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中远海运等国企船东发力电动船,外企民企也布局产业盛宴,上海电动船论坛将交流

响应绿色低碳发展大势,2023年2月8日,由中远海运集团统筹、中远海运发展承办的中国电动船舶创新联盟在上海宣告成立;2022年12月8日,由扬州中远海运重工有限公司承建的两艘700…

响应绿色低碳发展大势,2023年2月8日,由中远海运集团统筹、中远海运发展承办的中国电动船舶创新联盟在上海宣告成立;2022年12月8日,由扬州中远海运重工有限公司承建的两艘700TEU纯电动集装箱船举行开工仪式;2022年12月30日,山东海运首制2艘内河航运纯电集装箱货运专用船、在山东省小清河流域博兴港顺利完成首航仪式;2022年10月10日,江苏省交通运输厅与江苏省港口集团联合推动的全国首艘120标箱纯电动内河集装箱船“江远百合”号投入京杭运河运营。2月10日,湖北首艘120TEU纯电动集装箱示范船开工建造;2月20日,闽江首艘纯电动内河游船顺利开工……尤其是进入2023年,多个电动船舶项目接连落地和规划,在船舶领域刮起了“电化电动”风。围绕电动船产业盛宴,海外的外企和国内的民企也纷纷布局产业盛宴。适逢其时将于3月30-31日举办的2023年电动船产业创新发展上海国际论坛暨2023年船舶海工电气化技术产业发展峰会也吸引了中外船东、船厂、设计、厂商、投资、高校、行业主管、开发区等单位踊跃报名参加。目前还有少量参会名额,会议咨询 meetchinamkt@163.com 或 china@ishipoffshore.com

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交通运输部水运科学研究院首席研究员彭传圣对中国船舶报表示,随着我国动力电池技术的发展,目前小型船舶的电动化已经具有技术可行性。一些先锋航运企业首先在一些里程较短的应用场景,如在固定航线或者航行范围较小的客船、滚装船、港作拖船等船舶上试验电动化的可行性。这样一来,示范应用的电动船舶越来越多,又反过来促进了船用动力电池及电池管理系统技术的进步。目前,电动化已经逐渐向航线固定的小型货运船舶方向扩展,一方面是因为电动技术提供商看到了船舶电动化的市场前景,不断推动船用动力电池技术进步;另一方面是因为先锋航运企业认可了电动化是未来发展的必然趋势,急于发挥榜样作用。因此,曾经的“气化长江”近期有被“电化长江”取代的趋势。

有统计显示,目前,国内共有电动船舶300多艘,其中较大的有50多艘,大多是客船、渡船、公务船、港务船等船型,如已投入运营的“君旅号”“阔阔真公主号”“长江三峡1”号等。随着电池动力技术的不断发展进步,近来也开始应用到大型港作拖船、干散货船、集装箱船等船舶上,如4500马力纯电动拖船“云港电拖一号”、120TEU纯电动集装箱船“江远百合”号、700TEU级长江干线电动集装箱船等。

相关数据显示,2021年我国电动船舶市场规模为94.8亿元,同比增长12.9%;国内研究机构EVTank发布的《中国电动船舶行业发展白皮书(2022年)》预计,在原有船舶电动化改造以及新造电动船舶的带动下,我国电动船舶的市场规模在2026年将达到367.5亿元。

顺应国内外电动船产业创新发展和船舶电气化动向、绿色船舶技术电动、锂电池、燃料电池、岸电技术、自动化智能化融合等趋势,抢抓绿色航运电动化机遇。在成功举办了系列专业会议的基础上,Seahow 和国际船舶海工网将联合相关单位在上海举办 “2023年电动船产业创新发展上海国际论坛暨2023年船舶海工电气化技术产业发展峰会”,论坛峰会计划将于2023年3月30-31日在上海举办 。 会议报名 meetchinamkt@163.com 或 china@ishipoffshore.com

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2022年3月18日,中远海运2艘700TEU级长江干线电动集装箱船项目举行“云签约”仪式。国家发改委、交通部、工信部相关领导,中远海运集团副总经理黄小文、中国船级社总裁孙峰、上海港集团总裁严俊、上海市交通委副主任董爱华、上海海事局副局长谢开运、湖北省工信厅副厅长郭涛、武汉新港委副主任涂平晖等出席并见证签约。“云签约”仪式共设北京、上海、武汉、天津、南京、扬州、常州等地多个分会场,包括三峡科技、长江绿色发展基金、中国国企混改基金、上海大学等在内共计51家企事业合作单位连线见证签约,共同见证长江黄金水道绿色智能航运发展历史上的重要里程碑。

签约仪式上,中远海运集团副总经理黄小文、中远海运发展总经理刘冲、中远海运重工总会计师俞建忠、中国船级社副总裁蔡琰先、上海市交通委副主任董爱华等致辞。中远海发航租事业部与扬州中远海运重工、上海泛亚航运分别云签署了700TEU级电动集装箱船舶建造协议和船舶租赁协议,共同推动长江航运绿色零碳转型。

围绕长江经济带“生态优先、绿色发展”的定位,中远海运发展牵头协调产业链企业及相关单位,开展了长江干线电动集装箱船标准化研究,努力打造绿色零碳智能航运示范,助力长江水运转型发展,为我国内河沿海航运绿色发展以及船型标准化工作积累经验,为国家“碳达峰、碳中和”战略贡献力量。

长江干线电动集装箱船项目选择700TEU级集装箱船作为首批绿色零碳智能电动化试点船型,船舶采用船电分离模式设计,配载换电模式船用集装箱式动力电池作为动力源。首航航线为武汉至上海,采用换电模式沿途加挂港口换电,实现全程纯电航行。在船舶电动化的基础上,该船型还将应用智能运维、智能辅助驾驶、可视化航道预警等智能化技术,进一步增强船舶安全驾驶能力。700TEU级集装箱船建造完成后,将租赁给中远海运集运所属泛亚航运经营。

未来,在国家整体战略框架下,中远海运发展将努力推动形成长江水运绿色零碳发展的整体方案和实施路径,积累可复制借鉴的示范经验,并推广至长江全流域、珠江、渤海湾、北部湾等内河及沿海水域,推动中国成为全球绿色零碳航运的引领者。

长江干线船型标准化、绿色智能化是落实长江经济带发展战略的重要举措,对于促进长江航运安全发展、绿色转型具有重要意义。围绕电动船舶产业链,中远海运发展打造先进的零碳智能船舶,并致力于提升研发、制造船用箱式动力电池单元的能力,构建国内重点水域的船舶充换电网络。同时,公司还将重点拓展箱式电池高端特种箱业务以及绿色能源配套产业,联合参股投资企业和战略合作伙伴,实现产业链协同发展,共同推进我国电动船舶的技术创新和产业化。

长江干线700TEU级电动集装箱船新船型的成功研发和集装箱船项目的成功签约,是电动船项目发展的重要里程碑,也是推进我国内河沿海航运绿色发展的重要举措。中远海运发展将与产业链合作伙伴一同以此次电动船签约为起点,推进航运业绿色零碳发展实现新突破,谋取新未来。

2023年1月,招商局邮轮制造有限公司自主研发的智能电动无人集装箱船获得中国船级社原则性认可。该船总长约为79.9米,船宽12米,主要用于长江-通吕运河之间集装箱、干散货物的运输。该船设有64只标准20英尺集装箱,分别装在2个货舱内。货舱上方配有舱盖,舱盖上铺有太阳能电池板,可转换成电能并储存,为日常负荷提供电力。该型内河集装箱船以智能、无人为设计理念,配备自主航行系统,通过岸基基站配合,可以实现锚地至锚地的无人驾驶,也可通过岸基控制台实现遥控航行。同时该船配备快速插拔电池,运营过程可以达到零排放标准。

图:招商局邮轮智能电动无人集装箱船概念图

美国劳伦斯伯克利国家实验室Amol A. Phadke教授2022年7月在Nature Energy上发表了标题为“电池成本的快速下降加速全电动区域间集装箱航运发展 (Rapid battery cost declines accelerate the prospects of all-electric interregional container shipping) ”的论文,作者利用现有的最佳电池成本和能量密度,研究了电池电动集装箱船的技术前景、经济可行性和部署潜力等。

图:电池动力(BES)与内燃机动力(ICE)船舶推进总成本(TCP)比较。(a)现阶段ICE船的TCP;(b)现阶段BES船的TCP;(c)近期情境下ICE船的TCP;(d)近期情景下BES船的TCP。

挪威“Yara Birkeland”号由ENOVA(一家负责推广可再生能源的政府企业)提供资金1.335亿挪威克朗,在挪威船厂VARD建造。该船原计划在2020年年初交付,但因为疫情原因一再推迟,于2022年投入商业运营。作为全球首艘零排放全电动和自主驾驶的集装箱船,其最大亮点是使用纯电动和无人驾驶技术在保证节能减排的同时,利用安装于船舶的全球定位系统、雷达、摄像机和传感器等部件,实现在航道中的自动避让,并在到达终点时实现自行靠泊。

图:全球首艘零排放全电动集装箱船

“Yara Birkeland”号

“Yara Birkeland”号长79.5米,型宽14.8米,型深12米,满载吃水6米,空载吃水3米,可装载120TEU(TEU为国际标准箱单位,1TEU表示一个标准20英尺集装箱),3200载重吨。出于安全、节能、环保的考虑,该船正常航速仅为6节,最高航速13节。该船由瑞士Leclanché公司6.7MWh锂离子电池供电。该锂离子电池具有高能量密度,工作温度范围为-20至+55°C。Leclanché公司船用电池架系统(MRS,Marine Rack System)由20个电池组串组成,包含51个电池模块,每个模块包含32个电池单元,总共32 640个电池单元。电池系统具有内置冗余,有8个独立的电池室。当多个电池组串电力耗尽或停止工作时,船舶仍可以继续运行。

2

荷兰Port Liner公司全电动集

装箱船“PortLiner EC110”号

“PortLiner EC110”号由荷兰Port Liner公司制造,船长110米,宽11.45米,集装箱容量达到280 TEU, “PortLiner EC110”号的最大特点在于它的电池系统是采用换电式的,一次充电可以行驶34小时。电池为集装箱式,只需在港口更换即可,这意味着它们不必立即充电。Port Liner公司计划在未来几年为荷兰和比利时生产15艘电动船。

据报道,Port Liner公司电动船选择钒氧化还原液流电池。在钒氧化还原液流电池中,电能存储在不易燃和不易爆炸的液体电解质中,并且可以在环境条件下储存。当电力消耗完时,可以采取充电或者换电的方式。

图:荷兰Port Liner公司全电动集装箱船

“PortLiner EC110”号概念图

3

德国DB Schenker公司全电

动零排放无人近海集装箱船

德国供应链管理和物流方案公司德铁信可(DB Schenker)计划建造一艘全电动零排放无人近海集装箱船,用于服务挪威伊科内斯(Ikornnes)码头和奥勒松港(Ålesund)之间的航线。该项目旨在取代在沿挪威海岸线使用的传统支线船。这种新的无人、电动、近海集装箱支线船基于海军动力公司(Naval Dynamic)、康士伯海事公司和马斯特利公司(Massterly)合作开发的 NDS AutoBarge 250概念。

图:德国DB Schenker公司全电动零排

放无人近海集装箱船概念图

新船将长50米,可运输300载重吨货物,能够以7.7节航速在3个小时内完成43公里(23海里)的航线。无人驾驶时将由Massterly公司的远程运营中心监管,该中心配有经认证的各种船舶运营人员。该船预计将于2024年投入运营。有关该船动力系统的细节暂未公布,可能采用锂电池或燃料电池系统。

4

荷兰FPS公司“Maas”和“Maal”

集装箱船氢动力改造项目

Future Proof Shipping(FPS)公司是荷兰一家提供零排放运输服务的公司,FPS公司于2021年开始与荷兰造船厂集团(HSG)合作,对其内陆集装箱船“Maas”号进行改造。“Maas”号长110米,宽11.4米,投入使用后,将在鹿特丹和安特卫普之间进行集装箱运输。改装包括移除主发电机和变速箱,并安装一个新的模块化推进系统,包括电动机、氢气罐、PEM燃料电池系统和电池系统。压缩氢罐、燃料电池和电池系统是独立的单元,可以更换或拆卸进行维护。

氢气和燃料电池系统将安装在船的货舱内,氢气罐被放置在燃料电池系统上方的两个40英尺的容器中。燃料电池系统将有三倍的冗余,装机容量为825kW(提供推进和辅助动力)。Koedood海洋集团(Koedood Marine Group)为该船提供燃料电池系统,其合作伙伴Nedstack公司提供燃料电池堆。该船还配备504kWh的锂离子电池组用于调峰、二次和桥接动力。该系统还包含一个750V直流母线和一个用于推进的电动机。

图:“Maas”号改装后系统组成示意图

2022年11月,FPS公司宣布选择巴拉德动力系统公司(Ballard)为其第二艘内陆集装箱船“Waal”号的改装提供质子交换膜(PEM)燃料电池。“Waal”号长109.8米,型宽11.4米,型深3.53米,此次改装将安装6个巴拉德公司FCwave模块。改装完成后,该船的总安装功率将达约1.2兆瓦,载货能力将为200TEU。推进系统的功率、尺寸和设计都经过优化,以应对莱茵河鹿特丹至杜伊斯堡(Duisburg)段较高的能源消耗率。

5

挪威SeaShuttle氢燃料电池

集装箱船项目

挪威Seashuttle项目计划建造两艘氢动力、远程控制和自主航行的集装箱船,于2025年交付。该项目已获得挪威ENOVA提供的1.5亿挪威克朗资金资助,由多式联运和物流集团Samskip和海洋机器人公司Ocean Infinity共同开发,建造两艘在奥斯陆峡湾和鹿特丹之间无排放运行的500TEU集装箱船,每艘船由3.2MW的氢燃料电池提供动力。

图:SeaShuttle项目氢燃料电池集装箱船概念图

新西兰East by West渡轮公司推出了新西兰首艘全电动客运渡轮“Ika Rere”号,该纯电动船渡轮据称南半球首艘全电动客运渡轮。该船的主要电气系统配置示意图如上,“明星式真空装”,让主要电气系统配置一览无余。

 

“Ika Rere”为毛利语,意为飞鱼。“Ika Rere”号是一艘双体船,采用碳纤维制成,长19米,设计时速20节,载客量132人,由惠灵顿电动船舶制造公司(WEBBCo)承建,这也是该船厂交付的第一艘船。该渡轮将由Meridian Energy公司提供的可再生能源产生的电力充电,实现100%的可再生能源应用,并作为大惠灵顿地区委员会公共交通部门的渡轮服务船队的一部分,每天往返皇后码头(Queen’s Wharf)和戴斯湾(Days Bay),助力实现惠灵顿港口环境减少运输排放的目标。与采用柴油动力相比,“Ika Rere”号预计每年可减少约640吨二氧化碳的排放量。

“Ika Rere”号由新西兰当地海军建造公司SSC Marine设计,由固瑞特公司(Gurit)进行结构工程设计。在20年的使用寿命中,其寿命成本预计将比柴油动力铝制船低35%。节省成本的关键因素包括预计将降低60%的推进能源成本,以及电机可以额定5万小时免维护运行。

表:“Ika Rere”号参数表

01 电力推进系统

麦凯集团(McKay Group)的海洋和工程部门为“Ika Rere”号提供了动力和推进系统集成,包括:电气工程设计和安装、船舶自动化、电力推进系统、能源/电池存储设计和安装以及岸上充电系统集成和设计。麦凯集团的工程师构建了电池和储能系统,配有自动化和控制功能,可满足客运渡轮的电力要求。在项目期间,复杂的工程问题得到了解决,例如充电系统集成、导航辅助、冷却集成和控制,以确保渡轮可以按期交付。“Ika Rere”号将完全使用电力运行,符合挪威船级社(DNV-GL)和新西兰海事局(Maritime NZ)规范对电动船舶的紧急/冗余设计的要求。

“Ika Rere”号采用丹佛斯(Danfoss)的Editron船用电力驱动系统。整个系统包括两台325千瓦永磁推进电机、两套微网变流装置、六套与动力电池配套的DC/DC转换器等核心设备。所有这些组件都由一个直流配电柜通过电气控制系统进行控制。Editron船用电驱系统可在高达6兆瓦的功率范围内提供出色的效率。整个系统紧凑轻巧,节省空间和重量,在设计上有着极大的灵活性。

02 锂电池

德国科德宝密封技术集团(Freudenberg Sealing Technologies)旗下Xalt Energy公司为“Ika Rere”号渡轮提供锂电池。该渡轮上安装了72个Xalt Energy公司XMP 76P锂离子电池组,将提供大约550千瓦时的能量。XMP 76P 液冷锂离子电池组是Xalt Energy公司XPAND储能解决方案的一部分,专为重型商业应用而设计,具有高充放电速率、出色的循环寿命且易于安装等优点。该电池已进行优化配置,以满足船舶的设计要求。该渡轮使用XMP 76P电池组为两台电动机提供动力,使渡轮能够达到20节的航速,并在两次充电之间连续运行一小时。

图:Xalt Energy公司XMP系列锂电池组

03 充电站

充电速率是电动船设计中的一个重要考虑因素,会影响船体尺寸、电池规格、重量和船舶排水量等。当地的电网容量和充电站的美观同样重要。“Ika Rere”号充电速率的设计可保证该渡轮完成一次25公里的往返航行,然后利用乘客上下船的时间以1兆瓦的速率在码头充电15分钟,所充的电力可以使其完成下一次完整的往返航行。在第一年运行期间,该渡轮将在夜间停泊时使用300千瓦的充电站进行充电。

图:“Ika Rere”号在码头充电

04 新船计划

据2022年8月消息,East by West渡轮公司计划向惠灵顿电动船舶制造公司订购第二艘全电动渡轮。据该渡轮公司称,“Ika Rere”号在速度、航程、能源使用和充电速度方面都超出了性能预期,让参与该项目的人惊叹不已,并以其安静、平稳和快速的航行体验给乘客们留下了深刻的印象。

第二艘电动船将是“Ika Rere”号的姊妹船,在皇后码头与戴斯湾之间的现有航线上运行,搭载132名乘客。它将配备更新的电池技术,以增加能量存储。这两艘船都将在皇后码头充电,该项目计划扩建充电基础设施,使用新发布的兆瓦充电标准(MCS)。

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