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    我國船用氫燃料電池推進技術的發展思路與建議

    發布日期: 2020-02-19
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    船舶是為航運業、海洋開發及國防建設提供技術裝備的綜合性產業,對鋼鐵、石化、紡織等重點產業發展和擴大出口具有較強的帶動作用,是國家實施海洋強國和制造強國戰略的重要支撐。

    而《中國制造 2025》更是已將高技術船舶列為重點發展領域之一。

    船舶的傳統動力推進裝置,如柴油機、蒸汽輪機、燃氣輪機等,通過消耗柴油來產生動力,存在如下主要問題:

    • 燃料能量轉換效率低(約35%); 

    • 柴油機的振動噪聲等級高,極大降低了船舶的舒適度;

    • 燃料燃燒產生大量溫室氣體、氮氧化物、硫氧 化物和顆粒物,造成嚴重的生態環境污染;

    • 化石能源是非可再生能源,而且現有的化石能源儲量有限, 不能支撐人類的持久發展 。

    因此,研究清潔、高效、可持續發展的新能源動力推進技術已經成為綠色船舶的重要發展方向。

    氫燃料電池是21世紀綠色動力能源技術制高點,是一種將自身攜帶氫燃料與氧化劑中的化學能經電化學反應直接轉化為電能的發電裝置,具有能量轉化效率高、能量密度高、振動噪聲低和*等優點。

    此外,氫是可再生能源,可通過太陽能、風能等綠色能源制氫獲得。因此,氫燃料電池推進技術在船舶上應用可實現能源高效、*和船舶舒適度提升,是綠色船舶的理想動力推進裝置,適應綠色船舶市場需求。

    我國船用氫燃料電池推進技術的應用現狀

    氫燃料電池推進技術可作為推進動力和輔助動力裝置,應用于內河、內湖和近海的游船和游艇,滿足該類型船舶對節能減排、綠色環保和提升船舶舒適度的需求。

    氫燃料電池推進技術作為推進動力和輔助動力裝置,應用于科考船,滿足該類型船舶對噪聲振動及廢氣排放的需求。

    氫燃料電池推進技術作為輔助動力裝置,應用于頻繁進出港口的散貨船和客船,滿足該類型船舶對降低港口環境保護的需求。

    近年來,車用氫燃料電池技術及其配套設施投入不斷加大,上海汽車集團股份有限公司、上汽大通汽車有限公司、鄭州宇通集團有限公等國內車企先后推出各型號燃料電池作為發動機的新能源汽車。

    目前,中國船舶重工集團第七一二研究所通過承擔科學技術部新能源汽車重點專項“快速動態響應燃料電池發動機研發”,已攻克30kW級物流車用燃料電池發動機的工程化核心技術。

    總體而言,在車用領域,氫燃料電池系統的開發和應用已具備較好的技術基礎與投資環境。相比而言,國內船用氫燃料電池推進技術研究工作剛起步。

    國內對船用氫燃料電池推進技術的規范研究工作主要集中在中國船級社(CCS)。201712月,CCS的《船舶應用替代燃料指南》第2篇燃料電池推進系統中規定了燃料電池船舶的各項設計與檢驗要求。

    國內對船用氫燃料電池推進技術的工程化研究工作主要集中在中國船舶重工集團第七一二研究所,在氫燃料電池電堆、氫源技術、控制與能量管理、系統集成等方面取得關鍵技術突破。

    此外,中國船舶重工集團第七一二研究所在電力推進系統方面,承擔了工業和信息化部“船舶綜合電力推進技術”和“船舶綜合電力推進系統工程化技術研究”項目、科學技術部“船用電力推進系統”項目等。

    目前,正在承擔*艘300客位全電動客船研制項目,采用高性能鋰電池作為全船動力推進裝置,后續將采用氫燃料電池替換鋰電池作為全船動力裝置,是國內*推出的“*”“環境友好”綠色動力客船。

    雖然,近年來我國船用氫燃料電池推進技術取得了長足的進步,但與*國家相比仍存在差距:

    • 船用氫燃料電池推進裝置的戰略與目標亟待確立;

    • 氫燃料電池船舶領域法規規范研究不足;

    • 船用氫燃料電池推進技術工程化的部分關鍵技術有待突破;

    • 船用氫燃料電池配套基礎設施建設缺乏。

    我國船用氫燃料電池推進技術的發展思路與建議

    加強統籌規劃,建立國家推動機制

    明確氫燃料電池船舶的發展思路和技術路線,制定國家發展氫燃料電池推進裝置的戰略與目標。

    根據戰略定位與發展目標制定船用氫燃料電池推進技術發展政策與統籌規劃,建立國家推動機制。

    引導行業、企業,科研院所、高校及各地方政府的發展方向,加強組織管理,實現資源共享,減少資源、投資的浪費。

    加大對關鍵核心技術的研發力度

    加大國家及各級地方政府科研投入,重點加強對船用氫燃料電池推進技術工程化的關鍵核心技術研發:

    • 高效率、高可靠和長壽命的氫燃料電池電堆船用化技術;

    • 高安全性、高儲氫密度、高存儲釋放可逆、補給便捷的船用氫源技術;

    • 高緊湊、智能化的大功率氫燃料電池系統集成技術。

    此外,在以企業自主創新為核心的基礎上,強化產學研合作,整合行業的優勢技術資源和產業鏈資源,打造技術yi流的研發團隊和技術人才,提高自主創新能力。

    建立燃料電池船舶法規規范

    以國家相關規定為準繩,聯he國家海事局相關部門,重點開展儲氫設備上船的合規性分析研究、船用氫源及氫燃料電池推進技術的安全性分析研究和氫燃料電池船舶風險評估規范研究,逐步建立和完善氫燃料電池船舶法規規范。

    推廣市場應用進程

    以生態優先綠色發展為,實現內河–近海–遠洋的逐步示范推廣。

    在示范運行中,對裝置可靠性、安全性、環境適應性等進行系統考核,推廣自主研發的裝置,加快氫燃料存儲、補給配套設施建設。

    同時,為在全國范圍的示范積累經驗,盡快推動船用氫燃料電池推進技術向產業化方向邁進。

    開展合作,推進我國技術核心競爭力

    圍繞船用氫燃料電池推進裝置技術戰略定位與發展目標,積極開展和各相關機構、組織、企業的合作,積極開展雙邊或多邊國家政府間的合作。

    全面提升科技合作的質量,增強我國在船用氫燃料電池推進裝置的科技創新能力和核心競爭力。

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