(MAN Energy Solutions)旗下MAN Cryo透露,由该公司设计的氨燃料供应系统已获得挪威船级社(DNV)和法国船级社(BV)的原则性批准(AiP)。该系统由MAN Cryo与浙江亚达绿能科技股份有限公司(亚达)合作开发,双方曾在液化天然气(LNG)和甲醇船用燃料设备领域有过合作。双方的合作有助于为未来的氨燃料发动机建立一个安全可靠的燃料供应系统。2024年6月,氢璞创能旗下子公司江苏耀扬新能源科技有限公司自主研发的200kW船用燃料电池发电系统(OCEAN-200),成功获得了中国船级社(CCS)型式认可,填补了国内单系统200kW级船用燃料电池系统的空白。该系统是目前国内功率最大的船用燃料电池发电系统,能有效满足内河、近海船舶零碳动力需求,同时还能促进兆瓦级燃料电池电堆技术研发,实现能源替代、新旧动能转换。7月,在上海-新加坡全面合作理事会第五次会议期间,新加坡公司Sydrogen Energy Pte. Ltd. (Sydrogen)与上海捷氢科技股份有限公司(捷氢科技)签署了“燃料电池动力船用发动机系统”战略合作协议。据了解,250kW船用燃料电池动力系统将在新加坡开发,计划于2025年投入市场,并通过船级社严格的技术检验与相关认证,以确保符合海事标准。该动力系统采用先进的冷却系统,功率可从千瓦级扩展到兆瓦级,适用于大型和小型船舶,并可使用重组式燃料电池系统。2024年9月,远程新能源商用车获得中国船级社颁发的国内首张M100甲醇单燃料船用发动机型式认可证书。2024年10月,国鸿氢能发布国内最大功率的船用氢燃料电池系统——鸿瀚C240船用燃料电池系统,该产品已获发中国船级社(CCS)型式认可证书。这是国鸿氢能自主研发的首款面向船用领域的大功率燃料电池产品,首次被成功应用于全国首艘氢燃料动力集装箱船舶。9月20日,明天氢能公司在2024世界制造业大会公司正式发布:氢能叉车专用系统——MTSYS-10、氢能公交专用系统——MTSYS-80、氢能重卡专用系统——MTSYS-150、氢能船舶专用系统——MTSYS-200。四大专用系统除核心性能指标领先行业外,更加侧重AI云监控大数据监测平台的模型搭建与应用。