目前國內(nèi)應用較多的是鋰電池船、燃料電池船、太陽能推進船和柴油(天然氣)混動船等。未來將在能源利用效率、供電設備布局、設備可靠性和綜合能源管理系統(tǒng)等方面向多能源形式綜合利用的方向發(fā)展。
在國內(nèi),純電動船舶的市場份額逐年上升,混合動力船舶仍是市場主力。2017 年 1月,“浙湖州貨 1625”交付,供能裝置由原來的柴油機模組改為鋰電池 + 超級電容模組。 2017 年 5 月,浙漁科 2 號科考船交付,這艘船是柴電混合動力船舶,可根據(jù)任務航程不同切換3種推進模式,最大航速 13.6 kn。2019 年 1 月,采用鋰電池 + 超級電容為動力的純電動自卸船河豚號如期交付,載重2000t,采 用160 kW 雙推進器推動,排放標準滿足CCS中國船級社制定的《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》。2019 年 11 月,中國第一艘大型純電動商旅客船君旅號從武漢關碼頭緩緩駛出。該船采用億緯鋰能配套的磷酸鐵鋰電池,相比同尺度燃油動力船舶,每年可省燃油近百噸。在岸基快充技術加持下,晚上充電 4~5 h 就可以滿足白天 8 h 的續(xù)航需求,同時行駛過程中全船平均噪聲預估值為54 dB,達到內(nèi)河綠色船舶 3 級。君旅號的投入使用標志我國掌握了建造純電動船舶的關鍵技術,隨著相關技術設備的不斷改良升級,船舶性能將得到進一步提升。
像CCS中國船級社對鋰電池船級社認證已經(jīng)有明確的規(guī)范要求,需要對電芯、電池組、BMS系統(tǒng)進行型式認可證書。
(1)發(fā)展船舶智能技術新能源技術與智能技術的融合是未來船舶發(fā)展的必然趨勢。船舶通過搭載基于“5G+”、大數(shù)據(jù)、云計算等技術的信息系統(tǒng),可對航行時的各項參數(shù)進行收集、分析和預測,進而對數(shù)字化減排、航速優(yōu)化、電力調(diào)控等系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)參考,以提高船舶的整體效能。經(jīng)實踐檢驗,新型動力電池船舶搭載智能技術的可靠性較高,是未來發(fā)展智能化船舶的主陣地。
(2)設計能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)(Power Management System , PMS)
是船舶基于航道通航環(huán)境、水文條件、氣象條件和設備動力等綜合情況分析而對全船電能統(tǒng)一調(diào)度、管理和控制的新型系統(tǒng)。未來新能源船將會實現(xiàn)多能源綜合應用的發(fā)展模式,精準調(diào)度以實現(xiàn)能量的優(yōu)化配置顯得十分重要。因此,針對船舶能量調(diào)度問題,建議加大船舶能量管理系統(tǒng)、智能算法決策系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、航行仿真模擬系統(tǒng)等高技術系統(tǒng)研究力度, 繼而實現(xiàn)船舶能量精準調(diào)度。
(3)合理規(guī)劃船舶空間
傳統(tǒng)動力船舶均配備主輔機供給全船用電,空間占用大、機器笨重且維修難度高。新能源船舶可將傳統(tǒng)動力設備替代為能源轉(zhuǎn)換和儲能設備,由電池直接驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動,減少中間環(huán)節(jié)的能量損耗。由于新能源船舶的空間要求較多,因此特別需要重新設計船艙設備總體布局,以提高空間利用率,使其能搭載更多先進設備,同時為船舶未來升級換代預置空間。