“三峽氫舟1”號在長江葛洲壩水域巡航。王 耿攝
國網(wǎng)宜昌供電公司岸電運維人員為靠泊船舶接通岸電。鄭家裕攝
宜昌市秭歸縣綠色智能船舶產(chǎn)業(yè)園船用動力電池包生產(chǎn)線一角。王 罡攝
引 子
探索清潔岸電建設(shè),治理??看笆褂貌裼桶l(fā)電帶來的空氣、噪聲等污染;從全球載電量最大的純電動游輪到我國首艘氫燃料電池動力示范船,一批新能源和清潔能源船舶在此建造、下水……近年來,湖北宜昌船舶綠色發(fā)展成效引人注目。
位于長江中上游接合部的宜昌市,是三峽工程和葛洲壩水利樞紐所在地,每年約6萬艘次船舶在此通行待閘,船舶污染防治是必答題。
習(xí)近平總書記2018年4月在湖北宜昌考察時強(qiáng)調(diào),要堅持把修復(fù)長江生態(tài)環(huán)境擺在推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展工作的重要位置,共抓大保護(hù),不搞大開發(fā)。
中共中央、國務(wù)院2021年9月印發(fā)的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》提出:“在京津冀協(xié)同發(fā)展、長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)、長三角一體化發(fā)展、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展等區(qū)域重大戰(zhàn)略實施中,強(qiáng)化綠色低碳發(fā)展導(dǎo)向和任務(wù)要求?!蓖?0月,國務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動方案》,其中提出:“加快老舊船舶更新改造,發(fā)展電動、液化天然氣動力船舶,深入推進(jìn)船舶靠港使用岸電,因地制宜開展沿海、內(nèi)河綠色智能船舶示范應(yīng)用?!?/p>
推動岸電設(shè)施常態(tài)化使用,鼓勵電動、氫能等新能源和清潔能源船舶研發(fā)應(yīng)用,宜昌深入推進(jìn)“電化長江”“氫化長江”,著力構(gòu)建清潔低碳的港口、船舶用能體系。如今在宜昌,綠色岸電成為船舶待閘期間動力的主要來源,綠色智能船舶產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。
記者近日赴宜昌調(diào)研,看長江黃金水道如何揚起綠色船舶風(fēng)帆。
推廣清潔岸電
長江宜昌段累計為3萬余艘次船舶提供岸電服務(wù),總電量逾3000萬千瓦時
錨地,待閘船舶的補給站,船員的臨時生活區(qū)。
位于長江西陵峽上游的沙灣錨地,“親河1038”號散貨船正排隊停泊,等待通過三峽船閘。
走近看,貨船中部伸出一根電纜,連接到船上一個名為“船電寶”的立方體。兩三天待閘時間里,船上9名船員的生活用電全部由這個設(shè)備提供。
“親河1038”號固定行駛在重慶至江蘇航線,通常每90天過一次閘,錨泊時間較長。船長劉建強(qiáng)介紹,“船電寶”就像一個船載充電寶,通過岸電設(shè)施充電,充滿后能儲存電量約200千瓦時。
“這比柴油發(fā)電強(qiáng)多了。”劉建強(qiáng)說,“不僅用電成本降低了1/3,又沒了廢氣、噪聲污染,還能優(yōu)先過閘,一舉多得?!?/p>
這個多贏之舉得來不易。
“過去,船上全靠柴油發(fā)電,大量船舶??看l期間造成燃油污染,并且有害氣體排放多、發(fā)電費用高、運行噪聲大?!眹W(wǎng)宜昌供電公司岸電運維服務(wù)負(fù)責(zé)人李興衡介紹。
2015年4月,宜昌在沙灣錨地先行先試建設(shè)自助式接電箱等,實現(xiàn)長江岸電設(shè)施從無到有的突破。
2018年6月,國家電網(wǎng)有限公司會同交通運輸部、財政部、國家能源局、湖北省政府、中國長江三峽集團(tuán)有限公司等建立政企合力的協(xié)同工作機(jī)制,重點建設(shè)三峽壩區(qū)岸電實驗區(qū),推進(jìn)長江流域岸電設(shè)施全覆蓋。
探路先行,挑戰(zhàn)不少。
三峽壩區(qū),豐枯水期水位相差幾十米,船若泊在江心錨地,與岸上供電設(shè)施有距離?!盀榻鉀Q‘高低’和‘遠(yuǎn)近’問題,我們創(chuàng)新研發(fā)了10千伏電纜收放技術(shù)和充電躉船,能隨水位變化自動收放纜線,或行駛到江心為船舶供電?!崩钆d衡介紹,公司還建成岸電云網(wǎng)服務(wù)平臺,為船舶提供統(tǒng)一結(jié)算、移動支付等便捷服務(wù)。
近年來,針對三峽壩區(qū)復(fù)雜的水文條件,宜昌創(chuàng)新推出靠岸固定式、靠岸浮動式、離岸固定式、離岸浮動式等岸電供電模式。國網(wǎng)宜昌供電公司突破18項關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)14款專用設(shè)備,以滿足不同船舶的岸電需求。
推廣岸電的激勵措施不斷完善。2021年7月,交通運輸部、國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家電網(wǎng)有限公司聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)長江經(jīng)濟(jì)帶船舶靠港使用岸電的通知》,提出“推進(jìn)現(xiàn)有船舶受電設(shè)施改造”?!坝H河1038”號便在這一年完成岸電受電設(shè)施改造,獲得改造補貼9.43萬元。
長江三峽通航管理局也積極引導(dǎo)過閘船舶實施受電設(shè)施改造?!巴ㄟ^誠信積分獎勵等方式,鼓勵具備岸電使用條件且停泊超過兩小時的船舶使用岸電。同時,對所有過閘船舶的生活污水直排閥實行鉛封,加大船舶防污染監(jiān)督執(zhí)法力度。”長江三峽通航管理局相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹。
至2019年底,長江宜昌段實現(xiàn)港口岸電全覆蓋。當(dāng)年4月,三峽壩區(qū)岸電實驗區(qū)建設(shè)暨長江沿線港口岸電全覆蓋建設(shè)推進(jìn)會在宜昌召開,這里的岸電建設(shè)經(jīng)驗被國家發(fā)展改革委等部門向長江全流域推廣。
截至今年3月底,長江宜昌段累計為3萬余艘次船舶提供岸電服務(wù),總電量逾3000萬千瓦時,相當(dāng)于替代燃油消耗8627噸,減少有害氣體排放2.7萬余噸。
“我們將繼續(xù)推進(jìn)長江宜昌段岸電設(shè)施提檔升級,助力建設(shè)港口岸電示范基地,保障‘船到電通’?!崩钆d衡說。
拓展應(yīng)用場景
圍繞旅游觀光船等多場景發(fā)力,加快推動全域船舶綠色化
夜幕低垂,船長陳國海站在駕駛臺前扭動控制器,停泊在宜昌港三峽游客中心碼頭的“長江三峽1”號游輪緩緩開行。游客們憑欄遠(yuǎn)眺,欣賞江上美景。
2022年3月首航以來,這艘全球載電量最大的純電動游輪累計用電213.8萬千瓦時,對比同型燃油動力船,相當(dāng)于節(jié)省燃油491.8噸,減少二氧化碳等溫室氣體排放量1538.5噸。
能駕駛這艘科技感十足的船舶,是陳國海以前完全想不到的。他在長江邊長大,一家三代都靠船生活。祖父那輩,搖櫓、撐篙運貨;到了父親那輩,開上柴油機(jī)貨船;長大后,他跟著父親學(xué)開船?!澳菚r,我們是聞著柴油味兒‘下飯’的。”陳國海說,跟傳統(tǒng)動力船打了20多年交道,他不得不練就了一副大嗓門,“發(fā)動機(jī)聲音太吵,就算挨近了講話也聽不清。”
現(xiàn)在,電動船不僅綠色環(huán)保,性能也比過去強(qiáng)大?!耙话愕膬?nèi)河船舶采用雙槳雙舵推進(jìn)系統(tǒng),最大舵角只有30多度。我們游輪采用360度全回轉(zhuǎn)舵槳,可以實現(xiàn)原地掉頭和橫向平移?!标悋R贿吔榻B一邊輕松駕駛。純電力推進(jìn)系統(tǒng)讓船行駛更靈活,幾乎感覺不到震動。
論在江面航行的穩(wěn)定性,氫能源船舶更勝一籌。登上“三峽氫舟1”號不久,手拿筆記本記錄的記者絲毫未發(fā)覺船已開動。抬頭看看儀表盤,船速已達(dá)每小時22公里。
“三峽氫舟1”號是我國首艘氫燃料電池動力示范船。長江三峽通航管理局工作人員介紹,自2023年10月首航以來,這艘公務(wù)船在每個工作日出航,主要用于三峽庫區(qū)、三峽至葛洲壩兩壩間的交通巡查、應(yīng)急演練,同時開展航道實船測試等工作。
“氫燃料電池是讓氫氣、氧氣通過化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生電能,發(fā)電效率高、推進(jìn)動力強(qiáng),反應(yīng)產(chǎn)物是無污染的水,幾近于零碳排放?!比虆⑴c“三峽氫舟1”號船型設(shè)計的武漢長江船舶設(shè)計院有限公司副總經(jīng)理湯文軍說,氫燃料電池是“氫舟”的主電源,船上還配有鋰電池作為啟動電源和應(yīng)急電源,“兩種電源的功率怎么配比?我們要模擬不同情景測算,以此確定最高航速和續(xù)航里程?!?/p>
“長江三峽1”號和“三峽氫舟1”號是“宜昌造”綠色船舶的代表。近年來,一批宜昌首制船型陸續(xù)實現(xiàn)突破:首艘油氣雙燃料三峽船型示范船舶“帆盛102”號、首艘油氣電三能源混合動力三峽船型散貨船“理航渝建1”號等先后下水,首批使用甲醇雙燃料發(fā)電的載貨汽車滾裝船今年內(nèi)將制造完成。
2023年9月,宜昌出臺電化長江實施方案,瞄準(zhǔn)長江綠色航運、綠色旅游、綠色礦運“三條廊道”,著力在更多應(yīng)用場景推廣綠色智能船舶?!拔覀儗@旅游觀光船、短途運輸貨船、滾裝運輸船、客渡船、公務(wù)船等場景發(fā)力,加快提升綠色航運發(fā)展水平?!币瞬薪煌ㄟ\輸局局長胡朝暉說。
強(qiáng)化協(xié)同創(chuàng)新
搭建新能源船舶研發(fā)設(shè)計平臺,推出新能源內(nèi)河示范船型
出發(fā)1小時后,“長江三峽1”號航程過半,游客紛紛來到甲板上,與秀美三峽合影留念。
“票價雖然比過去高了,但游客的評價也高了?!庇屋喆瑬|湖北三峽旅游集團(tuán)下屬的宜昌交運長江游輪有限公司副經(jīng)理劉軍介紹,截至目前,“長江三峽1”號累計接待游客超過58萬人次,運營情況持續(xù)向好??粗虚L江游輪旅游的市場潛力,湖北三峽旅游集團(tuán)又投資建設(shè)了5艘新能源游輪,用于開拓高端旅游市場和跨省旅游客運業(yè)務(wù)。
劉軍說,早在2017年,集團(tuán)就希望建造一款新型游輪,以便提升游客體驗感。彼時,中國長江三峽集團(tuán)有限公司下屬的中國長江電力股份有限公司正基于船舶電動化技術(shù)和業(yè)態(tài)開展相關(guān)研究,雙方一拍即合,決定共同投資建造一艘長江上載電量最大的純電動船舶。2018年底,項目獲批,并被納入工業(yè)和信息化部高技術(shù)船舶科研項目和交通運輸部交通強(qiáng)國建設(shè)試點項目。
“項目入選,意味著我們除了造船,還要形成自主設(shè)計建造純電動船舶的技術(shù)范例?!眲④娬f,為此,中國長江三峽集團(tuán)有限公司和湖北三峽旅游集團(tuán)聯(lián)合汾西重工、寧德時代、北京理工大學(xué)等企業(yè)和高校,開展產(chǎn)業(yè)鏈上下游和產(chǎn)學(xué)研協(xié)同合作,在大型純電動船舶船載直流配電系統(tǒng)、動力推進(jìn)系統(tǒng)等方面形成了技術(shù)規(guī)程。
作為內(nèi)河船舶,首次采取“高壓充電+低壓補電”方案,是“長江三峽1”號又一看點。
深夜,結(jié)束兩個多小時航行的“長江三峽1”號回到三峽游客中心碼頭,清潔岸電源源不斷地輸送到這座“水上酒店”。
在游輪一樓的電池艙,由動力電池包組成的“小盒子”層層相疊、排排相連?!斑@里的總載電量相當(dāng)于120多輛電動汽車電池容量的總和。”中國長江電力股份有限公司下屬的三峽電能有限公司技術(shù)管理部業(yè)務(wù)經(jīng)理張豫說。
如何確保船舶安全實現(xiàn)超大載電量的同時,做到快速穩(wěn)定充電?張豫介紹,為解決這一難題,合作方分工協(xié)作、聯(lián)合攻關(guān)發(fā)揮了重要作用。
寧德時代新能源科技股份有限公司作為電池生產(chǎn)商,為游輪提供了大容量、高能量密度磷酸鐵鋰電池,并根據(jù)設(shè)計方要求,在每個電芯上搭載電池管理系統(tǒng),提供電壓和溫度監(jiān)測,在云平臺實時分析電池使用狀況。中國長江電力股份有限公司則與國網(wǎng)宜昌供電公司反復(fù)試驗論證,設(shè)計充電方案:在葛洲壩下游碼頭、三峽大壩上游港口建設(shè)專屬岸電高壓充電樁,每小時為船舶提供電量1000多千瓦時,充滿后可供續(xù)航100公里;在沿線多個游輪港口,使用低壓充電設(shè)施補電?!按笕萘?高充低補”的方式,將充電時間縮短了75%以上。
如今,“長江三峽1”號的建造經(jīng)驗正逐步推廣。
在位于宜昌宜都市的湖北中南鵬力海洋探測系統(tǒng)工程有限公司,一艘艘大船被腳手架包圍?!斑@是我們給湖北清江畫廊風(fēng)景區(qū)建造的純電動游船?!惫矩?fù)責(zé)人王永華說。
湖北中南鵬力海洋探測系統(tǒng)工程有限公司是國家級專精特新“小巨人”企業(yè),過去主要制造海洋環(huán)境探測儀器設(shè)備?!敖陙黼S著宜昌綠色船舶制造業(yè)蓬勃發(fā)展,我們決定轉(zhuǎn)型進(jìn)入新賽道。”王永華說,宜昌市支持打造的協(xié)同創(chuàng)新平臺,讓公司轉(zhuǎn)型之路更順暢。
2023年3月,由中國船舶集團(tuán)有限公司第七一九研究所、武漢理工大學(xué)船海與能源動力工程學(xué)院、宜昌市船舶檢驗中心共同發(fā)起,成立了綠色智能船舶研發(fā)工作室。
“借鑒‘長江三峽1’號的建造模式,我們把船舶設(shè)計制造人才、技術(shù)和服務(wù)優(yōu)勢資源聚合起來,為企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)搭建產(chǎn)學(xué)研合作平臺?!币瞬懈酆浇ㄔO(shè)維護(hù)中心副主任黃鴻介紹,綠色智能船舶研發(fā)工作室主要致力于新能源示范船舶研發(fā)設(shè)計、特色船型應(yīng)用推廣、船舶人才培養(yǎng)實訓(xùn)等,目前已推出六大類新能源內(nèi)河示范船型,涵蓋旅游客船、貨運船舶、工程船舶、公務(wù)船艇等。
湖北中南鵬力海洋探測系統(tǒng)工程有限公司給清江畫廊風(fēng)景區(qū)建造的純電動游船,就是船東從工作室免費提供的示范船型中選取的。黃鴻介紹,示范船型是船舶外形、材料、動力等方面的成熟參考樣本,性能和安全性均經(jīng)過了檢驗,“對船東來說,試錯成本低,運營管理方便;船廠批量化生產(chǎn),施工時更得心應(yīng)手?!?/p>
搶占產(chǎn)業(yè)賽道
健全產(chǎn)業(yè)鏈條,積極發(fā)展綠色智能船舶產(chǎn)業(yè)
夜色中,宜昌鑫匯船舶修造有限公司里一派繁忙,近20臺龍門吊、航吊滿負(fù)荷運行……“長江三峽1”號順利交付,讓其總裝企業(yè)鑫匯船舶“一炮而紅”,新能源船舶訂單紛至沓來。公司執(zhí)行董事覃啟勝說,為進(jìn)一步提升船舶建造質(zhì)效,公司計劃設(shè)計全新智能聯(lián)合生產(chǎn)車間。
宜昌鑫匯船舶修造有限公司所在的宜昌船舶工業(yè)園枝江園區(qū)里,一艘艘建造中的船舶靜臥在造船平臺。這里目前在建船舶65艘,其中新能源船舶13艘。
為何不造更多的新能源船舶?“電動船舶的初期投資成本高于傳統(tǒng)動力船舶?!瘪麊俳榻B,“三電”系統(tǒng)(純電動船舶的電機(jī)、電池和電控系統(tǒng))是導(dǎo)致電動船舶造價較高的直接原因,“按目前市場行情計算,載電量每增加1千瓦時,造價便提高2000元左右,一些電動船的‘三電’系統(tǒng)成本接近總造價的一半?!?/p>
怎樣突破新能源船舶建造的成本難題?宜昌正在探索。
前不久,湖北中南鵬力海洋探測系統(tǒng)工程有限公司為湖北黃石仙島湖景區(qū)建造了一批新能源游船。跟其他船舶訂單不同,這批船采用融資租賃方式達(dá)成合作,船東不必承擔(dān)高昂成本。
“海運船舶融資租賃已有較為成熟的模式,但對內(nèi)河船舶尚屬新興領(lǐng)域。”黃鴻介紹,目前宜昌電動船舶融資租賃大多采用“船電分離”模式,即由投資方投資價格高昂的“三電”系統(tǒng),船東投資建造無動力船體。電動船舶建成后租賃給運營企業(yè),解決了經(jīng)營主體因新能源船舶造價高而買不起、用不起的難題。
技術(shù)支持加模式創(chuàng)新,湖北中南鵬力海洋探測系統(tǒng)工程有限公司發(fā)展更具后勁?!敖衲旯拘履茉创坝唵瘟客仍鲩L5倍?!蓖跤廊A說。
充分發(fā)揮比較優(yōu)勢,健全產(chǎn)業(yè)鏈條,作為湖北省船舶制造四大基地之一,宜昌正發(fā)力綠色船舶新賽道。
機(jī)械臂抓取物料,機(jī)器人安裝檢測,電池包整裝待發(fā)……2023年11月,一條年產(chǎn)10萬千瓦時的新能源船用動力電池包生產(chǎn)線在宜昌秭歸縣投產(chǎn)?!半姵匕夹g(shù)含量高、安全等級高、產(chǎn)品性能好,已通過中國船級社認(rèn)證,產(chǎn)線自動化率達(dá)80%以上?!敝袊凹瘓F(tuán)有限公司第七一二研究所電力推進(jìn)事業(yè)部主任周凌輝說。
依托磷、石墨等礦產(chǎn)資源優(yōu)勢,宜昌近年來吸引了寧德時代、楚能新能源等一批新能源電池企業(yè)入駐建廠,目前已基本形成涵蓋正負(fù)極材料、電解液、隔膜的新能源電池產(chǎn)業(yè)鏈。
岸上加氫機(jī)伸出折疊機(jī)械臂,牽引著高壓軟管,將氫氣注入船上的充氫口……這里是“三峽氫舟1”號的能源補給站——位于三峽工程下游楊家灣碼頭的中國三峽綠電綠氫示范站。這是國內(nèi)首個內(nèi)河碼頭型制氫加氫一體站,通過電解水制氫,氫氣經(jīng)過壓縮、儲存、加注等環(huán)節(jié),直接供給氫能源船舶。
“加氫好比給汽車加油,由于船舶加注量大、持續(xù)時間長,加上氫氣以高壓氣體形式儲存,因此加氫速度必須更快,否則易有安全隱患。”長江電力科學(xué)技術(shù)研究中心研究員關(guān)蘇敏說,目前,制氫加氫一體站通過設(shè)置雙槍加注、氫氣預(yù)冷、三級加注等多種方法實現(xiàn)氫氣快速加注,每小時可加氫240公斤,能為“氫舟”續(xù)航200公里。
宜昌水能、風(fēng)能、太陽能、氫能、頁巖氣、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉促Y源品種和開發(fā)量豐富。目前,宜昌已編制《宜昌清潔能源之都規(guī)劃》《宜昌市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 (2023—2035年)》等,以電解水制氫、煤制氫、化工副產(chǎn)氣制氫為主要技術(shù)路線,以制氫、儲氫、加氫、氫燃料電池為重點方向,加快氫能源產(chǎn)業(yè)化步伐。
“我們將在制造端持續(xù)發(fā)力,推動船舶制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,深化新能源產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展,加快打造綠色智能船舶全產(chǎn)業(yè)鏈,助力建設(shè)長江大保護(hù)典范城市?!币瞬形瘯浶苷饔畋硎尽?/p>
《 人民日報 》( 2024年04月26日 13 版)
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