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电池在远洋货船的应用场景
2024 年 9 月，CIMAC & MBF 联合发布了《电池在远洋船舶的应用场景》研究报告，期望回答两个问题：1. 电池在远洋船舶上中已有和未来可能有的案例是什么？2. 其应用场景是什么以及它们的局限性？
电动货船总体情况
截至 2024 年 1 月，数据库共有 1,228 艘电动船，其中 879 艘正在运营，349 艘正在订购或建造中。左图为 2016 年至 2023 年期间每年电动货船数量，右图为船舶总数。
在 2023 年电动货船（含混动、插混和纯电）总共有 94 艘，混动占绝大多数。
在这 94 艘电动货船中，有 64% 的电动船是在沿海水域运营。远洋和内河船舶分别占 19% 和 17%。
远洋电动货船
货船种类
多年来，电池已被安装在不同类型的货船上：普通货船、集装箱船、散货船等。2023 年，滚装船数量显着增加，共交付了 11 艘。
动力系统
78% 的远洋电动船都采用混合动力系统，但到 2023 年，插电式混合动力系统显著增加，主要是因为上文提到的滚装船数量增加。
电池容量
远洋电动货船的平均安装电池容量为 466 kWh，新建船为 531 kWh，改装船为 296 kWh。插混式使用的电池稍大，平均容量为 565 kWh，而混合动力为 438 kWh。
目前有 15 艘远洋电动货船将在未来 2 年内交付。这些船舶大部分是滚装船（12 艘），但也有 2 艘油/化学品油轮和 1 艘普通货船。它们都采用混合动力推进系统。
这些船上的电池规模从最小的 350 kWh 到最大的 2847 kWh 不等。如果包括这些船舶，那么每艘船的平均安装电池容量约为 659 kWh，将比目前每艘船的平均安装容量增加 41%。
电池在货船上的应用场景
零排放场景
i. 全程纯电运营将受到电池大小、航行距离和电力需求的限制。因此，这种模式通常可用于短距离航行的船舶——理想情况下是低速航行。仅靠电池运行大型远洋船舶将是一个挑战，因为它需要巨大的电池系统。
ii. 部分纯电运营主要是往返港口和港口内的操作，通过使用电池作为主要能源来完成。
iii. 接入岸电是船舶在港口时使用岸上电力连接，以实现港口零排放运行。在这种情况下，电池可以通过防止停电、削峰或过渡期间的支持来促进岸电的使用。
iv. 混合应用是通过电池，促使发动机在燃油消耗和/或排放量方面以最佳设定点运行。
负载优化就是可行方式之一，可通过选择发动机尺寸，使其大部分时间以最佳设定点运行，并在需要时从电池获取额外电力。此外，当电力需求较低时，由于发动机以最佳负载运行会产生多余的能量，因此可以为电池充电。
动态应对场景
i. 动态负载转换是指在电池支持下改善燃气发动机其动态响应行为。例如，当按照奥托循环原理运行时，燃气发动机是通过空气路径控制的。如果负载需求施加得太快，发动机可能会出现异常燃烧，从而损害发动机的健康和可操作性。电池系统可以帮助降低对发动机的负载请求率，从而提高其动态可操作性。
ii. 消灭瞬变是通过电池系统覆盖额外的瞬变负荷，确保发动机基本负荷稳定，从而实现燃油的节省，有望减少发动机磨损，降低维护成本。
iii. 备用电源就是用于预防停电，以便主电源系统始终有电可用。如果发电机组发生故障，则电池可以提供所需的电力，直到备用发电机组启动并运行。
能量回收场景
i. 船上能源收集是指收集利用太阳能、风能和潮汐能等，并储存在电池中，随时转换为推进或辅助动力。
ii. 从岸上获取能源是指当船舶停靠在港口时，可以从岸上获取电力，即岸电。
来源:太平洋环境
智能新能源船舶技术创新产业联盟秘书处
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