是的你沒看錯，

不只是汽車，

船也能用上“新能源”啦！

10月11日，

氫燃料電池動力示范船

“三峽氫舟1”號

在湖北宜昌三峽游客中心（九碼頭）

完成首航，

這標(biāo)志著氫燃料電池技術(shù)

在內(nèi)河船舶應(yīng)用實現(xiàn)零的突破。

“三峽氫舟1”號相比傳統(tǒng)燃油動力船舶，

預(yù)計每年可替代燃油103.16噸，

減少二氧化碳排放343.67噸。

 

該船由中國三峽集團(tuán)所屬長江電力、

中國船舶第七一二研究所、

長江三峽通航管理局、

中國船級社、武漢長江船舶設(shè)計院、

江龍船艇等單位共同研發(fā)建造，

是國內(nèi)首艘

入級中國船級社氫燃料電池動力船。

“三峽氫舟1”號首航

“三峽氫舟1”號為鋼鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)，

總長49.9米、型寬10.4米、型深3.2米，

氫燃料電池額定輸出功率500千瓦，

續(xù)航里程可達(dá)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(yīng)急等工作。

這條氫舟是如何誕生的？

小新帶你一起走進(jìn)背后的故事！

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近年來，國家出臺《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》等系列政策，明確提出氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，氫能產(chǎn)業(yè)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。在內(nèi)河航運(yùn)領(lǐng)域，研究清潔、高效、可持續(xù)發(fā)展的新能源動力推進(jìn)技術(shù)已成為趨勢。

在國家政策的指導(dǎo)下，2021年，三峽集團(tuán)在長江流域啟動氫能業(yè)務(wù)布局，逐步推進(jìn)氫燃料電池動力船研制項目的實施。

“三峽氫舟1”號是長江電力檢修廠水工檢修部專業(yè)師梁強(qiáng)參與建造的第五艘船。在深度參與了電動船建造后，梁強(qiáng)成為了“三峽氫舟1”號研制項目的成員之一。

過去的幾十年，梁強(qiáng)是就著柴油味兒下飯的，“現(xiàn)在不行了，聞著就難受”。8月初，梁強(qiáng)參與了“三峽氫舟1”號試航，“幾乎聽不到噪聲，行駛非常平穩(wěn)，一點氣味都沒有。”

如今說起氫舟，梁強(qiáng)講得頭頭是道：“三峽氫舟1”號靠氫燃燒電池提供主要動力，氫燃料電池將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能，這個過程不通過燃燒，不存在熱能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，發(fā)電效率更高，而且反應(yīng)產(chǎn)物是水，不產(chǎn)生污染排放，所以它具有無污染、可再生、高效率的優(yōu)勢。

“氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，將氫燃料電池技術(shù)應(yīng)用于船舶，是未來船舶動力裝置的理想方案。”中船集團(tuán)七一二所燃料電池事業(yè)部系統(tǒng)研究室主任王振說，“長江需要更多像氫舟一樣的綠色船舶。”

2022年的5月，中山江龍船艇的廠房內(nèi)，弧光耀眼，火花飛濺，“三峽氫舟1”號底板焊接成功，國內(nèi)首艘內(nèi)河氫燃料電池動力示范船正式開工建造。

怎么建？把船舶動力系統(tǒng)改為氫燃料電池就是氫舟了嗎？可沒那么簡單。

氫燃料電池相當(dāng)于氫舟的“心臟”。

在國內(nèi)，氫燃料電池已經(jīng)成功應(yīng)用于航天領(lǐng)域和汽車交通領(lǐng)域，但在船舶交通領(lǐng)域，沒有經(jīng)驗可循，相關(guān)技術(shù)規(guī)范、支持政策、建造標(biāo)準(zhǔn)尚不健全。“移植”心臟只是第一步，關(guān)鍵得看這顆全新的心臟如何與各個器官和系統(tǒng)實現(xiàn)匹配和協(xié)同，以達(dá)到整個身體機(jī)能發(fā)揮的最大化。

這需要大量的研究論證，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、內(nèi)河氫燃料電池動力船示范應(yīng)用方法等一系列技術(shù)研究。

“我們成了第一個吃螃蟹的人。”湯文軍接到“三峽氫舟1”的設(shè)計任務(wù)是2021年5月，那時他剛完成電動游輪“長江三峽1”的設(shè)計，“感覺很有難度，但是又很興奮。”

湯文軍是“三峽氫舟1”主設(shè)計方武漢長江船舶設(shè)計院有限公司副總經(jīng)理，在他看來，該船的船型設(shè)計涉及幾個具體的關(guān)鍵點，“一是續(xù)航能力，氫舟采用的是氫燃料電池與鋰電池混合動力系統(tǒng)，氫燃料電池作為主力電源，鋰電池作為啟動電源、變工況下的削峰填谷和應(yīng)急電源，我們要通過多場景模擬測算，確定兩種電池功率的配置，在此基礎(chǔ)上確定最高航速和續(xù)航里程；二是要確定燃料電池系統(tǒng)、氫氣瓶間、鋰電池與機(jī)電設(shè)備間等重點風(fēng)險區(qū)域的布局，以此敲定船艙各大區(qū)域的劃分布局；三是要實現(xiàn)氫燃料電池系統(tǒng)與其它控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)與匹配，取得智能船舶認(rèn)證。”

“這個過程涉及多番試驗、論證和溝通。”在船體的設(shè)計和建造中，長江電力檢修廠承擔(dān)了大量建造協(xié)調(diào)工作，由于施工正值新冠疫情，建造團(tuán)隊依靠線上開展日常溝通，船舶潛水分部主任許家銘最忙的時間是下午5點半以后，趁著設(shè)計方、船廠和供貨商在晚餐時間有空，他逐個“煲電話粥”協(xié)調(diào)解決問題。

“氫燃料電池具有能量轉(zhuǎn)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(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用還要解決安全運(yùn)行、氫氣存儲和加注等諸多問題。”中船712所王振說，“‘三峽氫舟1’的建成運(yùn)行具有里程碑意義，實現(xiàn)了氫燃料電池技術(shù)在船舶應(yīng)用從0到1的跨越，為氫燃料電池動力船在國內(nèi)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用提供了實船示范。”

氫舟有了，氫氣從哪里來呢？

2021年，根據(jù)國家相關(guān)政策和三峽集團(tuán)戰(zhàn)略部署，當(dāng)年6月，長江電力啟動“中國三峽綠電綠氫示范站”項目建設(shè)，為內(nèi)河氫燃料電池動力船提供加氫服務(wù)。

“它是國內(nèi)首個內(nèi)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(xué)技術(shù)研究中心關(guān)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(jìn)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，實現(xiàn)自給自足，提高供氫效率。”

然而，給船加氫可沒那么容易。

關(guān)蘇敏拿汽車加油舉例，汽油是液態(tài)儲存，便于管控，氫是以高壓氣體形式儲存，危險源管控難度更大；而與氫能源車加氫相比，陸地上的車加氫主要采用加氫槍，加注時間一般不超過10分鐘，但船舶加氫具有加注量大、持續(xù)時間長的特點，因此，加注設(shè)備不宜采用陸用加氫槍，應(yīng)采用更加可靠的加注連接方式，并考慮船岸之間的緊急切斷的聯(lián)動功能。

“由于船在泊岸狀態(tài)會有晃動，加氫機(jī)與船舶充氫口的距離不可能完全固定，水平距離一般為5米，而垂直距離受季節(jié)性水位落差和強(qiáng)風(fēng)影響，會存在5到11米的偏差。”關(guān)蘇敏說。

也就是意味著，要在確保安全的前提下，更加精準(zhǔn)、快速地給船舶充氫。通過多種技術(shù)方案比選，項目組最終采用了“折疊機(jī)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。

“制氫加氫示范站是‘三峽氫舟1’的配套設(shè)施，也是推動氫能源技術(shù)在內(nèi)河船舶安全應(yīng)用的先決條件。”長江電力科學(xué)技術(shù)研究中心主任研究員葉青平說，目前，示范站具備大量、快速充氫的能力，也實現(xiàn)了制加氫一體化控制，它的建成對于打通“制氫、加氫、儲氫、用氫”全產(chǎn)業(yè)鏈條，推動長江大保護(hù)和踐行“雙碳”戰(zhàn)略具有重要意義。

2023年8月19日，隨著第一縷晨光灑落長江水面，“中國三峽綠電綠氫示范站”為“三峽氫舟1”號注入第一方氫能。

江水湯湯，山色蒼蒼，這座“綠色糧倉”在金色大壩的映照下靜靜等候，不久的將來，會有更多的氫舟在它的補(bǔ)給下“氫”裝跨越萬重山……