惠衛(wèi)國，易光宇，吳健翔

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443002）

1 引言

綠色環(huán)保是交通行業(yè)發(fā)展的永恒主題，近年來，受電動汽車行業(yè)高速發(fā)展的啟示，“零排放、零污染、低噪聲”的純電池動力船舶在水上交通行業(yè)迎來快速發(fā)展期，推廣純電池動力船舶替代一部分傳統(tǒng)柴油機(jī)船舶，對解決我國水路交通行業(yè)節(jié)能降耗及污染防治問題具有重要意義。

海事公務(wù)船艇作為海事局履行水上交通運(yùn)輸安全監(jiān)管和防治船舶污染職責(zé)的重要工具，是水上交通的守護(hù)先鋒，研究對其進(jìn)行批量電動化改造或者更新對促進(jìn)我國水上交通行業(yè)落實(shí)“雙碳”戰(zhàn)略具有重要推動意義。本文從純電池動力船舶的發(fā)展現(xiàn)狀和自身特點(diǎn)與內(nèi)河海事公務(wù)船艇日常出艇需求的契合性角度出發(fā)，對純電池動力船舶批量應(yīng)用于內(nèi)河海巡艇的可行性研究其批量應(yīng)用的可行性進(jìn)行研究分析并提供相關(guān)建議。

2 純電池動力船舶的應(yīng)用現(xiàn)狀

歐美國家從2010 年開始，大力推行采用零排放、低噪音的電池動力船舶取代傳統(tǒng)柴油船舶的綜合計劃。目前，國外的純電池動力船舶主要應(yīng)用于對舒適度及穩(wěn)定性要求較高的小型豪華游輪、小型客船。我國的純電池動力船舶發(fā)展晚于歐美，但供應(yīng)鏈完備，發(fā)展速度快，主要為內(nèi)河短途渡船、固定航線航程的短途觀光船、港拖船以及近期發(fā)展的公務(wù)船等。總的來看，我國的純電池動力船舶的發(fā)展呈現(xiàn)出多點(diǎn)開花的良好態(tài)勢，但受限于電池能量密度暫時還沒有大的突破以及初期投資高、穩(wěn)定運(yùn)行時間均較短等缺點(diǎn)，短期內(nèi)難以在大型貨輪中進(jìn)行應(yīng)用。海巡艇作為海事公務(wù)船艇，具有噸位及功率要求較小、日常運(yùn)行場景固定、單次航程短、出艇頻次低、?？扛劭诠潭?、充電時間可控的特點(diǎn)。能夠有機(jī)地契合純電池動力船舶的自身特點(diǎn)，不失為純電池動力船舶進(jìn)行市場化批量化應(yīng)用的突破口。

3 純電池動力船舶的批量應(yīng)用于內(nèi)河海事公務(wù)船艇的可行性分析

3.1 政府支持，政策引領(lǐng)

交通運(yùn)輸部此前表示：推動電池、清潔燃料、可再生能源等在船舶上的應(yīng)用，積極打造綠色航運(yùn)海事治理示范區(qū)。2021 年11 月，由交通運(yùn)輸部首次批復(fù)建造的，30 米級純電池動力高速公務(wù)船舶“海巡12931”通過現(xiàn)場驗(yàn)收，正式交付給長江三峽通航管理局。船舶電動化地方配套政策也是紛紛推出，2022 年4 月，福建省出臺政策加強(qiáng)電動船全產(chǎn)業(yè)鏈支持力度。廣州市《廣州港船舶排放控制補(bǔ)貼資金實(shí)施方案》提出“以電力為動力的新增或改建廣州籍船舶，按動力系統(tǒng)的30%予以補(bǔ)貼，每艘船最高補(bǔ)貼不超過1500 萬元。岸電按0.1 元/度的優(yōu)惠電價進(jìn)行結(jié)算。”

3.2 技術(shù)發(fā)展成熟可行

近幾年隨著鋰電池技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，能量密度比持續(xù)提高，國內(nèi)開始進(jìn)行大容量鋰電池船舶的嘗試，特別是2017 年以來，隨著國家環(huán)保政策的陸續(xù)出臺，純電池動力船舶檢驗(yàn)指南的頒布，部分研究院所、航運(yùn)企業(yè)、電池生產(chǎn)企業(yè)開始聯(lián)手開展電池動力船舶的研究與開發(fā)，電池動力船舶出現(xiàn)了快速發(fā)展的勢頭，并且船舶電池裝備容量呈現(xiàn)指數(shù)性增長 。目前，國內(nèi)純電動船近百艘，較大的20 余艘，船型涵蓋了客船、渡船、公務(wù)船等。國內(nèi)現(xiàn)有純電動船的電池容量最高達(dá)5MWh，在建的電池容量達(dá)到7.5MWh。2019 年，2020 年長江三峽通航管理局下設(shè)機(jī)構(gòu)三峽海事局的20 米級和30 米級純電池動力安檢船分別成功下水應(yīng)用，其主要職責(zé)是實(shí)施長江三峽河段（廟河至中水門）的水上安全監(jiān)督和防止船舶污染、航行保障及行政執(zhí)法等工作，單次充電續(xù)航力均達(dá)到100 公里以上，至今已順利應(yīng)用兩年時間。據(jù)悉，相關(guān)供貨廠商不僅具備新能源動力船舶從改造到新建的全套技術(shù)解決方案，并且在國內(nèi)公務(wù)船純電池動力領(lǐng)域有豐富經(jīng)驗(yàn)積累，這既能為后續(xù)大量的新建船提供技術(shù)支撐，也能為大量的海事存量傳統(tǒng)燃油公務(wù)船實(shí)現(xiàn)動力升級提供解決方案，真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)支撐新舊動能轉(zhuǎn)換。

3.3 節(jié)能環(huán)保效益顯著

隨著國際形勢動蕩加劇，油價步步攀高，傳統(tǒng)柴油主機(jī)動力海巡艇，高昂的燃油成本甚至影響到其日常運(yùn)行。我國石油資源不足，但電能資源充足，特別是夜間電能資源過剩，水電、光伏發(fā)電都有棄電現(xiàn)象，純電池動力船所需電能大，且大部分海巡艇在夜間不航行或者航行時間極短，可以利用夜間對電池進(jìn)行充電，充分利用電能。

另外，傳統(tǒng)柴油主機(jī)動力海巡艇運(yùn)行中燃燒柴油排放的廢氣中含有二氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物等大量污染物，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響，純電池動力船具有零污染、零排放、噪音低、振動低等優(yōu)點(diǎn)，航行全程不消耗油，碳、硫等廢氣污染物及PM2.5 顆粒實(shí)現(xiàn)零排放，能滿足CCS《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》綠色船舶Ⅲ最高等級要求，可以將船舶對環(huán)境的影響降到最低。同時由于電氣系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，日常維護(hù)成本也遠(yuǎn)低于柴油機(jī)驅(qū)動船舶，另外，由于船舶自動化水平提高，輪機(jī)維護(hù)工作量減少，船舶操作人員可適當(dāng)減少，降低人工成本。以2019 年長江流域第一艘改柴油為純電池動力的公務(wù)船“海巡12909”為例，每年可減少二氧化碳排放量約5.2噸，維修工作量減少90%。

3.4 基層海事站點(diǎn)的基礎(chǔ)條件有利于純電池動力船舶的應(yīng)用

隨著全國海事系統(tǒng)裝備信息化的不斷提升和深入應(yīng)用，目前的海事現(xiàn)場監(jiān)管工作整合了VTS（船舶交通服務(wù)）終端、CCTV 視頻監(jiān)控系統(tǒng)等信息化手段，大大降低了海巡艇現(xiàn)場出艇頻次。據(jù)調(diào)研統(tǒng)計，多數(shù)的海巡艇連續(xù)工作時間不超過4 個小時，絕大部分連續(xù)工作時間在2 個小時以內(nèi)，且工作轄區(qū)往往限制了海巡艇的單次航行里程。2021 年長江海事局所轄的各海巡執(zhí)法大隊單船單月的平均運(yùn)行時間約為40 小時左右，日均運(yùn)行1.33 小時。粗略估算，長江沿線各海巡執(zhí)法大隊之間間隔約為20 公里以內(nèi)。以三峽海事局20 米級和30米級純電池動力安檢船100 公里以上續(xù)航的標(biāo)準(zhǔn)來算，考慮一定余量的情況下也可滿足。

3.5 批量應(yīng)用可反哺產(chǎn)業(yè)發(fā)展

純電池動力船舶目前在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀呈現(xiàn)出少、散、小的特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計，截止2021 年末，我國海事部門在管使用海事公務(wù)船艇約900 多艘，其中20 米級、30 米級的船艇是目前內(nèi)河海事局的主力船型。以海巡艇作為純電池動力船舶的突破口進(jìn)行規(guī)?；瘧?yīng)用，一方面能夠開拓新能源船舶應(yīng)用新局面，拉低建造成本，節(jié)約運(yùn)營成本。另一方面，規(guī)?；膽?yīng)用、常態(tài)化的運(yùn)行能夠讓我國新能源船舶產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)更好、更快的收集到大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，加速更新迭代，進(jìn)而使我國成為全球新能源船舶動力的標(biāo)準(zhǔn)輸出地和技術(shù)創(chuàng)新地。

4 風(fēng)險分析及應(yīng)對措施

4.1 續(xù)航風(fēng)險及操作建議

從純電池動力船舶設(shè)計角度來考慮，純電池動力海巡艇在環(huán)保及節(jié)能方面雖然極具優(yōu)勢，但受目前科技條件所限，具備一定的局限性，其續(xù)航力受限于電池容量，在電池容量固定的情況下，續(xù)航力與航速基本成反比關(guān)系，航速越高時，其續(xù)航力反而越短。因此海巡艇必須充分考慮其使用水域環(huán)境，并按照純電池動力船舶的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計，充分考慮不同的工作工況，以滿足不同航速下的工作需求。從日常運(yùn)行操作的角度考慮，純電池動力海巡艇在進(jìn)行巡航、安檢執(zhí)法工作及日常交通時，駕駛員應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計巡航航速進(jìn)行操作，不得盲目追求過高航速，最大限度的避免突然大幅度加減速來保證續(xù)航。

4.2 配員適任風(fēng)險及建議

純電池動力海巡艇與傳統(tǒng)柴油機(jī)海巡艇最大的不同點(diǎn)是“三電”系統(tǒng) ：電池系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、電推系統(tǒng)。取消了為柴油機(jī)服務(wù)的油、水、氣的復(fù)雜系統(tǒng)，全船動力系統(tǒng)以電力系統(tǒng)為主，簡化了船舶系統(tǒng)，提升了船舶智能化水平。大量電子信息元器件的應(yīng)用，對船員的適任能力提出了新的要求，傳統(tǒng)的輪機(jī)員已經(jīng)無法滿足純電池動力海巡艇的日常運(yùn)維保養(yǎng)要求，另一方面，內(nèi)河海事局大部分海巡艇船員采取勞務(wù)派遣方式聘用，船員知識水平較低，總體年齡偏大，幾乎已經(jīng)喪失了學(xué)習(xí)電子電氣及智能化設(shè)備知識的能力。面對以上風(fēng)險，海事管理機(jī)構(gòu)應(yīng)重新審視船舶配員標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)考慮是否新增加配備精通船舶電氣設(shè)備維修保養(yǎng)技能的人員作為船員，并定期對海巡艇船員開展安全培訓(xùn)及課程指導(dǎo)，幫助船員全面了解和掌握純電池動力海巡艇的工作原理和風(fēng)險事項(xiàng)，了解相應(yīng)的風(fēng)險可以使得船員在危險發(fā)生時能夠冷靜地進(jìn)行處理，確保應(yīng)急措施能夠正確高效地實(shí)施。

4.3 救援搶險及極端惡劣狀況下風(fēng)險及建議

作為守護(hù)水域安全的重要工具，海巡艇在承擔(dān)日常交通任務(wù)的同時，也肩負(fù)著水上應(yīng)急救援搶險的職責(zé)。純電池動力海巡艇的性能目前可能無法滿足長時間的連續(xù)應(yīng)急救援搶險任務(wù)和在極端惡劣天氣情況下比如大流量、大風(fēng)、大流速下的必要出艇任務(wù)要求。因此，建議根據(jù)當(dāng)?shù)睾Ｊ戮值膶?shí)際情況，采取逐步、分批次進(jìn)行改造及更新，在各個海事站點(diǎn)適當(dāng)保留一至兩艘柴油主機(jī)動力海巡艇作為應(yīng)急。

5 結(jié)語

認(rèn)真落實(shí)“雙碳”戰(zhàn)略，推進(jìn)水運(yùn)交通綠色化，實(shí)現(xiàn)船舶智能化，船舶能源的多樣化，是達(dá)成我國交通強(qiáng)國目標(biāo)的必經(jīng)之路。當(dāng)前，世界范圍內(nèi)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速，新發(fā)展的電動船舶市場，也會像電動汽車初步興起的時候，存在著這樣那樣的問題，但發(fā)展的過程不能因噎廢食。海事管理部門應(yīng)積極把握趨勢，主動作為，建好、用好、管好電動海巡艇這一重要工具，打造綠色水運(yùn)靚麗名片。