姜華，中國船舶集團(tuán)廣州船舶及海洋工程設(shè)計研究院(605院)副院長。長期致力于液貨船、VLCC改裝FPSO、井口平臺上部組塊、清潔動力船舶等領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)，2018年至今主持中國船舶集團(tuán)“綠色珠江”重大工程專項研發(fā)和“綠色長江”重大工程專項技術(shù)論證工作，在新能源船舶應(yīng)用領(lǐng)域具有較豐富的研發(fā)經(jīng)驗。

當(dāng)前，航運業(yè)應(yīng)對溫室氣體減排的壓力越來越大，需要尋找替代能源以減少 二氧化碳等廢氣污染物排放，氫能是具有廣闊前景的綠色船舶能源。近年來，氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了發(fā)展的快車道，燃料電池技術(shù)不斷突破。中國船舶集團(tuán)605院積極投入研發(fā)氫燃料動力船舶及相關(guān)技術(shù)，率先在氫燃料電池應(yīng)用技術(shù)、儲氫供氫方式、船舶適裝性驗證、配套保障設(shè)施等方面積累了豐富的公務(wù)船、客船、貨船等船型研發(fā)經(jīng)驗。對此，我們特別邀請了中國船舶集團(tuán)605院副院長姜華分享他們的成功經(jīng)驗。

問：氫能作為未來可替代能源之一，近年來受到國際社會和科學(xué)界的廣泛關(guān)注。請問您如何看待未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢及技術(shù)發(fā)展路徑？

答：氫能是推動傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展的理想互聯(lián)媒介，是實現(xiàn)交通運輸、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇之一。特別是2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》，明確了氫能在未來國家能源體系的重要戰(zhàn)略地位，氫能產(chǎn)業(yè)將是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。

梳理氫能產(chǎn)業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈，制氫的電解技術(shù)規(guī)�；�技術(shù)、高能量密度氫氣儲運技術(shù)、長壽命燃料電池技術(shù)以及全產(chǎn)業(yè)鏈的成本控制將成為未來幾年氫能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢。

結(jié)合國內(nèi)海上風(fēng)電的發(fā)展趨勢，海洋氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)為國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了一個的技術(shù)解決方案。將大規(guī)模海上風(fēng)電與氫能耦合為一個新的系統(tǒng)，利用海上風(fēng)電制備氫氣，并通過液氫或高壓氫的儲運技術(shù)，獲得的無碳、可儲存、可運輸和分散特點的氫氣，實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破。

問：目前605院在氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略方面都進(jìn)行了哪些積極的探索和技術(shù)研究？未來有哪些戰(zhàn)略布局？

答：605院自2018年起積極投入研發(fā)氫燃料動力船舶及相關(guān)技術(shù)，包括氫設(shè)備、船舶設(shè)計、船舶建造、船舶試驗、船舶應(yīng)用等。在中國船舶集團(tuán)科技部領(lǐng)導(dǎo)下，605院在氫燃料電池應(yīng)用的政策環(huán)境、法規(guī)設(shè)計要求、總體系統(tǒng)匹配要求、儲氫供氫方式、設(shè)備取證要求、船舶適裝性驗證、配套保障設(shè)施以及行業(yè)動態(tài)交流等方面積累了較豐富的公務(wù)船、客船、貨船等船型研發(fā)經(jīng)驗。

從粵港澳大灣區(qū)近零排放要求出發(fā)，在廣東省、香港政府等相關(guān)部門的指導(dǎo)與支持下，605院開展了大灣區(qū)氫能源船舶產(chǎn)業(yè)布局研究，從多方面分析了氫能應(yīng)用，未來將持續(xù)在中國船舶集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)下充分結(jié)合廣東省海上風(fēng)電資源優(yōu)勢，牽頭開展浮式風(fēng)電制氫、儲氫、運氫、用氫全產(chǎn)業(yè)鏈(包括海上浮式風(fēng)力發(fā)電、海上制氫平臺、氫燃料加注站、氫燃料動力船舶(貨船、客船、公務(wù)船等)、氫燃料動力關(guān)鍵設(shè)備配套等)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，逐步形成中國船舶集團(tuán)氫能優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。

問：如何看待氫燃料在凈零經(jīng)濟(jì)中的占比和經(jīng)濟(jì)性？氫燃料電池動力的開發(fā)和應(yīng)用前景如何？能否成為新一代船舶主流能源？未來在哪些船型可以廣泛推廣？

答：據(jù)權(quán)威研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2050年，全球氫能產(chǎn)業(yè)支出達(dá)到6.8萬億美元，在中國的能源結(jié)構(gòu)中氫能占最終能源消耗的10%(到2030年占5%)年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值近2萬億美元。目前國內(nèi)各地均出臺了不同的氫能產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼政策，有力支持氫燃料產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展。

燃料電池具有發(fā)電效率高、能量密度高、噪聲低、可快速啟停、無有害氣體排放等優(yōu)點，是氫燃料應(yīng)用的理想載體之一。目前，國內(nèi)船用氫PEM燃料電池單堆70kW，模塊140kW發(fā)電系統(tǒng)已逐步開展示范運行工作，到2030年通過材料和工藝攻關(guān)可將單堆功率提高至100kW，形成300kW/600kW的動力包，同時系統(tǒng)成本有望從目前的每千瓦10000多元下降至3000元左右，壽命從8000h提高到30000h以上，屆時具備良好商業(yè)化推廣應(yīng)用能力。

根據(jù)目前氫燃料技術(shù)狀態(tài)，現(xiàn)階段氫燃料電池動力船舶適用于短途小型貨船、定點客船、公務(wù)船等船型。未來隨著技術(shù)的突破，尤其是儲氫技術(shù)，氫燃料動力在中型及以上船舶的應(yīng)用將更加廣泛。

問：目前，氫燃料電池動力技術(shù)在船舶領(lǐng)域應(yīng)用機(jī)遇與挑戰(zhàn)分別有哪些？在哪些環(huán)節(jié)還存在著制約和限制？該如何應(yīng)對？

答：2022年9月28日，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財政部、生態(tài)環(huán)境部、交通運輸部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快內(nèi)河船舶綠色智能發(fā)展的實施意見》，明確提出要推動甲醇、氫等動力技術(shù)在船舶領(lǐng)域應(yīng)用，相應(yīng)各地陸續(xù)出臺了各項補(bǔ)貼政策支持氫燃料船舶應(yīng)用發(fā)展。

中國船級社(CCS)先后編制頒布了《純電池動力船舶檢驗指南》《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》《智能船舶規(guī)范》等多部涉及氫燃料電池系統(tǒng)船舶應(yīng)用的等多部規(guī)范指南，打通了氫燃料動力船舶應(yīng)用的全環(huán)節(jié)流程，加快推進(jìn)了國內(nèi)氫燃料船舶應(yīng)用進(jìn)程。

目前，氫燃料動力船舶的推廣應(yīng)用主要受限于基礎(chǔ)設(shè)施配套和動力系統(tǒng)成本，需要業(yè)內(nèi)各方共同努力解決。

一是加注站問題。需要建設(shè)船舶專用岸基氫氣加注站或者加注躉船，目前尚不具備形成行業(yè)生態(tài)的加注站配套條件。這是氫能應(yīng)用比較重要的一個環(huán)節(jié)，需要企業(yè)和主管機(jī)關(guān)共同策劃和建設(shè)。

二是續(xù)航力問題。目前唯一獲船舶主管機(jī)關(guān)認(rèn)可的是采用高壓儲氫技術(shù)，但儲氫體積能量密度低，儲氫量有限，續(xù)航能力受限。

三是成本問題。目前燃料電池各個部件的國產(chǎn)化率已經(jīng)很高，成本也在持續(xù)下降，但相對柴油動力來說仍然偏高。當(dāng)前氫能船舶的建造成本是常規(guī)柴油船舶的2倍以上。另一方面燃料使用成本也偏高，目前國內(nèi)氫氣加注成本約為70元/kg,初步預(yù)估氫氣在20元/kg以下才基本以柴油持平。隨著海上風(fēng)電制氫發(fā)展和灰氫的充分利用，氫氣成本未來有望得到大幅度下降。

四是壽命問題。從內(nèi)河船全壽命使用周期來看，現(xiàn)有燃料電池需要在全壽命周期內(nèi)更換一到兩次，增加了船舶運營成本和困難，從船東角度來看這是不利的。

問：據(jù)了解，中國船舶集團(tuán)“綠色珠江”重大專項，由605院牽頭研發(fā)的“綠色珠江”500kW氫燃料電池動力示范船科技項目，能否介紹一下這個項目的具體情況？

答：“綠色珠江”500kW氫燃料電池動力示范船，于2019年獲得CCS頒發(fā)的AIP證書，為世界首艘將氫燃料作為主動力的內(nèi)河貨船。該船船長70.50米，燃料電池總功率＞500kW，設(shè)計航速13km/h，續(xù)航力140km，采用兩臺電動機(jī)驅(qū)動舵槳推進(jìn)的內(nèi)河新能源自卸式貨船，往返于珠江定點電廠碼頭。該項目開展的前期，605院從應(yīng)用場景、適用船型、法規(guī)政策、碼頭配套等開展了大量的調(diào)研工作，從各方面論證了示范船的可行性，從而確定了本船船型。再進(jìn)行船型方案綜合論證，包括總體布局、特殊結(jié)構(gòu)、設(shè)備布置、燃料加注方案、供氫系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、安全監(jiān)控、消防措施等，最終形成應(yīng)用方案。

問：近年來，605院圍繞氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展與中國船級社(CCS)開展了哪些方面的合作？取得了怎樣的成效？

答：根據(jù)交通運輸部的指示，圍繞氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在中國船舶集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)下，在中國海事局、中國船級社(CCS)的支持下，605院聯(lián)合中國船級社武漢規(guī)范、廣州分社等單位，開展了氫燃料試驗示范船氫燃料電池動力系統(tǒng)技術(shù)解決方案、船用氫燃料電池動力系統(tǒng)(含加注配套保障、內(nèi)河航道航行管控等)的安全風(fēng)險評估與防范化解方案和氫燃料電池動力試驗示范船研制工作等合作，在公務(wù)船、客船、貨船等船型的總體方案、規(guī)范設(shè)計檢驗要求、風(fēng)險評估、技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等多方面進(jìn)行了深入交流合作，完成500KW內(nèi)河氫燃料電池動力貨船AIP設(shè)計和氫能應(yīng)用的“船用燃料電池動力系統(tǒng)專項研究驗證、船用儲氫和加氫系統(tǒng)專項研究驗證、船用氫氣管路連接方式專項研究驗證、船用燃料電池及其處所安全防護(hù)專項研究驗證、船舶氫燃料加注方式、安全操作規(guī)程和監(jiān)管方式、氫燃料電池動力船舶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析研究、氫燃料電池動力船舶設(shè)計方案風(fēng)險評估”等7項專項驗證工作，攻克了氫燃料上船應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，為法規(guī)規(guī)范的編制提供了有力支撐。

問：未來希望繼續(xù)在哪些領(lǐng)域展開合作？

答：605院希望能與CCS繼續(xù)保持良好的溝通與全面合作，在以鋁合金、碳纖維應(yīng)用為代表的高性能船舶、以氫燃料電池為代表的清潔動力船舶、以布纜、運維功能為代表的風(fēng)電場作業(yè)船舶以及水面無人船等領(lǐng)域繼續(xù)得到技術(shù)攻關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)采用的支持，共同著力踐行“造船強(qiáng)國”“碳達(dá)峰、碳中和”等國家戰(zhàn)略。