不久前，中國首艘入級中國船級社氫燃料電池動力船——“三峽氫舟1”號，在湖北宜昌三峽游客中心（九碼頭）完成首航，標志氫燃料電池技術在內河船舶應用實現(xiàn)零的突破。一年多前，也是在宜昌，由中國自主研制的全球載電量最大的純電動游輪——“長江三峽1”號成功首航。

近年來，純電、氫燃料、液化天然氣（LNG）等綠色動力關鍵技術不斷取得新突破，內河船舶采用綠色能源替代傳統(tǒng)燃油作為動力的步伐不斷加快。在長江黃金水道最繁忙水域之一的湖北宜昌市，一批綠色智能船舶成功下水航行，助力生產生活方式綠色低碳轉型和長江航運高質量發(fā)展。日前，記者走進宜昌的碼頭、船廠等地，實地探訪這些綠色船舶下水背后的故事。

從電能到氫能，綠色動力技術加快發(fā)展

夜幕降臨，長江兩岸流光溢彩，燈火璀璨。近處的樓宇、樹木，遠方的橋梁、山脈，都倒映在波光粼粼的江水中，將夜色妝點得更加動人。記者登上“長江三峽1”號游輪的頂層甲板憑欄賞景時，既沒有聽到柴油發(fā)動機的轟鳴聲，也聞不到刺鼻的油煙味。

自去年3月29日在三峽大壩壩首第一港——秭歸新港首航，這艘純電動大型游輪在宜昌經(jīng)典旅游線路“兩壩一峽”間往返穿梭，帶游客領略“高峽出平湖”的雄奇壯闊美景和“水漲船高”的新奇過壩體驗，已成為夜游宜昌的標志性“打卡”項目之一。

據(jù)悉，“長江三峽1”號由三峽集團所屬長江電力和宜昌城發(fā)集團所屬湖北三峽旅游集團共同投資建造，汾西重工、中船重工、北京理工大學、寧德時代等單位共同參與研制。全船可容納1300人，設計總長100米，上面配備了容量達7500千瓦時的船用動力電池，相當于上百輛純電動汽車的電池容量總和。

“如此大容量的動力電池用于內河船舶，在國內尚屬首次。”長江游輪有限公司副經(jīng)理劉軍介紹，與常規(guī)動力船舶相比，“長江三峽1”號大大降低了船舶對環(huán)境的影響。經(jīng)過測算，該游輪一次充電可續(xù)航100公里，每年可替代燃油530噸，減少有害氣體排放1660噸。

不只是純電動船，近年來，新能源動力推進技術應用已經(jīng)成為綠色船舶的重要發(fā)展方向。10月11日，在2023中國（宜昌）綠色能源發(fā)展大會上，由長江電力、中國船舶集團有限公司第七一二研究所、長江三峽通航管理局、中國船級社等單位共同研發(fā)建造的“三峽氫舟1”號，向世界展示了中國在氫能船舶研發(fā)和應用方面的決心和實力。

“三峽氫舟1”號采用鋼鋁復合結構，總長49.9米，使用氫燃料電池動力系統(tǒng)，最高航速28公里/小時，續(xù)航里程可達200公里，交付后用于三峽庫區(qū)及三峽—葛洲壩兩壩間交通、巡查、應急等工作。

“氫燃料電池將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能，這個過程不通過燃燒，不存在熱能和機械能的轉換，發(fā)電效率更高，而且反應產物是水，具有無污染、可再生、高效率的優(yōu)勢。”長江電力檢修廠水工檢修部專業(yè)師梁強說，據(jù)測算，“三峽氫舟1”號相比傳統(tǒng)燃油動力船舶，預計每年可替代燃油103.16噸，減少二氧化碳排放343.67噸。

從設計到建造，新能源電池技術船舶應用實現(xiàn)“從0到1”

走進位于“長江三峽1”號一層的電池艙，一排排“小盒子”映入眼簾，這是磷酸鐵鋰動力電池包，船上共有4個電池艙，720個電池包，配備總電量約7500千瓦時的電池系統(tǒng)，組成了游輪的“造血系統(tǒng)”。

早在2017年底，“長江三峽1”號就開始了前期的論證和設計。“我們曾組織專家團隊到國外調研，發(fā)現(xiàn)當時全球載電量最大的電動渡輪長度有50多米，排水量只有幾百噸，電池容量4300千瓦時。”劉軍說，而根據(jù)設計方案，“長江三峽1”號排水量達2000噸，電池容量大了近一倍。當時港口岸電容量很小，如何解決如此大功率的充電問題？

一開始有人提出，用普通低壓電，多用幾根充電線來解決。經(jīng)過測算，這需要組織大量人工將電纜接駁到電動船上，人力成本太高，而且充電時間特別長。長江游輪有限公司提出高壓直接上船的方案，設計單位一開始持反對意見，認為安全性有待驗證。

經(jīng)過多次試驗、反復論證，綜合考慮勞動強度、充電時長、安全性等因素，“長江三峽1”號最終采用了“高壓充電+低壓補電”的全新模式：在葛洲壩下游九碼頭、三峽大壩上游秭歸港建設專屬高壓充電樁，通過船載變壓器把10千伏高壓岸電變?yōu)榈蛪?，再轉化為直流電給電池充電，實現(xiàn)充電7至8小時續(xù)航100公里；而在黃柏河、三斗坪、太平溪等游輪碼頭，多個港口建設高壓充電設施和低壓補電點，帶動了長江三峽“兩壩一峽”航區(qū)港口新能源船舶基礎設施優(yōu)化完善。

在宜昌船舶工業(yè)園內，臨江而建的宜昌鑫匯船舶修造有限公司廠區(qū)，高大的龍門塔吊林立，一艘艘初見雛形的船體正在緊張建造中。“長江三峽1”號正是出自這里。

該公司總工程師葉寶介紹，2020年底剛拿到設計圖紙的時候，他們心里并沒底，“時間緊、任務重，沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可供參考”。船東、船廠、施工單位、設計單位等協(xié)同創(chuàng)新，摸著石頭過河，攻克了電磁干擾等技術難題，經(jīng)過分段制作、船體合攏、設備進艙、船舶下水、舾裝、設備調試、航行試驗等多個工序，終于在2021年底成功完成建造。

“三峽氫舟1”號的設計和建造同樣是協(xié)同創(chuàng)新的結果。作為船東，長江電力牽頭各單位開展了氫燃料電池動力系統(tǒng)在船舶上的適用性與安全布置分析，以及氫燃料電池與鋰電池能量管理、氫燃料船舶加注操作流程等一系列技術研究，實現(xiàn)了氫燃料電池技術在船舶應用領域“從0到1”的跨越。

從下水到推廣，配套基礎設施建設不斷完善，讓更多船舶用上清潔能源

綠色船舶建造，重要的是在全流域推廣。據(jù)交通運輸部長江航務管理局有關負責人介紹，目前，長江經(jīng)濟帶15000余艘運輸船舶受電設施已完成改造升級，沿江主要港口岸電設施基本覆蓋。

同時，隨著“三峽氫舟1”號等一批代表船型陸續(xù)建造，300余艘新能源和清潔能源動力船舶在長江水系投用。據(jù)統(tǒng)計，今年1至9月，長江水系船舶靠港使用岸電累計76.9萬艘次、9094.5萬千瓦時，同比分別增長39%、67%。

相比電動船和覆蓋范圍比較廣的岸電設施，氫能船舶起步晚，推廣難度更大。“氫燃料電池具有能量轉化率高、能量密度高、振動噪聲低和零碳排放等優(yōu)勢，但在船舶領域大規(guī)模應用還要解決諸多難題。”中國船舶集團有限公司第七一二研究所燃料電池事業(yè)部系統(tǒng)集成研究室主任王振說。

比如，作為船舶動力來源的氫氣從哪里來？2021年6月，長江電力啟動“中國三峽綠電綠氫示范站”項目，為內河氫燃料電池動力船提供加氫服務。“這是中國首個內河碼頭型制氫加氫一體站，可以一站式完成氫能的制備和加注。”長江電力科學技術研究中心研究員關蘇敏介紹，示范站位于三峽工程下游楊家灣碼頭，利用三峽電站發(fā)出的綠電進行電解水制氫，再將制得的氫氣經(jīng)過壓縮、儲存、加注等環(huán)節(jié)，直接供給氫能源船舶。

氫氣來源解決了，怎么加注到船內？關蘇敏說，汽油是液態(tài)儲存，便于管控，而氫是以高壓氣體形式儲存，管控難度大，同時，船舶加氫具有加注量大、持續(xù)時間長的特點，因此，加注設備不宜采用陸用加氫槍，應采用更加可靠的加注連接方式。通過對多種技術方案比較和選擇，項目組最終采用了“折疊機械臂牽引高壓軟管”的加氫方式，每小時可加氫240公斤，滿足氫燃料電池船舶續(xù)航200公里。

不只是加氫站，地處長江上、中游的分界點，又是三峽航運樞紐所在地的宜昌，在綠色智能船舶配套基礎設施建設上早已提前布局。8年前，三峽庫區(qū)首個岸電試點工程在沙灣錨地正式建成送電。如今，宜昌已在長江流域率先實現(xiàn)規(guī)范性岸電全覆蓋，岸電覆蓋宜昌江段的63個經(jīng)營性碼頭和2個錨地，累計為2.6萬余艘次船舶提供清潔岸電3483萬千瓦時。

11月16日，漢江首艘純電動集裝箱示范船“華航新能1”輪在湖北武漢陽邏港首航，這是中國首艘用于長江支線貨物運輸、支持更換電池的集裝箱班輪，該船由位于宜昌船舶工業(yè)園的盛懋船業(yè)有限公司建造。目前，宜昌市具有修造船舶許可資質的企業(yè)19家，占湖北省總量的三成以上。

越來越多的“宜昌造”綠色船舶走出宜昌，走向全國各地。按照規(guī)劃，到2026年底，宜昌市綠色智能船舶制造產業(yè)鏈總產值將達500億元，打造2到3個百億元級園區(qū)，綠色智能船舶年建造量超300艘。

原標題：

“長江三峽1”號、“三峽氫舟1”號等在長江下水航行

綠能船舶駛上黃金水道