世界首艘千噸級(jí)純電池推動(dòng)載重船舶在廣州整體吊裝下水
世界首艘2000噸級(jí)新能源電動(dòng)船，總長(zhǎng)70.5米，型寬13.9米，型深4.5米，設(shè)計(jì)吃水3.4米。船上安裝有重達(dá)26噸的超級(jí)電容+超大功率的鋰電池。滿載條件下，航速可達(dá)12.8公里/小時(shí)，續(xù)航力80公里。
新能源電動(dòng)船添重量級(jí)新軍。去年11月，世界第一艘千噸級(jí)純電池推動(dòng)載重船舶在廣州整體吊裝下水，填補(bǔ)了世界同噸位內(nèi)河雙電驅(qū)動(dòng)散貨船的空白。科技日?qǐng)?bào)記者近日從廣州發(fā)展瑞華新能源電動(dòng)船有限公司獲悉，該電動(dòng)船近日在珠江水道沙角在龍穴水域完成了試航，順利完成了各項(xiàng)試驗(yàn)，現(xiàn)正進(jìn)行涂裝等收尾工作，預(yù)計(jì)春節(jié)后即可投入內(nèi)河煤炭運(yùn)輸航線。
同時(shí)該公司還在做進(jìn)一步研究試驗(yàn)，開(kāi)發(fā)不同種類(lèi)的船型和更大噸位的電動(dòng)船。
此艘“中國(guó)造”的純電動(dòng)貨船有何技術(shù)創(chuàng)新之處?它的出現(xiàn)是否表明著未來(lái)貨船的發(fā)展形態(tài)呢?
填補(bǔ)世界同噸位空白
這艘由廣州發(fā)展瑞華新能源電動(dòng)船有限公司投資研發(fā)的世界首艘2000噸級(jí)新能源電動(dòng)船總長(zhǎng)70.5米，型寬13.9米，型深4.5米，設(shè)計(jì)吃水3.4米。
該船突破普通運(yùn)輸船舶使用燃油、燃?xì)庾鳛閯?dòng)力的局限，采用高性能鋰電池作為全船的動(dòng)力源。船上安裝有重達(dá)26噸的超級(jí)電容+超大功率的鋰電池，整船電池容量約為2400千瓦/時(shí)，相當(dāng)于約30—50臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)電池容量。船舶在滿載條件下，航速最高可達(dá)12.8公里/小時(shí)，續(xù)航力可達(dá)80公里。
“本船充電時(shí)間僅需2.5小時(shí)，完成整船貨物裝卸時(shí)間大約也是2小時(shí)左右。當(dāng)它停靠碼頭裝卸貨物時(shí)，可同步充電，充電過(guò)程不耽誤船舶工作。”該公司總經(jīng)理嚴(yán)曉軍說(shuō)。
此船在航行全程不消耗燃油，碳、硫等廢氣污染物及PM2.5顆粒實(shí)現(xiàn)零排放，入級(jí)中國(guó)船級(jí)社并達(dá)到《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》綠色船舶Ⅲ最高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將來(lái)可推廣到內(nèi)河的各種船型上，包括散貨船、集裝箱船、觀光旅游船、客輪、交通輪、渡輪等。
該船建成填補(bǔ)了世界同噸位內(nèi)河雙電驅(qū)動(dòng)散貨船的空白，在研發(fā)過(guò)程中也形成了多項(xiàng)電動(dòng)船專(zhuān)利技術(shù)。
據(jù)船舶設(shè)計(jì)方杭州現(xiàn)代設(shè)計(jì)公司黃佳林董事長(zhǎng)介紹，該船擁有“五個(gè)第一”：
世界上第一艘全部采用鋰電池為動(dòng)力;
世界第一艘采用直翼舵槳為推進(jìn)系統(tǒng)，與以螺旋槳為推進(jìn)的傳統(tǒng)內(nèi)河船舶相比，推進(jìn)效率更高;
國(guó)內(nèi)第一艘采用新型輕型移動(dòng)式貨艙蓋，以及國(guó)內(nèi)第一艘采用封閉式卸煤輸送系統(tǒng)的自卸式運(yùn)煤船，分別解決了運(yùn)煤船運(yùn)輸、卸煤過(guò)程中煤粉塵污染環(huán)境的問(wèn)題;
國(guó)內(nèi)第一艘具有綠色Ⅲ標(biāo)志的內(nèi)河大型運(yùn)煤船，綠色Ⅲ是綠色船舶的最高等級(jí)，該電動(dòng)船創(chuàng)下了內(nèi)河船舶拿到此指標(biāo)的先例。
“‘五個(gè)第一’，更多是強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，對(duì)內(nèi)河水路運(yùn)輸散貨船的技術(shù)革命，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)河船舶的綠色節(jié)能環(huán)保，踐行新發(fā)展理念。”嚴(yán)曉軍說(shuō)。
攻克電池技術(shù)難題
世界首創(chuàng)背后有艱辛。該船在設(shè)計(jì)上突破大容量新能源電動(dòng)船舶設(shè)計(jì)、岸電接駁及快速充電系統(tǒng)的成套技術(shù)難點(diǎn)，其雙電管理系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)性能優(yōu)異，能量回收高效，船舶動(dòng)力強(qiáng)勁。
“為了這個(gè)技術(shù)，研發(fā)過(guò)程團(tuán)隊(duì)攻克了很多難關(guān)。”嚴(yán)曉軍表示，以電池為動(dòng)力的千噸級(jí)的純電動(dòng)船屬于世界首創(chuàng)，尚沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)管理規(guī)范。中國(guó)船級(jí)社武漢規(guī)范研究所一邊制訂規(guī)范報(bào)上級(jí)部門(mén)及時(shí)形成標(biāo)準(zhǔn)，一邊抓緊電動(dòng)船的設(shè)計(jì)圖紙，逐個(gè)解決技術(shù)難題。
挑戰(zhàn)最大的是大容量、超大數(shù)量的單體電池如何應(yīng)用到大噸位的船舶上。電動(dòng)船的電池管理系統(tǒng)以及船舶推動(dòng)設(shè)備的控制系統(tǒng)要求特別高。團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究，在500噸的舊散貨船上不斷試驗(yàn)，形成了比較完善的電動(dòng)船動(dòng)力管理系統(tǒng)。所有這些，為今天這艘2000噸級(jí)的新能源電動(dòng)船的成功研制奠定了基礎(chǔ)。
“純電動(dòng)船能否實(shí)現(xiàn)取決于電池關(guān)鍵技術(shù)能否取得突破。一般電池體積大且重，如果整艘船裝滿電池，沒(méi)有裝貨的空間，不現(xiàn)實(shí)。電池量少，又無(wú)法跑遠(yuǎn)。十多年前業(yè)界已有人開(kāi)始研發(fā)電動(dòng)船，但苦于無(wú)法解決電池問(wèn)題而擱淺。”華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院船舶與海洋工程系吳家鳴教授說(shuō)，此艘純電動(dòng)船的出現(xiàn)在于電池技術(shù)取得重大突破，雖然重26噸，但相比傳統(tǒng)電池量已減少一大半。
引領(lǐng)船舶環(huán)保運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展
“綠色船舶是船舶業(yè)發(fā)展的主流方向，純電動(dòng)船正是在此背景下所催生的。”吳家鳴說(shuō)，面對(duì)航運(yùn)業(yè)節(jié)能減排日益增長(zhǎng)的壓力，很多國(guó)家港口已實(shí)施嚴(yán)格的船舶排放標(biāo)準(zhǔn)，如果不達(dá)標(biāo)，船只根本無(wú)法靠岸，倒逼了船舶制造往此方向努力。
他表示，控制二氧化碳排放一直是航運(yùn)界關(guān)注的焦點(diǎn)，國(guó)際海事組織設(shè)立的船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)，就是要在船舶設(shè)計(jì)階段提高船舶運(yùn)輸量并通過(guò)各種手段降低二氧化碳、氮氧化物、硫化物的排放量。2013年以后開(kāi)工的400總噸以上新造船必須進(jìn)行該指數(shù)計(jì)算。“這只是一個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)，鼓勵(lì)船舶設(shè)計(jì)單位、造船廠、設(shè)備制造廠采取各種措施來(lái)改進(jìn)船舶能效，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和革新，而與船舶的運(yùn)營(yíng)情況無(wú)關(guān)。”
迫于環(huán)境保護(hù)壓力， 船舶新能源化勢(shì)在必行，內(nèi)河航運(yùn)船舶電動(dòng)化就是探索方向之一，特別是電動(dòng)船、雙燃料動(dòng)力船，可大量減少排放氮氧化物、硫化物。吳家鳴表示，目前由于充電的限制，該船主要是在煤碼頭和電廠之間實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”運(yùn)輸，暫時(shí)無(wú)法出遠(yuǎn)海航行。但其邁出了綠色船舶設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，將引領(lǐng)內(nèi)河船舶環(huán)保運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展。
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