清潔能源替代傳統(tǒng)燃油，自動駕駛、自動作業(yè)已成現(xiàn)實——

中國造船業(yè)試水綠色智能

清潔能源替代燃油、智能化系統(tǒng)替代人工，變革不僅席卷汽車領域，也在船舶領域方興未艾。氫燃料電池、磷酸鐵鋰電池、雙燃料動力、油電混合動力等多種動力系統(tǒng)，用于客船、貨船、工程船舶、工作船舶等各類大小船舶，在內河航運、水域清潔、海上運輸?shù)榷喾N場景中初露崢嶸。

中國造船業(yè)千帆競發(fā)，追趕著綠色智能的時代浪潮。

低碳環(huán)保，船舶換上了新能源

最近，在長江宜昌段，一艘游輪來往穿梭，引人注目。旅客上船后，無論在甲板上還是船艙內，都聽不到發(fā)動機轟鳴，也聞不著刺鼻的柴油味，耳畔只聽得風浪聲聲，目之所及皆是醉人江景。

它就是“長江三峽1”號，是一艘純電動游輪，長100米，寬16.3米，有4層樓高，由三峽集團和湖北三峽旅游集團合作研發(fā)建造，是個名副其實的“大家伙”。

這么大的船，得用多大的電池？

“‘長江三峽1’號有4個電池倉，配備720塊寧德時代磷酸鐵鋰動力電池包，載電量7500千瓦時，相當于100多輛電動汽車電池容量的總和，是全球電池容量最大的船舶電池，動力全部實現(xiàn)國產化?！比龒{集團三峽電能公司技術管理部業(yè)務經(jīng)理張豫說。

電能替換柴油，沒了惱人的噪音和異味，也沒了柴油發(fā)動機不時的震顫，船行更平穩(wěn)安靜。“電力源自三峽清潔水電，相比傳統(tǒng)動力船舶，每年可替代燃油530噸，減少各類有害氣體排放1660噸，真正實現(xiàn)零排放。”張豫說。今年3月首航以來，“長江三峽1”號已航行40余次，累計載客約3萬人。

不僅是載客船舶，也不僅是磷酸鐵鋰動力電池。氫燃料、液化天然氣、甲醇等清潔能源替代傳統(tǒng)燃油，應用于客船、貨船、工程船舶、工作船舶等各個領域的大小船舶，成為全球綠色低碳轉型趨勢下航運業(yè)的新選擇。

“船舶是影響大氣和海洋環(huán)境的重要排放源之一，全球綠色低碳轉型趨勢下，船舶制造廠商必須不斷通過新技術、新設備的研發(fā)應用，適應市場變化。”中國船舶集團廣船國際副總工程師何光偉說。

前不久，廣船國際建造的4.99萬噸甲醇雙燃料化學品船首制船在廣州完工交付，這是中國建造的第一艘采用甲醇雙燃料動力的綠色船舶。

“它采用了甲醇雙燃料驅動系統(tǒng)，可采用燃油、燃油水合物、甲醇、甲醇水合物4種燃料模式驅動。這艘船配置了前置導管、消渦鰭等多種節(jié)能裝置，有效提高推進效率，節(jié)約能源消耗，降低船舶運營成本。經(jīng)過驗證，可以減少75%的碳排放、15%的氮排放和99%的硫及顆粒物排放。”何光偉說。

在清潔動力船舶領域，廣船國際已布局多年，早在2017年就交付了國內首艘千噸級純電動零排放自卸船。據(jù)了解，目前廣船國際手持雙燃料動力船舶訂單38艘，除甲醇雙燃料外，在建的還有采用LNG(液化天然氣)雙燃料、混合電力等方式推進的船舶，該公司在綠色船舶設計建造領域達到世界領先水平。

“綠色環(huán)保、智能安全、靈活經(jīng)濟的船舶更受市場青睞，促使船舶制造不斷革新技術，也為中國造船企業(yè)打開了新的市場空間?！焙喂鈧フf。

“大塊頭”“小快靈”，都有“大智慧”

和新能源汽車一樣，清潔能源在船舶領域的大規(guī)模應用也帶來船舶智能化程度的提高，新能源船舶越來越“聰明”。自動駕駛、自動作業(yè)等在汽車上逐漸推廣的復雜功能，也在船舶上實現(xiàn)應用。

通過遠程操控設置好作業(yè)任務，無人清潔船便沿著預定線路作業(yè)，不一會兒就滿載水草和漂浮物順利返航，環(huán)衛(wèi)工人無需下水，只需在岸邊傾倒垃圾筐即可。電量低了，無人船也會自主返航、充電，再投入作業(yè)。

這是江南水鄉(xiāng)蘇州的日常。在這座水系四通八達的城市，水面環(huán)境維護任務繁重，依靠傳統(tǒng)人工方式打撈，不僅效率低、成本高，還有一定危險。

“兩名工人每日工作8小時，可以完成負責45畝水域的日常維護；而我們的小型無人駕駛清潔船smurf，即使98%的水域布滿漂浮物，7.5小時內就能完成70畝水域清潔任務。在極端天氣下，傳統(tǒng)水域清潔方式面臨許多困難，無人船的應用可以改善安全性和效率問題?！睔W卡智舶首席執(zhí)行官朱健楠做了一番對比。

“我們在蘇州落地的titan清潔船維護面積在100畝到150畝之間，配合無線充電岸基，無人駕駛清潔船成功取代人工。依靠船上搭載的水質監(jiān)測模塊，還能對污染源進行追蹤，更好保護這座水上城市?！敝旖￠f，歐卡智舶的無人駕駛割草船、清潔船等成功取得多項技術突破，產品不僅獲得國內客戶認可，還走出國門落地10個海外國家?！?/span>

再把目光投向海上。在山東青島港至董家口港之間，滿載集裝箱的“智飛”號乘風破浪。這是中國自主研發(fā)的首艘自主航行300TEU集裝箱船，是一艘油電混合動力船。別看塊頭大就覺得是個“笨家伙”，它的“頭腦”一點也不簡單，弧形駕駛室控制臺，多種智能設備、行船數(shù)據(jù)、航海地圖等顯現(xiàn)了滿滿的“科技范兒”。

“‘智飛’號能夠實現(xiàn)航行環(huán)境智能感知認知、自主循跡、航線自主規(guī)劃、智能避碰、自動靠離泊和遠程遙控駕駛等功能，并通過5G、衛(wèi)星通信等多網(wǎng)多模通信系統(tǒng)，與港口、航運、海事、航保等岸基生產、服務、調度控制、監(jiān)管等機構和設施實現(xiàn)協(xié)同?！薄爸秋w”號投資建設主體智慧航海(青島)科技有限公司董事長姜海鷹說。

無人化對航運業(yè)有多重要？

“海上枯燥的工作環(huán)境和航海的危險性，導致船舶管理成本高企和船員短缺，智能航運對船東有巨大經(jīng)濟效益。而且，未來一個時期是全球智能航運技術競爭的‘關鍵賽程’，誰能率先突破智能航運關鍵技術并實現(xiàn)廣泛商業(yè)化應用，誰就掌握智能航運發(fā)展的先機和主導權?！苯ｚ椪f。

“‘智飛’號的示范應用，標志中國在船舶智能航行技術研發(fā)與應用領域走到了世界前列，是中國船舶由人工駕駛向自動駕駛轉變、構建基于船岸協(xié)同的智能航行與控制技術體系和標準的關鍵一步?！睜款^“智飛”號智能航行系統(tǒng)總體設計方案的交通運輸部水運科學研究院智庫首席專家張寶晨說?！爸秋w”號在山東港口間運行過程中，還將探索集裝箱無人化碼頭的船岸協(xié)同作業(yè)，這對于打造智能航運綜合示范區(qū)具有重要意義。

產業(yè)協(xié)同，劃出國產船舶的新航跡

全球最大、國際先進、國內首艘……在復雜程度高、綜合性強的船舶制造業(yè)，一項項重大創(chuàng)新的背后，往往是產業(yè)鏈協(xié)同攻關的結晶。拿“長江三峽1”號來說，其“全球電池容量最大的船舶電池”這個“全球之最”，就是這樣得來的。

“電池艙容積有限，配置過多電池，則會占用船舶過多體積和重量，影響整體設計建造?！睆堅フf，“水域航行條件也比公路復雜得多，比如水汽侵蝕就會對動力電池安全構成威脅，保障大容量電池安全運行至關重要?！?/span>

此外，避免電池組間的電磁干擾、大容量電池充電難等也是繞不開的坎。張豫參與了“長江三峽1”號研究論證、項目管理等全過程，動力系統(tǒng)是他花精力最多的部分。“我們和船舶設計單位、動力系統(tǒng)集成單位、動力電池供應商等一起，共同進行科研攻關。”張豫說。

“我們用大容量高能量密度磷酸鐵鋰體系電芯提供動力，并對每顆電芯提供電壓和溫度監(jiān)測，全力保障‘動力心臟’安全穩(wěn)定?！薄伴L江三峽1”號動力電池供應商寧德時代相關負責人說。

“在各方共同努力下，‘長江三峽1’號在電池組連接方式、高壓互鎖與緊急關斷、耐高溫和防腐蝕處理等方面實現(xiàn)技術突破，確保電池系統(tǒng)機械安全、電氣安全、環(huán)境安全和熱安全?！睆堅ソ榻B。

客觀地講，與發(fā)展更快的新能源汽車不同，電動船舶仍處于市場發(fā)展初期?！澳壳皣鴥仁袌鰧﹄姵?、混合動力船舶的認可度有待提升。船舶電動化發(fā)展急需國家政策導向和支持，推動產業(yè)鏈相關企業(yè)攻克電力推進關鍵技術，掌握關鍵核心裝備生產能力，形成配套完善、運作有序、自主可控的產業(yè)鏈體系?！焙喂鈧フf。

“未來我們將持續(xù)開發(fā)更有競爭力的高安全、長壽命動力船舶電池，加強產業(yè)合作，加速對電機、電控、電池的綜合能力整合，提升三電整體性能，更好服務于電動船舶?！睂幍聲r代相關負責人表示。

智能化方面，交通運輸部水運科學研究院副研究員于巧嬋認為，智能航運各要素發(fā)展不均衡，航行保障、監(jiān)管、服務發(fā)展速度相對較慢，制約整體協(xié)調發(fā)展。“部分裝備器件自主化程度較低，產業(yè)創(chuàng)新鏈條不完整，也限制了國產智能航行系統(tǒng)的技術水平和市場競爭力?！?/span>

不過，面對智能化船舶這片藍海，相關企業(yè)充滿期待?！疤岣叽爸悄芑侥酥磷罱K實現(xiàn)無人化，將是航運業(yè)發(fā)展的必然趨勢。隨著云計算、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術不斷突破，一些關鍵技術正在發(fā)展完善。作為中國企業(yè)，由衷盼望我們能在全球智能航運競爭中留下自己的航跡?！苯ｚ椪f。

（責任編輯：周悅子）