特别关注丨从诺贝尔化学奖说开去

当地时间10月9日下午，瑞典皇家科学院宣布将2019年诺贝尔化学奖授予约翰·B·古迪纳夫(John B.Goodenough)、M·斯坦利·威廷汉(M. Stanley Whittingham)和吉野彰(Akira Yoshino)，以表彰他们在锂离子电池领域做出的卓越贡献。

2019年诺贝尔化学奖得主。图/诺贝尔奖官网

从上世纪90年代开始，锂离子电池被成功运用到手机中，随后，电脑、电视、汽车等我们熟悉的家用电器和交通工具快速利用这项技术，使它正式走进我们的生活。而现在，船舶正在成为锂电池下一个巨大的应用场景。

自2018年国务院审议通过《打赢蓝天保卫战三年作战计划》后，交通运输部等部门陆续发布《长江经济带船舶污染防治专项行动方案(2018-2020年)》《推进珠江水运绿色发展行动方案(2018-2020年)》《关于做好船舶水污染物排放控制标准实施工作的通知》等文件，鼓励船舶使用清洁能源、改造油气收集系统和岸电受电设施等，在2020年底前，完成污染物排放不符合要求的船舶改造。而电动船舶具有低能耗、零污染、低成本等优点，正成为整治船舶污染、实现节能减排的重要路径。

7月5日，300客位全电动客船项目推进会在无锡中船重工702所举行，标志着国内目前最大的全电动客船船体结构已建造完成。该船采用全锂电池动力+吊舱推进器的动力系统，安装有重达25吨的大容量锂电池组，整船电池容量为2280千瓦/时，相当于50台电动汽车的电池容量。续航能力方面，在7节航速下该船续航力可达120公里，续航8小时，若采用“白天运营，晚上充电”的工作模式，充电时间仅需6小时。如此强大的锂电池动力系统，全部采用高性能的磷酸铁锂电池及系统解决方案，而约翰·B·古迪纳夫正是磷酸铁锂磷正极材料的发明人。

据高工产研锂电研究所(GGII)测算，柴油动力船每百公里运行成本约为4100元，液化天然气(LNG)动力船每百公里运行成本约为3700元，电动船舶每百公里运行成本约为2800元。由此可见，电动船舶的运行成本明显低于柴油和LNG动力船。不仅如此，由于电动船舶的结构相对简单，转动部件较少，工作可靠，使其维护成本极低。航运业的“绿色”和“智能”发展趋势催生了电动船舶的诞生，面对航运业节能减排日益增长的压力，业界对于航运业新能源化的探索正在加速，电动船舶非常符合未来绿色船舶的发展趋势。

目前，已有越来越多的企业开始将目光转向船舶领域，有针对性地开发船舶锂电池系统。比如，备受业界关注的“Enhydra”轮是北美最大的一艘锂电池混合动力船，All American Marine船厂和BAE Systems公司合作为该船设计和集成了整套混合电力系统，由BAE公司供应HybriDrive推进系统，包括一台发电机组、推进电力转换器、电力负荷供应及控制系统等。发电机组与一台变速康明斯QSL9 410马力柴油机耦合，电机通过一台减速齿轮箱耦合推进轴，用于提供推进力和提高螺旋桨效率，能精确控制航速。这套混合动力系统还使用了电力动力，由Corvus Energy公司供应2个锂离子电池板，且未来的充电设施完善和电池技术改善之后，还可实现真正零污染排放。

对船东来说，能源储存可能是一个重要的绿色投资，当能源储存系统对特定船舶的尺寸正确并包括智能功率控制时，将获得最大化回报。为此，罗尔斯罗伊斯公司(以下简称罗罗公司)也推出了一套基于锂离子的储能系统——SAVe能源液体冷却电池系统。据介绍，该系统具有成本竞争力、高效并能根据能源和动力要求提供一种模块设计使产品规模化，同时满足国际低排放和零排放推进系统国际法规要求。罗罗公司称，船舶电气化正在建设，SAVe能源液体冷却电池系统在2019年的潜在应用功率将达到10-18兆瓦时(MWh)左右。目前，SAVe能源液体冷却电池系统已经通过了相关认证。

以我国为例，2018年，我国内河船舶净重吨位约为1.95亿吨。业内人士分析，按照50%的电动化比例计算，对应的电动化船舶净重吨位为0.975亿吨，根据电动船每吨需要锂电池1.3KWh计算，锂电池理论需求量将达到127GWh，市场容量十分可观。但不可忽视的一个问题是，电动船舶发展仍有众多技术难关需要攻克、商业模式需要摸索，行业标准和管理体系等也有待进一步完善。交通部水运科学研究院船舶运输技术研究中心主任纪永波举例称，比如内河电动船的岸电容量小、设施设备兼容性差、船舶生命周期内电池更换成本高是下一阶段电动船舶发展需首要解决的问题。在电动船舶相关行业标准方面，中国船舶工业综合技术经济研究院相关人士指出，随着未来电动船舶的日渐发展与应用，在电动船的总体性、安全性、经济性、续航性、产业链完整性等方面将产生一系列新的标准需求，我国需要借鉴国际海事组织(IMO)、国际船级社协会(IACS)等相关国际组织的技术发展趋势，制定符合国内电动船发展的标准，在制定行业标准的基础上，还要建立和完善相应的规范标准体系，尤其是电动船舶的安全规范。

据GGII预测，未来7年，按每年民用船舶总数量平均下降4.9%计，单位船舶吨位平均净重0.178万吨/艘计，内湖船舶总吨位占比民用机动船舶总吨位平均按照92%的比例计，2019年、2022年和2025年的电动船舶锂电化渗透率按照0.035%、0.55%、18.5%的电动化率计算，到2025年，电动船舶用锂电池市场将达到35.41GWh。若电动船舶用锂电池市场锂电化渗透率达到50%，将带动锂电池市场90GWh以上的规模。

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