申之峰，張華，康爭(zhēng)光

（1.江蘇理工學(xué)院；2.江蘇省科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院）

一、國(guó)內(nèi)外氨動(dòng)力船舶發(fā)展環(huán)境

目前國(guó)際海運(yùn)業(yè)對(duì)溫室氣體減排目標(biāo)已達(dá)成共識(shí)，對(duì)船舶溫室氣體減排形成倒逼機(jī)制，主要造船和航運(yùn)大國(guó)均指出，零碳排放船舶是未來(lái)造船及航運(yùn)業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。

（一）國(guó)際規(guī)制：海運(yùn)碳減排采取強(qiáng)制措施，船舶工業(yè)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

一是國(guó)際社會(huì)提高了對(duì)航運(yùn)碳減排的硬性要求。2018年，國(guó)際海事組織（IMO）提出，到2030年減少40%、2050年減少50%碳排放的全球航運(yùn)碳減排目標(biāo)（較2008年）；2021年，海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)（MEPC）明確了現(xiàn)有船舶能效指數(shù)和年度營(yíng)運(yùn)碳強(qiáng)度指標(biāo)等新要求的生效時(shí)間；歐盟決定從2022年起將海運(yùn)業(yè)納入歐盟碳排放交易體系，嚴(yán)格限制航運(yùn)業(yè)的碳排放。二是替代燃料是突破當(dāng)前技術(shù)減碳局限的重中之重。國(guó)際海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)表示IMO正通過(guò)實(shí)施一系列階段性措施進(jìn)行碳減排，可實(shí)現(xiàn)2030年40%的減碳目標(biāo)，但2030年之后再提高減排目標(biāo)則需寄希望于新動(dòng)力或替代環(huán)保燃料。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)預(yù)計(jì)到2060年將有60%以上的新船將使用氨或氫燃料。

（二）替代動(dòng)力：氨是零碳船燃料的較優(yōu)選擇，在未來(lái)航運(yùn)能源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位

一是基本物理屬性?xún)?yōu)。氨氣味強(qiáng)烈，泄漏時(shí)易于及時(shí)檢測(cè)；泄漏時(shí)集中高處，易于控制；爆炸性低，安全性高，宜做船用燃料。

二是儲(chǔ)存及運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)強(qiáng)。氨在常溫（25℃）下加壓即可液化，密度高，易于儲(chǔ)存（見(jiàn)表1）。儲(chǔ)存方面優(yōu)于沼氣或氫氣，亦可作為氫運(yùn)輸載體；氨的運(yùn)輸技術(shù)已經(jīng)趨于成熟、運(yùn)輸成本低。因此，氨是遠(yuǎn)程航運(yùn)大型船舶燃料/能源儲(chǔ)存的優(yōu)先選擇。

表1 新一代燃料特性

三是經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。未來(lái)綠色氨可通過(guò)電化學(xué)技術(shù)制成，全程使用可再生能源且電力損耗低，隨著2030年綠色可再生能源大型發(fā)電站的規(guī)?；G色氨的成本預(yù)計(jì)下降至400～600美元，2040年將進(jìn)一步下降至275～450美元。

四是兼容性突出。氨的燃燒符合船用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)要求，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，可用于氨燃料電池、氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等。氨具備替代燃料和傳統(tǒng)燃料混合的雙燃料技術(shù)方案可行性，為逐步采用氨作為船動(dòng)力燃料提供了有利條件。

五是航運(yùn)能源結(jié)構(gòu)中占比高。根據(jù)2050年全球航運(yùn)業(yè)在碳中和經(jīng)濟(jì)中的能源消耗結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，氨占比將達(dá)到60%，其次為生物能源20%、氫10%等。顯然，氨在未來(lái)碳中和能源結(jié)構(gòu)中將作為主要替代能源燃料發(fā)揮重要作用。

（三）行業(yè)布局：主要發(fā)達(dá)地區(qū)搶抓部署，氨動(dòng)力研發(fā)路徑逐漸清晰

世界各國(guó)普遍傾向氨燃料動(dòng)力研發(fā)，相關(guān)技術(shù)路線也正齊頭并進(jìn)，已經(jīng)啟動(dòng)零碳排放氨動(dòng)力船舶相應(yīng)的研發(fā)設(shè)計(jì)（見(jiàn)表2）。一是歐洲主導(dǎo)氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)，曼恩、瓦錫蘭等公司參與了全球多個(gè)氨燃料船舶研發(fā)項(xiàng)目，均計(jì)劃在2024年左右推出氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)；二是日本高度重視氨燃料產(chǎn)業(yè)鏈布局，計(jì)劃打造涵蓋船舶建造、設(shè)備研制、氨氣發(fā)電廠、燃料加注的全產(chǎn)業(yè)鏈；三是韓國(guó)注重標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定，韓國(guó)船級(jí)社發(fā)布氨燃料動(dòng)力船舶報(bào)告并已啟動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究，提出開(kāi)發(fā)氨燃料動(dòng)力船舶指南；四是我國(guó)聚焦船型研發(fā)設(shè)計(jì)，部分船型屬全球首創(chuàng)，2019年上海船舶研究設(shè)計(jì)院和大連船舶重工集團(tuán)在上海國(guó)際海事展覽會(huì)期間各發(fā)布了一款氨燃料船舶，江南造船為比利時(shí)船東推出氨燃料動(dòng)力中型液化氣體運(yùn)輸船（MGC）設(shè)計(jì)概念。

從式中可以得出，當(dāng)旋流器直徑增加時(shí)，其處理量成Q∝D2增加，礦漿向心流速減小，而由于分級(jí)粒度d∝D，則旋流器直徑越大分級(jí)粒度越大，所以大直徑旋流器可以提高分級(jí)下限，提高底流中粗粒級(jí)的含量?；诖耍瑳Q定將3338號(hào)旋流器組更換為大直徑水力旋流器。

表2 全球氨動(dòng)力船舶研發(fā)概況

（四）技術(shù)研發(fā)：全球處于發(fā)展探索階段，研發(fā)尚有較大提升空間

一是從全球氨動(dòng)力專(zhuān)利情況來(lái)看。一方面，全球氨燃料動(dòng)力專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量較少，中國(guó)、美國(guó)、日本位列全球前三。2010—2021年，全球氨燃料動(dòng)力領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量前五位地區(qū)和占比（相關(guān)數(shù)據(jù)是2021年10月10日以氨燃料、氨儲(chǔ)存、氨動(dòng)力、氨燃料電池、氨內(nèi)燃機(jī)為組合關(guān)鍵詞，通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利分析數(shù)據(jù)庫(kù)、Derwent Innovation專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)檢索所得。全球相關(guān)申請(qǐng)專(zhuān)利總數(shù)15434件，因?qū)＠_(kāi)有18

個(gè)月的滯后期，此處2020—2021年的數(shù)據(jù)僅供參考）分別為：中國(guó)3492件，占比23%；美國(guó)2698件，占比17%；日本2211件，占比14%；韓國(guó)896件，占比6%；德國(guó)808件，占比5%。另一方面，美國(guó)、德國(guó)、日本企業(yè)領(lǐng)跑氨燃料動(dòng)力領(lǐng)域，中國(guó)創(chuàng)新主體影響力有待加強(qiáng)。從TOP10專(zhuān)利權(quán)人所屬機(jī)構(gòu)類(lèi)型看，科研院所1家，企業(yè)9家。從地區(qū)來(lái)看，美國(guó)上榜機(jī)構(gòu)4家，德國(guó)3家，日本2家，中國(guó)1家。氨燃料動(dòng)力領(lǐng)域有著巨大的市場(chǎng)潛力，吸引著許多國(guó)際巨頭參與其中。

二是從中國(guó)氨動(dòng)力專(zhuān)利情況來(lái)看。一方面，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)主要集中在東部地區(qū)，蘇、京、遼、魯、粵、滬是全國(guó)氨燃料動(dòng)力領(lǐng)域研究中最具影響力的地區(qū)（見(jiàn)表3）。另一方面，高校院所是專(zhuān)利申請(qǐng)的主力軍，本土企業(yè)影響力不大。中國(guó)氨燃料動(dòng)力船領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量排名前十的專(zhuān)利申請(qǐng)人中，有5家企業(yè)（其中有4家外資企業(yè)）、4所高等學(xué)校、1家科研院所。

表3 中國(guó)氨動(dòng)力領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量

三是從江蘇氨動(dòng)力專(zhuān)利情況來(lái)看。一方面，江蘇申請(qǐng)數(shù)量全國(guó)領(lǐng)先，但與北京、遼寧、廣東等地區(qū)差距較小。2010—2020年，江蘇氨動(dòng)力專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量達(dá)198件，位列全國(guó)第一，呈平穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。另一方面，專(zhuān)利權(quán)人中高校占九成。氨燃料動(dòng)力領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量最多的前10位專(zhuān)利權(quán)人中，高校9所、企業(yè)1家，企業(yè)在氨燃料動(dòng)力領(lǐng)域活躍度不高，市場(chǎng)主體創(chuàng)新能力和影響力有待加強(qiáng)。

二、江蘇氨動(dòng)力船舶發(fā)展基礎(chǔ)分析

隨著“一帶一路”倡議加速推進(jìn)，江蘇海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐明顯加快，具有代表性的船舶制造業(yè)發(fā)展迅猛。江蘇船舶業(yè)擁有雄厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和科技資源支撐，已部署一批雙燃料動(dòng)力船，氨動(dòng)力船舶的創(chuàng)新發(fā)展條件已基本成熟。

（一）具有較為清晰的頂層設(shè)計(jì)

江蘇先后出臺(tái)一系列政策，積極推動(dòng)綠色船舶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如：2019年出臺(tái)了全國(guó)首部促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地方性法規(guī)《江蘇省海洋經(jīng)濟(jì)促進(jìn)條例》，明確加強(qiáng)綠色環(huán)保船舶、高技術(shù)船舶等技術(shù)突破，推進(jìn)全省海洋科技創(chuàng)新；2020年發(fā)布了《交通強(qiáng)國(guó)江蘇方案》，提出實(shí)施綠色船舶發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)。2022年制定了《江蘇省“十四五”船舶與海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出實(shí)施高技術(shù)船舶產(chǎn)業(yè)鏈卓越提升工程，創(chuàng)建“內(nèi)河船舶綠色智能創(chuàng)新發(fā)展示范區(qū)”。

（二）建有較強(qiáng)的科研創(chuàng)新平臺(tái)

江蘇已經(jīng)形成了一批綠色船舶研發(fā)平臺(tái)載體，為綠色船舶科技創(chuàng)新提供了基礎(chǔ)條件。已擁有江蘇省綠色船舶技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、江蘇省船舶先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；南通建成5個(gè)國(guó)家級(jí)海洋裝備工程技術(shù)研究中心，連云港與中船重工等30多家國(guó)內(nèi)知名科研單位長(zhǎng)期合作，泰州是全國(guó)規(guī)模最大、配套最完善的民營(yíng)造船基地，揚(yáng)州擁有3個(gè)重點(diǎn)船舶工業(yè)園區(qū)；擁有江蘇科技大學(xué)、江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限公司等一批高校院所。

（三）擁有千億級(jí)船舶工業(yè)集群

據(jù)國(guó)際船舶網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)江蘇連續(xù)11年位居全國(guó)第一造船大省，現(xiàn)有造船企業(yè)近4000家，其中規(guī)模以上船舶工業(yè)企業(yè)420多家。2019年，全省造船完工量1801.7萬(wàn)載重噸，占全國(guó)份額的49.1%，實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售1180.9億元，同比增長(zhǎng)17.4%，已形成千億級(jí)造船產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)江蘇省自然資源廳統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，江蘇海洋工程裝備制造業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，海洋工程裝備制造業(yè)總體位居全國(guó)前列，產(chǎn)量約占全國(guó)的1/3、世界的1/10。

（四）保有氫動(dòng)力產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)

江蘇氫動(dòng)力產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步成熟，《江蘇省氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)規(guī)劃》指出，江蘇擁有一批優(yōu)勢(shì)氫能骨干企業(yè)，已初步具有涵蓋氫氣制備和儲(chǔ)運(yùn)、電池系統(tǒng)、加氫站建設(shè)運(yùn)營(yíng)等較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。如神華如皋加氫站是國(guó)內(nèi)首個(gè)審批流程全閉環(huán)、35/70MPa雙加氫口、符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)加氫站；安思卓新能源專(zhuān)業(yè)從事制氫、加氫設(shè)備生產(chǎn)，具備儲(chǔ)氫、加氫一體機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)；百應(yīng)能源專(zhuān)業(yè)從事氫燃料電池的研發(fā)與生產(chǎn)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、船舶等領(lǐng)域，如皋市已基本形成“五位一體”的氫能產(chǎn)業(yè)鏈?；诎迸c氫的相似燃燒特性，江蘇氫能技術(shù)的進(jìn)步為氨動(dòng)力研發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)。

三、江蘇氨動(dòng)力船舶創(chuàng)新面臨的問(wèn)題

（一）氨動(dòng)力領(lǐng)域布局亟待拓展

從布局來(lái)看，歐洲、日本、韓國(guó)等國(guó)家早已開(kāi)展了氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、氨運(yùn)輸及加注、氨燃料電池等產(chǎn)業(yè)鏈布局。上海、大連已經(jīng)聯(lián)合國(guó)外船企推出氨燃料船舶設(shè)計(jì)。江蘇作為造船大省，僅在LNG（液化天然氣）動(dòng)力船上開(kāi)展了示范，零碳氨動(dòng)力船舶研發(fā)及全產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)劃布局有待于加快完善。在研發(fā)方向上，江蘇對(duì)零碳排放標(biāo)準(zhǔn)的氨動(dòng)力燃料船舶相關(guān)的研發(fā)不夠清晰，缺乏類(lèi)似歐洲氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)、日本氨燃料產(chǎn)業(yè)鏈布局、韓國(guó)氨燃料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等精準(zhǔn)定位；在專(zhuān)項(xiàng)資金方面，與較早設(shè)立海洋產(chǎn)業(yè)基金的山東、廣東、浙江等省相比，江蘇對(duì)社會(huì)資本投入零碳排船舶研發(fā)的引導(dǎo)作用有待加強(qiáng)，氨燃料動(dòng)力船舶及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的專(zhuān)項(xiàng)引導(dǎo)資金有待落實(shí)完善。

（二）氨動(dòng)力關(guān)鍵技術(shù)供給不足

從專(zhuān)利數(shù)量來(lái)看，國(guó)內(nèi)外氨動(dòng)力相關(guān)研究普遍較少，尚且處于探索階段，相關(guān)技術(shù)并未成熟，距離商業(yè)化、市場(chǎng)化還有很大空間。從核心技術(shù)來(lái)看，江蘇海洋科技核心技術(shù)自給率不高，海工裝備和船舶制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模已穩(wěn)居全國(guó)第一、世界前列，但核心技術(shù)受制于人，大型豪華游輪、LNG（液化天然氣）運(yùn)輸船、雙燃料動(dòng)力船、超大型海工配套關(guān)鍵裝備等與國(guó)外技術(shù)差距較大，高技術(shù)船舶主要核心零部件和關(guān)鍵配套設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口。

（三）優(yōu)勢(shì)創(chuàng)新資源集聚度不高

從創(chuàng)新平臺(tái)來(lái)看，江蘇海洋科研機(jī)構(gòu)數(shù)量不足全國(guó)的1/10，在沿海省市中位列第十，船舶及海洋工程相關(guān)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室均為省級(jí)，尚無(wú)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，科研平臺(tái)總體數(shù)量較少且層級(jí)有限，尚未形成高端創(chuàng)新平臺(tái)引培船舶與海洋工程相關(guān)高端人才的局面。從專(zhuān)業(yè)人才來(lái)看，江蘇將面臨儲(chǔ)備人才不足的局面。江蘇海洋大學(xué)涉海學(xué)科建設(shè)仍處于起步階段，在我國(guó)大陸6所海洋大學(xué)排名中僅位列第五位。第四輪學(xué)科評(píng)估中江蘇僅江蘇科技大學(xué)1家船舶與海洋工程學(xué)科評(píng)為C類(lèi)。

四、對(duì)策建議

江蘇發(fā)展零碳氨動(dòng)力船舶既順應(yīng)趨勢(shì)，亦有現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。在今后一段時(shí)期內(nèi)，江蘇應(yīng)多措并舉，將其納入產(chǎn)業(yè)鏈培育中去，從四個(gè)方面系統(tǒng)化推動(dòng)該項(xiàng)工作。

（一）面向雙碳目標(biāo)，全方位強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)

一是科學(xué)布局，高位統(tǒng)籌。應(yīng)圍繞低碳減排，將船舶制造、航運(yùn)物流等領(lǐng)域的減排相關(guān)技術(shù)列入江蘇船舶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要布局中，統(tǒng)籌研究綠色船舶產(chǎn)業(yè)總體部署、氨的研發(fā)方向、應(yīng)用、儲(chǔ)存、政策協(xié)同等重要事項(xiàng)。二是系統(tǒng)規(guī)劃，有效推進(jìn)。結(jié)合江蘇實(shí)際情況和相關(guān)技術(shù)成熟度編制零碳船舶發(fā)展規(guī)劃，明確階段性目標(biāo)，出臺(tái)零碳氨動(dòng)力船舶研發(fā)的全周期支持政策，構(gòu)建氨動(dòng)力船舶技術(shù)研發(fā)促進(jìn)機(jī)制，確保研發(fā)與計(jì)劃同步。

（二）面向海洋科技，攻關(guān)氨動(dòng)力關(guān)鍵技術(shù)

一是打造國(guó)家級(jí)綠色船舶科技創(chuàng)新平臺(tái)。依托省級(jí)涉海相關(guān)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和高校的現(xiàn)有資源，推進(jìn)創(chuàng)新資源共享和整合，組建綠色船舶技術(shù)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室，梳理共性技術(shù)資源和“卡脖子”技術(shù)，集中攻關(guān)氨燃料動(dòng)力關(guān)鍵技術(shù)和成果應(yīng)用問(wèn)題。二是支持氨動(dòng)力產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)合作。打造內(nèi)河及海洋氨動(dòng)力船舶建造、物流、發(fā)電、燃料加注供應(yīng)等不限于船舶制造的全產(chǎn)業(yè)鏈。支持產(chǎn)業(yè)間及產(chǎn)業(yè)鏈上下游的技術(shù)合作與交流，支持氨在多領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。

（三）面向航運(yùn)市場(chǎng)，搶占零碳船舶競(jìng)爭(zhēng)高地

一是加緊制定氨動(dòng)力船舶標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。依托船級(jí)社、科研平臺(tái)、船企，推進(jìn)制定符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的氨動(dòng)力船舶標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。借鑒韓國(guó)船級(jí)社做法，制定開(kāi)發(fā)氨燃料動(dòng)力船舶指南。二是打造江蘇氨動(dòng)力船舶品牌。出臺(tái)綠色船舶品牌再造計(jì)劃，確保研發(fā)創(chuàng)新與品牌打造同時(shí)發(fā)力，重點(diǎn)培育綠色船舶制造龍頭企業(yè)，在市場(chǎng)需求初期加快形成一批具有自主創(chuàng)新能力、品牌知名度達(dá)到世界水平的氨動(dòng)力船舶制造技術(shù)領(lǐng)軍企業(yè)。

（四）面向研發(fā)需求，加強(qiáng)人才創(chuàng)新有力支撐

一是精準(zhǔn)化聚焦人才。圍繞氨燃料動(dòng)力船舶領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)需求，重點(diǎn)引進(jìn)國(guó)內(nèi)外海洋科技前沿、勇于創(chuàng)新的技術(shù)帶頭人以及能夠組織重大科技攻關(guān)項(xiàng)目的專(zhuān)家。利用在蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科資源，重點(diǎn)培養(yǎng)該領(lǐng)域青年人才，自然科學(xué)基金向該領(lǐng)域科技人才傾斜，加強(qiáng)并重視對(duì)氨動(dòng)力基礎(chǔ)研究的人才集聚。二是優(yōu)化人才引培方式。探索創(chuàng)新人才引培方式，利用“揭榜掛帥”“賽馬制”等新型項(xiàng)目組織方式，系統(tǒng)挖掘、培育氨動(dòng)力船舶領(lǐng)域高層次人才；加強(qiáng)交流合作，積極與國(guó)際一流獵頭機(jī)構(gòu)、知名船企、科研機(jī)構(gòu)等建立長(zhǎng)效溝通機(jī)制，借力第三方組織開(kāi)展氨燃料動(dòng)力相關(guān)人才招引工作。