中国储能网讯：党的二十大报告指出，要积极稳妥推进碳达峰碳中和，推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型。电动船具有零排放、低噪音和易操控等优点，是构建绿色低碳运输体系的重要途径。船舶换电指电动船在换电站采用直接更换集装箱式电池组来实现快速补充电能的方式，可以有效缓解“里程焦虑”，减少初始造船投资，实现高效运营。当前由于技术、成本、市场等原因，行业发展还面临不少挑战，亟需加强政策引导、技术研发和市场推广，加快实现行业的可持续、高质量发展。

发展现状

  概述

  电动船是一种以电力驱动的船舶，通过电动机以及电池组等电力装置提供动力，并替代传统的内燃机驱动船舶。根据电池安装形式不同，电动船还可以进一步分为固定充电式电动船和换电式电动船。固定充电式电动船指的是电池组安装在船舶固定舱室内，在码头等固定场所进行充电。换电式电动船指的是电池组集成在一个标准集装箱内，船舶既可以像固定充电式电动船一样在码头等固定场所进行充电，也可以在上述场所直接更换箱式电池组，快速进行补电。

  与固定充电式电动船相比，换电式电动船具有以下优点：（1）换电式电动船效率更高。大容量电池往往需要数小时的充电时间，换电模式可在20分钟内完成吊装作业，可大幅提升电能补给效率。（2）初始建造成本低。船东可以采取租赁等方式，不必单独承担电动船高昂的建造成本。（3）可以降低用电成本。换电站可以在夜间等电价波谷期集中为箱式电池组充电，有助于降低船东的用电成本。（4）效益最大化。换电站可以作为储能系统参与电网的调峰调频，便于资源的最大化利用。

  国内外典型项目

  得益于换电技术在提高纯电动船舶补充电能效率、提升航行距离等方面的突出优势，近年来国内外已陆续开展了多个探索项目。从国外来看，目前荷兰、挪威、德国等国家相关企业已相继投用或正在建造以箱式移动电源为动力的中小型内河船舶。从国内来看，江苏、湖北等省份陆续有示范船投入运营，中国船舶、中远海运等主要企业也加快了产业布局。其中，典型项目有荷兰“阿尔芬纳”号内河电动货船、“江远百合”号纯电动集装箱运输船等。

  “阿尔芬纳”（Alphenaar）号电动货船是荷兰首艘使用可更换箱式电池组的内河船舶，由零排放服务公司Zero Emission Services所有。该项目在船舶运输业实现了使用绿色能源充电的可更换集装箱式电池组、开放式充电站和按使用次数付费制度的有机结合。“阿尔芬纳”号使用瓦锡兰公司开发的集装箱式可更换锂电池组，由45个电池模块组成，总功率达到2兆瓦时，每组电池支持航行时间约2至4个小时，航行距离40至60英里左右。船只可在沿途的专用充电站进行充电或换电，每次充电大约需要150分钟，换电则不超过15分钟。该项目预计每年可减少二氧化碳排放1000吨，氮氧化物排放7吨。

  “江远百合”号是我国第一艘纯电动示范应用试点船，由江苏省镇江船厂（集团）有限公司建造，江苏远洋运输有限公司负责运营。“江远百合”号以高安全性磷酸铁锂电池为能源载体，整船锂电池容量共计4620千瓦时，设计满电续航里程可达270公里。该船采用“即插即拔”式换电模式，在艉部装配3个20英尺标准集装箱高箱大小的船舶动力电池集装箱，单次换电仅需20分钟，约150分钟可充满一个箱式电池。目前，“江远百合”号已投入太仓港至京杭运河苏州工业园区港80公里航段运营，预计每年可减少燃油消耗160吨、降低二氧化碳排放500吨左右。

相关政策

  为降低温室气体排放、提高船舶能效，国内外陆续出台了一系列政策，推动了电动船舶、动力电池及船舶换电等技术的发展。

  国际相关政策

  国际海事组织（IMO）一直致力于在全球范围内推动航运业的节能减排工作，引导并支持绿色船舶、节能装置开发应用。2011年7月，IMO通过了全球第一套温室气体减排强制性措施，并将其纳入《国际防止船舶造成污染公约》（MARPOL公约）。2023年7月，IMO通过了《2023年船舶温室气体减排战略》，宣布了海运业需要在2030年实现温室气体排放总量与2008年相比减排20%，到2040年实现温室气体排放总量与2008年相比减排70%，并在2050年前后实现净零排放的发展目标。《2023年船舶温室气体减排战略》的发布将对我国船舶运输行业产生深远影响，行业低碳清洁化进程势必加速。

国际海事组织航运业减排关键步骤

  国内相关政策

  自2020年宣布“3060”目标以来，我国已陆续印发了多项国家战略与政策规划，各重点领域工作有序推进，“双碳”工作取得良好开局。2022年9月，工业和信息化部等五部委联合发布《关于加快内河船舶绿色智能发展的指导意见》，提出：“加快发展电池动力船舶，重点推动纯电池动力技术在中短途内河货运船舶、滨江游船及库湖区船舶等应用，开展标准化箱式电源换电技术研究与应用；探索设施共享，实行标准化燃料罐、箱式电源等可移动船舶设备共担共用；探索船电分离，由第三方标准化箱式电源租赁企业提供公共电池设计、制造、租赁、回收、处理等服务”，为船舶换电技术普及及商业模式探索提供了有力的政策保障。此外，湖北等省份也相继发布了支持电动船舶、船用动力电池、充（换）电等产业发展的政策文件。

表：主要省市支持船舶换电产业发展的政策文件

市场分析

  我国的电动船舶发展略晚于国外，但随着国家政策出台、相关技术发展，近年来呈现出快速发展势头，目前纯电动船舶约300艘，主要船型为小型邮轮、客船、渡船、干散货船、公务船等。根据EVTank预测，我国电动船市场规模将从2022年的11.9亿元提升至2025年的162.5亿元，2030年达到370.5亿元，船型也将逐渐向中短途、长途客船和货船渗透。随着电动船市场、技术、政策及相关配套设施的日趋成熟，未来电动船有望复制电动汽车发展路线。

  市场参与主体

  目前，典型的船舶换电项目涉及的市场参与主体主要有船舶建造方、船舶运营方、换电站运营方，同一公司可能承担不同角色，如电池设备商可能同时参与电池租赁业务，码头、港口运营商也可能参与到换电站的运营中。

  电动船建造方是专门设计、建造和销售换电电动船的公司，传统船舶建造企业和动力电池厂商都在积极布局这一赛道。目前开展该业务的传统船舶建造企业有：扬子江船业集团、湖北船厂等。此外还有亿纬锂能、宁德时代等动力电池企业。

  电动船运营方是负责运营和管理换电电动船船队的企业。他们提供电动船租赁和运输服务，确保船队的正常运营。只要经济性指标满足要求，现有船东公司可逐步将运营船只替换为采用换电模式的电动船。

  换电站运营方是负责建设、管理和运营换电站设施的企业。他们收取费用，并为电动船提供充电、换电、电池租赁等服务。换电站的运营商可以为码头、港口提供储能、供能服务，还可以作为一环参与电网调峰调频，有助于商业模式的多元化发展。

  2022年6月，中国船舶集团七一二所联合相关设计院所、高等院校、修造船厂等45家单位组建湖北省绿色智能船舶产业联盟，同年10月七一二所作为牵头单位筹建湖北省绿色智能船舶产业创新中心，力图充分发挥湖北电动船产业链优势，加快打造内河绿色智能船舶产业集群。2023年2月，中远海运集团成立中国电动船舶创新联盟，涵盖了绿色电力供应、动力电池、电力推进系统、船舶设计建造、系统集成服务、规范认证、港口码头、岸基充换电、客货轮运输、科研院所以及产业链投融资等领域，以畅通上下游产业合作，加快推动电动船舶行业发展。

船舶换电项目主要市场参与主体

  困难与挑战

  虽然换电模式可以有效缓解电动船舶“里程焦虑”、提升船舶运行效率，但距离大规模市场化应用还有一些待解决的问题。

  （1）标准规范不健全。换电式电动船的研发设计和建造运营涉及诸多标准规范，目前中国海事局已发布了《内河船舶法定检验技术规则》、《内河小型船舶法定检验技术规则》等技术法规，中国船级社也发布了《船舶应用电池动力规范》、《船舶直流综合电力系统检验指南》等规范，但在电池容量、充换电指标、接口、吊装、堆存等方面仍缺乏统一的标准和操作指南。

  （2）暂不具备经济性。虽然近年来电动船相关技术已取得长足发展，但与传统燃油船相比，其建造成本仍然较高。电动船初始建造成本比传统燃油船高1倍左右，其中电池的初期投资成本约占整船费用的一半以上。此外，充换电站的初始投资较高，加之当前箱式电池的周转率较低，换电站商业模式还不成熟，因此短期难以实现盈利，企业运营门槛高。

  （3）存在安全隐患。由于船用电池容量往往较大，为缩短充电时间，会采用高压充电、低压补电方式，提高充放电倍率后，可能会加速电池衰减并影响电池的使用寿命，甚至引发安全风险。此外，换电站集中堆放大量箱式电池，若管理不当可能导致锂电池热失控风险，进而引发火灾或爆炸事故。

展望

  船舶换电作为一种新业态仍处于探索阶段，其在解决内河船舶高效、环保运营方面具有巨大潜力，已得到了政策和市场的重视。虽然当前技术、成本、管理、商业模式等方面还存在不小挑战，但随着技术和市场的逐渐成熟都有望逐一解决。未来，要进一步加大政策支持力度，推动产学研用深度融合，加快项目落地实施。其次，要加快技术研发和应用推广，提高船用动力电池能量密度和充电速度，降低建造成本，提高续航里程。此外，还应加快完善标准规范，重点完善箱式电池产品规格和生产标准，充换电站建设、安防、存放、充电、换电等技术标准，推动市场安全、规范化发展。