據(jù)了解,秦皇島電力推進休閑漁船總長36米,寬6.6米,深2.95米,船舶動力系統(tǒng)采用無錫賽思億針對該休閑漁船進行量身定制的創(chuàng)新型動力系統(tǒng)形式,實現(xiàn)了柴油主機、機組和鋰電池組等多種能源形式有機結(jié)合。
船上的動力電池系統(tǒng)則采用國軒高科專門為純電池動力/混合動力船舶量身定制的磷酸鐵鋰電池系統(tǒng),主要包括深度集成的高壓控制柜、模塊化設(shè)計的電池組兩部分。電池包防護等級IP67,模塊化設(shè)計具有可靠性高、放電倍率高、組裝接線效率高、運行噪音低、運行溫升低等特點。
鋰電池的應(yīng)用場景,身上穿的、手里拿的、路上跑的皆必不可少,現(xiàn)在,水上游的船舶市場,鋰電應(yīng)用也漸入佳境,藍海開發(fā)已在進行中。
電動船舶的發(fā)展史
電動船舶的誕生,可追塑至1839年。當(dāng)時,德國科學(xué)家研制出世界上第一艘電動船。至1881年和1882年,法國和英國分別成功進行了新型電動船試航;同時期,英國在泰晤士河沿岸還建立了世界上第一支經(jīng)營出租的電力游艇船隊,并建設(shè)了一系列充電站。
然而,由于電動船的電機技術(shù)尚不成熟,電池性能也有待提升,因此電動船舶多應(yīng)用于內(nèi)河水域的小型渡船和游艇。而隨著動力更強大的柴油發(fā)動機的發(fā)展和燃料補給的便利,電動船舶則逐漸失去市場,其發(fā)展也趨于止步。
船舶動力進入柴油機時代后,船用柴油和重質(zhì)燃油成為主要燃料,其燃燒后排放的廢氣中含有二氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物等大量污染物,會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響。
數(shù)據(jù)顯示,約有80%的國際貿(mào)易都通過船舶運輸完成,由此造成的環(huán)境污染問題不容小覷。據(jù)估計,1艘萬箱集裝箱船的硫化物排放量在常用工況下相當(dāng)于27萬輛重型卡車,若不采取有效減排措施,到2050年,航運業(yè)的溫室氣體排放量將達到全球溫室氣體總排放量的12%-18%。
為應(yīng)對船舶營運過程對環(huán)境的影響,各國開始積極尋求船舶替代動力燃料,希望能大幅度減少傳統(tǒng)柴油動力船舶的使用。
以純電力作為動力來源的電動船,具備零污染排放的特性,由此受到了航運界的青睞。與傳統(tǒng)燃油動力船舶相比,電動船在控制廢棄物排放污染、噪音污染等方面擁有得天獨厚的優(yōu)勢。
2025年船舶電池市場規(guī)模超200億
公開市場數(shù)據(jù)顯示,電動船舶市場的爆發(fā)點出現(xiàn)在2018年,2019年則以成倍的速度繼續(xù)發(fā)展壯大,這與我國鋰電池產(chǎn)業(yè)獲得長足進步的時間節(jié)點相契合。具體如下圖所示:
圖:近40年電動船舶建造情況
此外,OFweek鋰電網(wǎng)注意到,國外純電動船舶(鋰電池)發(fā)展較早,挪威是全球大型電動船舶運營最多的國家,其主要是往返于島嶼航線的渡船。
國外主要應(yīng)用于小型豪華郵輪、客船等對系統(tǒng)穩(wěn)定性和舒適度要求較高的船型,以及工程船、海岸救援船等。
國內(nèi)市場方面,國家統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2018年機動船只總數(shù)量為12.57萬艘,2018年內(nèi)湖船舶凈重噸位1.95億噸。而2018年我國電動船舶鋰電池市場總產(chǎn)值為0.44億,也就是說,2018年我國船舶電動化比例為0.016%,市場份額非常小。
假如內(nèi)湖船舶總量中按照50%的電動化比例計算,2018年電動船舶市場總噸位將達到0.98億噸,按照目前船用鋰電池電量的區(qū)間為1.2-1.35KWh/噸,取每艘船單位電量1.3KWh計算,2018年電動船舶用鋰電池市場理論需求量將達到127GWh。這是潛在的市場規(guī)模。
按實際情況來看,2020年、2022年以及2025年的電動船舶鋰電化滲透率按照0.045%、0.55%、18.5%的電動化率計算,那么,截至2025年電動船舶用鋰電池市場將達到35.41GWh。
按當(dāng)前船用磷酸鐵鋰電池0.6元/Wh來計算,2025年,船舶電池的市場規(guī)模將達到35.41GWh*0.6元/Wh=212.4億元。
磷酸鐵鋰最受益
磷酸鐵鋰電池具有良好安全性、長循環(huán)性能,良好的高溫穩(wěn)定性以及較低的成本,是船用動力的不二之選。寧德時代副總裁吳凱表示:“磷酸鐵鋰電池以其高安全性、長壽命、低成本、性能均衡等多方優(yōu)勢成為現(xiàn)階段船舶動力電池的最優(yōu)選擇。”
能量密度方面,目前用于電動船舶的磷酸鐵鋰電池,單體能量密度已由過去的100Wh/kg提升到160Wh/kg,系統(tǒng)能量密度也大幅提升。
價格方面,磷酸鐵鋰電芯價格已經(jīng)下降至0.6元/Wh,在船舶應(yīng)用領(lǐng)域已具備經(jīng)濟性。
安全性和經(jīng)濟性方面,近年磷酸鐵鋰動力電池及BMS電池管理系統(tǒng)發(fā)展迅速,充放電倍率的提高使船舶啟動加速及動力操控性更好,已經(jīng)具備了在船舶上推廣應(yīng)用的技術(shù)條件。
與磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢相對應(yīng)的是,目前國內(nèi)市場的船用鋰電池,基本都是磷酸鐵鋰。
動力電池企業(yè)搶灘布局
電動船舶市場潛力巨大,且該市場處于起步階段,不少企業(yè)已經(jīng)關(guān)注并涉足。
億緯鋰能動作最快
2019年6月28日,全球首批五千噸新能源散貨船(Diamond 5K系列)項目啟動儀式在億緯鋰能惠州總部舉行,合作雙方惠州億緯鋰能股份有限公司和上海瀚舜船務(wù)有限公司簽署了合作協(xié)議。
據(jù)了解,該項目創(chuàng)下了三個全球“最大”:1)全球最大批次新能源散貨船,共計18艘;2)全球單船最大的新能源散貨船,達到5400噸;3)全球最大的江海聯(lián)運新能源散貨船隊。該項目系列新能源船舶,將全部由億緯鋰能提供動力電池系統(tǒng),與普通同類型商船相比,可節(jié)約運營成本30%左右。
而在此之前,據(jù)億緯鋰能首席技術(shù)官袁中直教授介紹,在船用電池方面,億緯鋰能的總裝機量已經(jīng)超過30MWh,裝機數(shù)量超過100艘,其典型應(yīng)用案例如下圖:
圖:2019年6月之前億緯鋰能船用電池典型應(yīng)用案例
由中國船舶七一二研究所和CCS共同發(fā)布的300客位電動船君旅號是國內(nèi)第一艘采用“鋰電池動力+吊倉推進器”綠色動力船舶,于2019年11月11日交付使用。
該船創(chuàng)造下多個業(yè)界第一:國內(nèi)第一艘通過中國船級社(CCS)《純電池動力電動船檢驗指南》要求的純電池動力客船;國內(nèi)第一艘裝載大容量鋰電池的全電動客船;國內(nèi)第一艘采用微型吊艙推進器的全電動船舶。
君旅號由億緯鋰能提供磷酸鐵鋰電池、中國船舶第七一二研究所進行電力推進系統(tǒng)集成設(shè)計。
2020年4月10日,搭載高質(zhì)量億緯動力磷酸鐵鋰電池的160客位“闊闊真公主號純電動游船建造”舉行了開工儀式。此前,億緯動力也已成功簽訂了280客位“藍海豚游船”項目。
據(jù)悉,160客位“闊闊真公主號”容量達1.5MWh。與目前搭載52.9KWh電池的特斯拉相對比,“闊闊真公主號”相當(dāng)于28輛特斯拉汽車的電池容量。280客位“藍海豚”游船容量則達2.5MWh,超過47輛特斯拉汽車的電池容量。
億緯鋰能已然領(lǐng)跑電動船舶市場。
寧德時代走得最穩(wěn)
2019年1月,寧德時代和中國船級社(CCS)武漢規(guī)范研究所在福建簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。
同年6月,寧德時代透露,公司已和多方簽署了在電動船舶領(lǐng)域的合作意向協(xié)議。其中,長江流域第一艘純電動公務(wù)船——長江三峽通航管理局“海巡12909”號搭載的正是寧德時代的磷酸鐵鋰電池,容量為0.68MWh,最大航速21km/h。
船舶領(lǐng)域已被寧德時代視為重要一極,不僅是國內(nèi)市場,寧德時代也在積極開拓國際市場。2019年12月,寧德時代與美國船級社(ABS)簽訂了鋰電池在船舶應(yīng)用研究方面的框架協(xié)議,正式進軍海外船舶市場。
國軒高科正在發(fā)力
國軒高科控股子公司上海國軒舞洋船舶科技有限公司獲今年首批3套船舶動力磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)訂單,這也是國軒高科進軍船舶動力鋰電池市場以來獲得的首批系統(tǒng)訂單,標(biāo)志著國軒高科進軍電動船舶市場得到實質(zhì)性進展。
這批訂單中所有磷酸鐵鋰動力電池均由國軒高科提供,2船套是為河北某船東2艘36米柴電混合動力漁業(yè)工作船配套的,另1船套則為云南一船東39.8米150客位純電池動力船配套。
現(xiàn)在,河北秦皇島推出的國內(nèi)首款具備電池動力的混合動力休閑漁船,動力電池也由國軒高科提供。
比亞迪布局早但進展慢
動力電池巨頭比亞迪也透露,有意涉足電動船舶領(lǐng)域。早在2016年,比亞迪集團董事長兼總裁王傳福曾表示,希望與桂林市在旅游輪船電動化等方面開展合作。
不過,隨后雙方的合作未有披露。
除了億緯鋰能、寧德時代、國軒高科、比亞迪之外,7月25日鵬輝能源在回答投資者提問時表示,“公司在電動船舶電池上有布局,請關(guān)注以后的相關(guān)公告。”
此外,海外不少企業(yè)也已經(jīng)對電動船舶市場虎視眈眈。如韓國三星SDI、荷蘭儲能和電池公司Lithium Werks、德國電池制造商Akasol AG等企業(yè)都在積極布局電動船舶市場。
產(chǎn)業(yè)難點與瓶頸
處于初步發(fā)展階段的船舶電動化市場,也存在著安全性、技術(shù)性、經(jīng)濟性、配套設(shè)施不完善等問題。
首先是安全性。鋰離子電池因過充電、過放電、電池短路和熱沖擊等皆可能導(dǎo)致燃燒、爆炸等安全事故,全球各地的鋰離子電池燃燒事故時有發(fā)生。2019年10月,挪威渡船公司Norled旗下“MF Ytteroyningen”號客船的蓄電池室發(fā)生嚴(yán)重氣體爆炸,12名消防員因接觸與電池有關(guān)的有害氣體而被送往醫(yī)院。對安全性要求頗高的電動船能否成功依托鋰電池進入航運市場,關(guān)鍵在于是否解決營運安全保障的系統(tǒng)性問題。
其次是技術(shù)性。當(dāng)前,電動船儲能電池的儲能密度是影響電動船發(fā)展的首要技術(shù)難關(guān)。正如純電動重型卡車的發(fā)展被“續(xù)航短、自重大”的硬傷所局限, 正在向大型化發(fā)展的電動船也面臨同樣問題——續(xù)航與自重相互制約,難以兼得。電動船電池的續(xù)航容量越大,其占用的空間和重量就越大,相應(yīng)犧牲的船舶載重量也越大,從而導(dǎo)致電動船營運的經(jīng)濟性進一步降低。
第三是經(jīng)濟性。目前,小容量電動船普遍用于渡船、觀光船等短途、小量運輸領(lǐng)域,對續(xù)航能力要求不高。大容量電動船的電池則既要滿足一定的功率要求,也要具有較高的續(xù)航能力,如此巨大的電池容量需求,無疑增加了電動船的建造成本投入。與此同時,由于船用鋰電池壽命一般為10年,而船舶壽命周期通常為30年,因此大容量電動船在使用期間更換電池的成本也較高。
第四是配套不完善。對港口而言,供電設(shè)施初始建設(shè)投資較大,運營維護成本高,巨額投資建設(shè)的充電設(shè)施回報率很低,使得岸基充電設(shè)施的建設(shè)無法進行大規(guī)模商業(yè)化拓展。
此外,產(chǎn)品及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,也限制著電動船產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在電動船舶領(lǐng)域,至今沒有確立充電設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有電動船的充電設(shè)備仍是“一船一策”。
總結(jié):新興起的船舶電動化市場,也會像電動汽車初步興起的時候,存在著這樣或那樣的問題。但發(fā)展的過程不能因噎廢食,只要方向正確,船舶電動化市場將大有可為。
原標(biāo)題:河北漁船裝鋰電 船舶電池市場有多大?