纯电动船风起云涌，又一造船高地待抢占

纯电动旅游观光船“漓江之梦号”
紧随2023年1月1日强制性减排规定EEXI 和CII 正式实施生效，国际海事组织于今年7月召开海上环境保护委员会第80届会议，IMO2023年船舶温室气体减排战略获通过。

该战略设立了两个阶段性的核查指标：到2030年，国际航运温室气体年排放总量比2008年至少下降20%，力争下降30%；到2040年，国际航运温室气体年排放总量比2008年至少下降70%，力争下降80%。

航运业脱碳减排的决心越来越大，环保要求也越来越严苛。

在这种背景下，打造新能源船舶已成为航运造船界实现“双碳”目标的有力抓手。

目前，新能源
纯电动船风起云涌又一造船高地待抢占
船舶的动力解决方案包括LNG 、LPG 、甲醇、氨、氢等燃料和纯电池等。

在这些技术路线中，由于电池技术不断发展并在汽车行业获得成功，船舶纯电动化日益升温，纯电动船在全球迅速兴起，并得到推广应用，成为航运造船业的一道风景线。

造船企业将在这场转型升级的海事变革中迎来新的机遇和挑战。

纯电动船在“双碳”驱动下成为航运“新宠”
纯电动船是电动船的一种，是将蓄电池的电能通过电动机转换成推进器上机械能，以驱动船体前进的船
本刊编辑 吕龙德 熊莹
舶，蓄电池类型主要包括磷酸铁锂电池、铅酸电池和镍氢电池等。

目前，磷酸铁锂电池应用最多。

纯电动船不配置内燃机，所有能量来自电池，具有如下优点：1、节能性好。

纯电动船舶较燃油动力船舶的节能性更佳，如纯电动拖轮使用30年时，每年可节约能源消耗相当于300吨左右燃油。

2、操纵性好。

纯电动船舶的推进器一般采用全回转螺旋桨，在正反转各种转速下都能提供恒定转矩，更利于船舶瞬时操纵。

3、可靠性高。

柴油机推进船舶一旦主机重要部件或舵机、辅机出现故障往往会致船舶瘫痪，而纯电动推进船舶使用多组电池组作为能源并互为备用，电池管理系统可及时隔离故障组，
不影响其它电池组正常供电。

4、空间利用率高。

传统船舶轴系长度往往占船长40%，纯电动船不用装配传动轴系、发电机、分油机、油柜、燃油锅炉、燃油管线等设施，更加合理利用机舱空间。

5、环保性能佳。

纯电动船大大减少了船上振动和噪音，提高了船舶舒适度；纯电动船是零碳排放船舶，不会对空气和水质产生污染；电池使用寿命期满，可进行回收和集中处理，避免生态环境污染。

6、为船舶智能化发展提供路径。

纯电动船无需大量燃油机器设备，代之的是操控便捷、集成化智能化的电气设备，自动化程度高，有利于实现“机驾合一”模式。

1839年，德国科学家研制出世界上第一艘纯电动船，但一直无法实现推广，应用非常狭窄。

随着燃油动力船舶发展，纯电动船研发趋于止步。

船用柴油和重油燃烧后排放的废气中含有二氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物等大量污染物，带来的环境污染显而易见。

国际海事组织为此制定了很多有关脱碳减排的标准和规范，船舶行业也积极寻求船舶替代动力。

在这种背景下，船舶科研工作者再次把眼光投向纯电动船。

随着锂离子电池问世并凭借高能量密度、市场模式日渐成熟、应用规模快速扩大和成本不断下降等优势在汽车行业取得成功，船舶电力系统组网技术、船舶电力推进技术、大功率电力并网技术等方面取得了大量研究成果，全球迅速掀起纯电动船研制浪潮，崛起势头不可阻挡。

纯电动船已逐渐成为了绿色航运市场“新宠”，在内河渡船、短途客船、观光船及小型游艇等领域占据着重要地位。

2022年，全球绿色船舶保有量突破1000艘，其中纯电动船500多艘，占比约56%。

今年初，全球纯电动船手持订单量超过200艘，船型从游艇、渡船、观光船拓展至客船、拖轮、散货船和集装箱船等。

纯电动船在欧洲和北美发展最早，进展突出。

其中，挪威是全球纯电动船运营数量最多国家，占全球40%以上。

2015年，西门子公司与挪威造船厂合作开发了世界上第一艘纯电池驱动“Amepre”号滚装渡船，拉开了纯电动船应用推广的帷幕。

此后，欧洲许多国家陆续加入纯电动集装箱船研制行列，如荷兰Port Liner公司建造了纯电动集装箱船“PortLiner EC110”号……纯电动船涉足领域扩大、船型更丰富。

从地区看，欧洲占据了全球纯电动船舶市场的最大份额，其次是包括美国在内的北美市场。

亚太地区的纯电动船舶市场近年也呈大幅增长，甚至有后来居上趋势。

日前，新加坡海事及港务管理局发出意向书，邀请有兴趣者提交设计和推广采用纯电动港口运输船的计划书，目的是推动该国海港运输船于2030年全部实现纯电动化。

从应用场景看，海外纯电动船已开始由“消费品”场景向“经济实用”场景渗透，即从小型游艇、客船等船型向工程船、海岸救援船、货船等过渡。

虽然全球纯电动船产业还处于初级
“闽江之星”纯电动游船
纯电动客船“金龙鱼”号
阶段，但市场规模已显现。

据统计，2022年全球纯电动船舶市场规模为60多亿美元，未来复合年增长率将超过11%，至2027年市场规模有望达到108.2亿美元。

这将是一片极具诱惑和潜力十足的蓝海，为造船业带来的利好不可估量。

我国对纯电动船的研究和应用起步较晚，但随着国家政策扶持引导和新能源汽车产业的带动，我国纯电动船产业快速发展，近几年更是爆发式扩容。

2019年，广船国际交付了世界首艘千吨级纯电动散货船“河豚”号。

此后，我国自主研发的“君旅”号游览观光船、新疆天
池观光船以及“珠江公主”号、“珠水百年”号、“广游19”、“珠江王子”号、“长江三峡1号”、“滇景”号等游船、“新生态”号渡轮、“云港电拖一号”港作拖轮和内河集装箱船“江远百合”号及货船“船联1号”、“鲁清001”等大批纯电动船陆续交付。

另外，集装箱船“中远海运绿水01”轮、湖北首艘120TEU纯电动集装箱示范船、闽江首艘纯电动内河游船等大批纯电动船正在建造中。

有关数据显示，2021年我国纯电动船舶市场规模为94.8亿元，同比增长12.9%。

在纯电动船舶市场规模上，华东占比39.4%，华南占比19.0%，华中占比14.8%，华北占比10.3%。

我国内河水域发达，现有内河船舶12万多艘，大量亟待更新的内河船舶有纯电动化需求，如沿河沿海城市的渡船和观光船、港口拖轮、小型货船、公务船等。

这一需求将为我国纯电动船商业化、规模化提供巨大助推力。

我国纯电动船建造拥有很多国家无法比肩的国内市场和潜在动力，无论是新建还是旧船改造，都拥有非常大空间。

有人预测：我国纯电动船市场规模2026年将达到367.5亿元。

电池企业纷纷涌入
电池技术的成熟发展推动了纯电动船风生水起，而纯电动船的发展又带动越来越多电池企业布局纯电动船领域，因为电池成本在纯电动船造价中占据较高比例，电池企业加入此行列就能获益匪浅。

正是这样，国外许多电池制造巨头提前布局，如韩国三星SDI、荷兰储能和电池公司Lithium Werks、德国电池制造商Akasol AG等电池企业就较早进行了船用电池研发和推广。

这些巨头率先开发了新型船用锂电池系统，获得了不菲的经济效益。

在领头企业的吸附效应带动下，实力或规模一般的电池企业也争相涌入该领域，从而促进该产业在竞争中快速发展。

目前，在船用电池方面最具优势的磷酸铁锂电池已实现了较大技术优化，如单体能量密度由过去的100Wh/kg提升到160Wh/kg，电芯价格降至0.6元/Wh，充放电倍率进一步提高，为锂电池上船推广应用创造了有利条件。

GGII研究表明，2019年全球船用锂电化渗透率为0.035%，到了2022年则升至0.55%，至2025年将达到18.5%，船用锂电池市场达35.41GWh。

我国最早进入纯电动船领域的锂电池厂家是亿纬锂能。

该公司的船用电池早在2016年就获得了中国船级社认证，其拥有炫目的实船应用业绩，如“珠江公主”号、“君旅号”游船，以及“云港电拖一号”港作拖轮、“国创号”集装箱船、国内首艘两千吨级集散两用运输船“东兴100”等纯电动船均搭载亿纬锂能生产的锂离子电池。

截至目前，亿纬锂能船用电池总装机量超100MWh，装船数量上百艘。

该公司掌握了船用电池多项关键技术，可提供包括电芯开发、Pack开发、BMS开发、系统消防等全面解决方案。

中国另一家船用电池巨头是宁德时代，自从2019年进军纯电动船市场以来，已经成为了“闽江之星”游船、“白海豚1号”和全球最大纯电动游轮“长江三峡1号”等纯电动船的电池供应商。

该公司已攻克船用锂电池安全、长续航、大功率、长寿命等技术难题，电池包系统设计满足生命周期内的IP等级要求。

宁德时代还于去年成立了全资子公司宁德时代电船科技有限公司，主要业务方向是船用动力电池系统相关技术、产品研发及应用。

2020年是我国纯电动船建造的爆发年，而当年80%的国内船用电池市场由亿纬锂能和宁德时代包揽。

纯电动客船“君旅号”
纯电池驱动“Amepre”号滚装渡船
纯电动渡轮“新生态”号
中国船级社认证是我国电池企业上船的入场券，即船用电池和电池管理系统在装船前必须获得中国船级社的型式认可证书。

近年，国家和地方政府加大力度扶持纯电动船发展，为船用电池推广应用起到了推波助澜作用。

在市场蛋糕和获利企业及政策支持的影响下，我国许多电池企业跟进热情快速被点燃，已获得中国船级社认证的船用锂电池单体企业达30多家，认证产品覆盖电芯、模组、BMS 和电池包等。

在这些企业中，比较亮眼的有国轩高科、欣旺达、中航锂电、赣锋锂电、星盈科技等。

其中，国轩高科在2020年就获得了3船（套）船舶动力锂电池系统订单。

中航锂电的船用电池也上船搭载在“滇景”号游船等纯电动船上。

国内纯电动船市场的提速对产业链上下游产生了深刻的影响：一是船用锂电池出货量大幅增长，仅2021年就达151.2MWh，同比增速达100%。

二是纯电动船舶在船型、应用场景方面愈加丰富,搭载电池容量不断扩大。

三是纯电动船建造成本不断下降，2022年我国纯电动船造价已从2017年的1.67万元/吨降至1.3万元/吨。

四是我国纯电动船电池系统基本实现国产化，成为船舶行业国产化率最高船舶产品之一。

可以说，我国纯电动船舶技术在深度与广度上与西方发达国家基本同处一水平线，在船用电池的安全性等方面甚至超越西方发达国家，国际市场竞争优势明显。

在进军船用电池市场之风越吹越烈的过程中，深圳市锐深科技有限公司的做法无疑是一个亮点。

近日，该公司完成了数千万元人民币A 轮融资，获得的融资资金将重点用于船舶动力系统开发和认证、国内外市场拓展，力争成为该领域的领先企业。

此外，还有一些跨界企业为纯电动船市场红利所吸引，也积极布局船用电池制造
领域，如比亚迪董事长王传福就透露未来将涉足这一市场。

业内预计，未来几年船舶电动化将进入高速发展期，纯电动船有望成为发展绿色船舶的主流之一。

我国纯电动船制造水平不断提升
我国船用锂电池技术取得的突破毋庸置疑。

同样，我国纯电动船设计建造水平快速提升并达到较高层面有目共睹。

纯电动船并非进行简单的组合，或随意将动力电池搭载于船上即可，而是有着较复杂和较高门槛的技术要求，因为纯电动船所需的能源系统、动力系统、推进系统与传统内燃机推动大相径庭，船舶建造与运营也有不同于常规动力船舶的专门规范。

以设计为例，首先是纯电动船的电站设计相对复杂，电站需通过逆变、整流、调压等过程后输出设备所需的稳定电源。

由于电站信息化程度较高，电网存在大量电气保护动作，必须进行电气设备通讯协调匹配、电力系统软件反复调试；其次是监测报警系统的点数增加，主要有电池系统的电芯、电池包和电池组的温度、电压、电流、直流母排电压和电流等；最后是纯电动船的总体布局有别于传统船舶，电池舱布置必须全面考虑全船稳性、满足规范防火等级等要求。

面对新技术新难题，我国许多船舶研究院所、船厂加强攻关，深入开展关键技术研究，取得了累累成果，拥有了自主设计建造纯电动船的核心能力。

据统计，我国已建造交付具有自主知识产权的纯电动船上百艘，其中较大型的有50艘。

我国纯电动船不仅数量较多，而且在性能、技术含金量上都有较强竞争力，有些纯电动船还是世界首制船和名船，如“长江三峡1”号游轮是全球载电量最大、智能化程度最高的纯电动船，集装箱船“中远海运绿水01”轮是世界首艘江海直达且吨位最大的纯电动船……
在设计方面，我国已有几十家单位具备纯电动船设计能力并拥有实船交付或在建的设计业绩。

这些单位既有央企、国企，如中国船舶七0八所、中国船舶六〇五院、长江船舶设计院、中国船舶七一二所、武船重工、广东省航运科学研究所、中国船级社武汉规范研究所等，又有知名高校，如武汉理工大学等，还有民营设计企业，如杭州现代船舶设计公司等。

设计船型从游艇、观光游船、公务船到大型港作拖轮、干散货船、集装箱船等，纯电动拖轮达到5400马力，其中纯电动集装箱船提高到700TEU。

另外，搭载电池容量也从数百千瓦时到兆瓦时，代表产品为电池容量达7.5兆瓦时的“长江三峡1”号游轮。

游船客位数也不断攀升，目前最多达1300客位。

在华南地区，中国船舶六〇五院无疑是纯电动船设计领域的领先单位，参与研发和设计了多型珠江纯电动游览船，包括已交付的“珠江公主”号、“珠水百年”号和“广游19”等。

与此同时，参与了香港、天津等地游船方案项目研发，积累了大量纯电动船设计经验和储备技术，交付船舶得到了船东认可。

2019年，广船国际交付了全球首艘2000吨级纯电动自卸散货船“河豚”号，为国内掀起纯电动船建造热潮开启了先河。

此后，我国越来越多船厂切入纯电动船领域，在各个细分市场攻坚克难、开拓创新，使纯电动船制造大放异彩，不但应用场景越来越丰富，而且技术越来越先进。

建造队伍的扩大和技术的提升，反过来又不断激发航运公司的建造热情，促进了我国纯电动船在需求、科研等方面形成良性发展。

几年来，我国已实现纯电动船建造业绩的船企主要有中国船舶七0八所、七一二、七0二、七一一和扬州中远海运重工、福宁重工、枝江盛懋船厂、江苏省镇江船厂、连云港港轮驳鸿云公司、湖州港口船业有限公司、泰州三福船舶工程有限公司、无锡东方高速艇公司等。

这个队伍正在不断扩
纯电动集装箱船“Yara Birkeland”号
纯电动拖轮“云港电拖一号”
大，更多船厂像雨后春笋般涌入其中。

这种背景下，中国电动船舶创新联盟也在今年2月正式宣告成立。

从区域分布看，江苏、浙江、福建的纯电动船建造厂家最多，力量最为雄厚。

同样，广东纯电动船的建造成果不容小觑，其中崛起势头较为强劲的船厂有凯力船艇和江龙船艇等。

前者交付了3艘珠江游纯电动船，后者也先后建造了“金龙鱼”号、“珠江王子”号和“横档”号等纯电动游船。

我国船企敢为人先、敢啃硬骨头，不断攻克各种技术难题，填补了许多国内相关领域的空白，在国际纯电动船建造市场占据了较强竞争力。

我国纯电动船设计建造水平实现飞跃还得益于国家层面和地方政府的扶持引导。

2020年，交通运输部发布《内河航运发展纲要》，要求探索纯电力等动力船舶。

2022年，工信部联合五部委发布《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》，提出要加快发展电池动力船舶，重点推动纯电池动力技术在中短途内河货船、滨江游船及湖区船舶等应用。

中国船级社于2020年颁布了《内河绿色船舶规范》。

与此同时，各省市也陆续推出包括纯电动船在内的绿色船舶扶持政策，如湖南省发布《关于符合省统筹资金补助条件的水路客运公司化经营企业、拆解老旧管船、新建新能源客船公示》，广州市发布《广州港口船舶排放控制补贴资金实施办法》，福建省印发《2022年福建省电动船舶产业发展试点示范实施方案》，湖北省印发《湖北省支持绿色智能船舶发展试点示范若干措施》，上海市发布《上海市2023年碳达峰碳中和及节能减排重点工作安排》……这些政策鼓励纯电动船示范先行，对纯电动船推广应用、岸电设施等进行补贴，为推动纯电动船的研发、降低初始投资、规范体系建设和提升市场需求发挥了积极作用。

仍局限于内河和近海港口
纵观国内外，虽然船型不断增多，但目前纯电动船的应用区域大多限于内河、内湖等短途航线，即使是采用纯电池动力的港作拖船和江海直达船舶，也只能在近海港口运营作业，在大型较长距离航线极为罕见，远洋航运的先例更是见所未见。

在我国，现有近百艘纯电动力船在运营，应用场景已覆盖长江、珠江和黄浦江等主要水系。

其中，船型以客船、观光游船为主，也有少量货船、集装箱船和港作拖船。

在国外，虽然纯电动船更多向“实用经济”船舶转型过渡，但依然摆脱不了无法远洋航行的境地，难以撼动油气动力船舶的固有地位。

为此，一些人对纯电动船的前途、前景持怀疑、消极态度。

诚然，在全球互联互通和各种交流愈趋深入、频繁的格局下，远洋航运在国际贸易中越来越重要，占据了相当大的船舶运输份额，没能实现远洋或远程运营，不能不说是当下纯电动船的一个短板和遗憾。

这是纯电动船目前面临的现实问题，也是未来发展需要破局的努力方向。

纯电动船跳不出“江湖”，是因为有着自带缺陷，即船舶续航时间和续航里程短。

目前，我国的纯电动船航速7~16节，续航时间3~10小时，续航里程一般仅为100~150公里，部分船舶如“东兴100”号和“中远海运绿水01”轮的续航力分别达到300公里和380公里，但有些较早建造的纯电动船续航连100公里都达不到，如“河豚”号续航80公里、“皋环保1号”接收船续航92.6公里。

这样的续航力对于动辄上千公里的远洋航行只能是望洋兴叹。

即使是当前的低续航力，也需要船舶搭载巨大的电池组，一般配套电池组容量均在1000kWh 以上，而“中远海运绿水01”轮搭载的电池总容量更是高达57600kWh。

这不仅增加船舶重量，更占用了更多的舱容。

纯电动船若要增加航程，就必须给搭载的电池
纯电动货船“船联1号”
凯力船艇建造的“珠江公主”号纯电动游船
充电。

目前，岸电充电系统是纯电动船续航的主要方式，但不管是国内还是国外，现有岸电设施的覆盖面和数量都有限，而且存在容量不足、电制不同、设备兼容性差等问题。

总的来说，受电池能量密度小、充放电速度慢、岸电设施少等因素影响，目前纯电动船在内河、内湖的大规模应用受到不小制约，更无法敲开远洋航运的大门。

为了破解续航和充电难题，国外研发了移动式换电技术，主要是马士基海洋、苏格兰公司Oasis Marine Power
和西班牙船艇制造商Magonis等公司推出的海上浮标充电。

其做法是将锂电池集成在标准集装箱里，纯电动船可以直接在海上迅速更换集装箱电池单元实现“船舶换电”。

移动式充电具有容量高、可靠性强、灵活性高、环境适应性强等优点，可显著提升纯电动船运行效率，但由于这一模式仍处于探索阶段，有些技术尚未成熟，加之成本较高，所以普及程度不高，在全球应用也不多。

然而，即使仅限于内河、内湖应用，纯电动船的前景也是非常光明的，因为地球上河流、湖泊众多，所需的船舶数量非常巨大，而这些水系的现有船舶大部分仍是常规动力船舶，纯电动船占比微乎其微，具有较大的更新换代空间。

就拿我国来说，内河船舶数量大，仅航行在长江和京杭大运河的船舶达6万艘，有运输船、客船、观光游船、渡船、游艇、执法船、渔船等，但目前采用纯电池动力的船舶还很少，渗透率不足1%。

这充分说明我国纯电动船拥有巨量的潜在市场，在这个有待开发的领域上大有可为。

因此，出现一些怀疑和低落情绪不重要，重要的是应加强技术攻关，优化船舶性能，增强续航能力，并通过完善配套设施促进纯电动船运营。

唯有这样，纯电动船的发展之路才会越走越宽，才会越走越快，在“江湖”应用上实现飞跃性发展。

四大瓶颈制约大规模发展
阻碍纯电动船大规模发展除了续航力问题还有更深层的原因。

续航里程短是现有电池技术水平所致，一时半会不可能大幅提升能量密度，且目前纯电动船的续航力在内河短途航运中是可行的。

但未来要向大洋进军，就需要解决电池系统制造成本偏高、充电设施配套滞后、船用电池使用寿命短和安全风险等四方面瓶颈。

首先，电池系统造价较高，导致航运公司盈利难度加大。

纯电动船建造成本高于燃油船和LNG船。

目前，纯电动船每度电的成本高达2000元，加上电池维护、后续人力培训等方面投入，一艘纯电动船正常运营需要5到6年才能实现盈利。

基于经济性的考虑，船东投资建造的热情肯定会大打折扣。

业内认为，纯电动船比较合理的造价是一度电成本控制在800元左右，但实际造价比这一价格高出太多。

因此，想方设法降低初始建造成本是纯电动船产业未来需要攻克的一个重要课题。

其次，船用锂电池在船舶寿命期内需多次更换，导致船舶运营成本提高。

纯电动船的使用寿命一般在30年左右，而当前船用锂电池因为存在能量衰减现象，理论上只有8~10年的使用寿命。

这就意味着纯电动船在全生命周期内必须至少更换2次电池，这加大了船东的经营压力。

以“江远百合”号箱船为例，其一个集装箱电池单元造价是380万元，3个箱式电池单元造价就超过一艘柴油动力120TEU集装箱船总造价。

纯电动船如果要取得良好持续发展，电池行业就需要加强新技术、新材料的研究和开发，延长船用电池使用寿命，为航运公司降本增效创造有利条件。

同时，还需开拓锂电池与氢燃料电池联合使用技术，以弥补锂电池技术瓶颈。

第三，充电桩、充电站等充电配套设施不足。

纯电动船续航里程短的特点决定了建设充电配套设施不可或缺。

岸电系统是纯电动船舶续航的主要补给站，也是使
纯电动游船“滇景号”
新疆天池纯电动观光船。