從0到1：氫舟誕生記

　　本網訊（向珊）10月11日上午，國內首艘入級中國船級社的內河氫燃料電池動力船“三峽氫舟1”號從湖北宜昌三峽游客中心（九碼頭）出發，逆流而上，經夷陵長江大橋、中水門后折返，在宜昌水域順利完成首航。

　　“三峽氫舟1”號是由三峽集團所屬長江電力、中國船舶第七一二研究所、長江三峽通航管理局、中國船級社、武漢長江船舶設計院、江龍船艇等單位共同研發建造的氫燃料電池動力船，用于三峽庫區及兩壩間交通、巡查、應急等工作。該船最高航速達28公里/小時，續航里程可達200公里，全生命周期可累計減少二氧化碳排放10310.1噸。

　　在船舶設計、研發和制造過程中，三峽集團充分發揮清潔能源創新鏈、產業鏈龍頭作用，聯合上下游單位，團結協作、攻堅克難，成功研發國內首套符合船級社最新標準的船用氫燃料電池動力系統，讓“三峽氫舟1”號成為國內燃料電池功率最大、首艘入級中國船級社的氫燃料電池動力船。

　　“三峽氫舟1”號的首航標志著“氫化長江”邁出實質性步伐，內河交通綠色低碳發展迎來嶄新里程碑。

　　那么，這艘氫舟是如何誕生的？一起去揭秘！

▲ 國內首艘氫燃料電池動力示范船“三峽氫舟1”號

　　與長江的綠色約定

　　“三峽氫舟1”號是長江電力檢修廠水工檢修部專業師梁強參與建造的第八艘船。

　　梁強是船舶制造與維修專業的“科班出身”，從1991年參加“葛洲壩”號交通船工作起，隨著工作經驗的積累，他逐漸成了長江電力檢修廠水工檢修部船舶潛水分部的“硬角兒”。

▲ 2022年11月10日，“三峽氫舟1”號船體合攏。攝影：李英豪

　　作為長江干流梯級電站的運營主體，長江電力管理著多艘船舶，主要用于水電站的維護檢修、庫岸巡查和水上應急處置等工作。從開船，到管船，再到后來造船，30多年過去，梁強與長江電力管轄的每一艘船都結下不解之緣。這其中，就包括去年首航的全球最大純電動游輪——“長江三峽1”號。

　　“先前廠里的船都是傳統柴油機，所以跟傳統動力船舶打了幾十年交道。”梁強說。在深度參與了電動船建造后，他有幸成為“三峽氫舟1”號研制項目的成員之一。

　　如今說起氫舟，梁強講得頭頭是道：“三峽氫舟1”號靠氫燃料電池提供主要動力。氫燃料電池將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能，這個過程不通過燃燒，不存在熱能和機械能的轉換，發電效率更高，而且反應產物是水，不產生污染排放，所以它具有無污染、可再生、高效率的優勢。”

　　過去的幾十年，梁強是就著柴油味兒下飯的，“現在不行了，聞著就難受”。9月初，梁強參與了“三峽氫舟1”號試航，“幾乎聽不到噪聲，行駛非常平穩，一點氣味都沒有。”

▲ 2023年3月17日，“三峽氫舟1”號下水。攝影：梁強

　　近年來，國家出臺《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》等系列政策，明確提出氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體，氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。在內河航運領域，研究清潔、高效、可持續發展的新能源動力推進技術已成為趨勢。

　　“長江是中華民族的母親河，也是滋養三峽集團發展壯大、賦予我們廣闊空間、需要我們全力守護的一條河。”三峽集團董事長、黨組書記雷鳴山說。在國家政策的指導下，2021年，三峽集團在長江流域啟動氫能業務，逐步推進氫燃料電池動力船研制項目的實施。“‘三峽氫舟1’號的首航是三峽集團與湖北省立足新發展階段、貫徹新發展理念、構建新發展格局，全面深化戰略合作結出的重要成果，是電化長江、氫化長江、保護長江走出的重要一步。”三峽集團副總經理、黨組成員王良友說。

　　“氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，將氫燃料電池技術應用于船舶，是未來船舶動力裝置的理想方案。”中船集團七一二所燃料電池事業部系統研究室主任王振說，“長江需要更多像“三峽氫舟1”號一樣的綠色船舶。”

　　“第一次吃螃蟹”

　　2022年的5月，廣東省中山市江龍船艇的廠房內，弧光耀眼，火花飛濺......“三峽氫舟1”號底板焊接成功，國內首艘內河氫燃料電池動力示范船正式開工建造。

▲ 2022年5月17日，“三峽氫舟1”號開工建造。攝影：梁強

　　怎么建？把船舶動力系統改為氫燃料電池就是氫舟了嗎？可沒那么簡單。

　　氫燃料電池相當于氫舟的“心臟”。

　　在國內，氫燃料電池已經成功應用于航天領域和汽車交通領域。但應用在船舶建造領域，沒有經驗可循，相關技術規范、支持政策、建造標準尚不健全。“移植”心臟只是第一步，關鍵得看這顆全新的心臟如何與各個器官和系統實現匹配和協同，以最大化地發揮整個身體機能。

　　這需要大量的研究論證。

　　作為船東，長江電力牽頭各單位開展了氫燃料電池動力系統在船舶上的適用性與安全布置分析，以及氫燃料電池與鋰電池能量管理、氫燃料船舶加注操作流程、內河氫燃料電池動力船示范應用方法等一系列技術研究。

　　“我們成了第一個吃螃蟹的人。”湯文軍接到“三峽氫舟1”號的設計任務是2021年5月，那時他剛完成電動游輪“長江三峽1”的設計，“感覺很有難度，但是又很興奮。”

　　湯文軍是“三峽氫舟1”號主設計方武漢長江船舶設計院有限公司副總經理，在他看來，該船的船型設計涉及幾個具體的關鍵點，“一是續航能力，氫燃料電池作為氫舟的主電源，鋰電池作為啟動電源、變工況下的削峰填谷和應急電源，我們要通過多場景模擬測算，確定兩種電池功率的配置，在此基礎上確定最高航速和續航里程；二是要確定燃料電池系統、氫氣瓶間、鋰電池與機電設備間等重點風險區域的布局，以此敲定船艙各大區域的劃分布局；三是要實現氫燃料電池系統與其他控制系統的關聯與匹配，取得智能船舶認證。”

　　“這個過程涉及多番試驗、論證和溝通。”在船體的設計和建造中，長江電力檢修廠承擔了大量建造協調工作，由于施工正值新冠肺炎疫情期間，建造團隊依靠線上開展日常溝通。船舶潛水分部主任許家銘最忙的時間是下午5點半以后，趁著設計方、船廠和供貨商在晚餐時間有空，他逐個“煲電話粥”協調解決問題，“就像家里新房裝修，管線怎么走、家具家電怎么選、買回來往哪擺等事情一樣，都得靠業主把好關。”

　　“要用最高的標準、最好的質量，打造好‘三峽氫舟1’號”，這是長江電力檢修廠副廠長梅雪東時常掛在嘴邊的話，作為示范船研制項目組的副組長，他一直精益求精、追求卓越。

▲ 2023年10月5日，“三峽氫舟1”號在楊家灣至南沱水域進行航行試驗。攝影：梁強

　　“氫燃料電池具有能量轉化率高、能量密度高、振動噪聲低和零碳排放等優勢，但在船舶領域大規模應用還需要解決安全運行、氫氣存儲和加注等諸多問題。”中國船舶第七一二所王振說，“‘三峽氫舟1’號的建成運行具有里程碑意義，實現了氫燃料電池技術在船舶應用從0到1的跨越，為氫燃料電池動力船在國內的大規模商業應用提供了實船示范。”

　　氫從哪里來？

　　氫舟有了，氫氣從哪里來呢？

　　時間撥回到2021年，根據國家相關政策和三峽集團戰略部署，當年6月，長江電力啟動“中國三峽綠電綠氫示范站”項目建設，為內河氫燃料電池動力船提供加氫服務。

▲ 中國三峽綠電綠氫示范站  攝影：毛翔春

　　“它是國內首個內河碼頭型制氫加氫一體站，可以一站式完成氫能的制備和加注。”長江電力科學技術研究中心關蘇敏介紹，“示范站位于三峽工程下游楊家灣碼頭，利用三峽電站發出的綠電進行電解水制氫，再將制得的氫氣經過壓縮、儲存、加注等環節，直接供給氫能源船舶，實現自給自足，提高供氫效率。”

　　然而，給船加氫可沒那么容易。

　　關蘇敏拿汽車加油舉例，汽油是液態儲存，便于管控，而氫氣是以高壓氣體形式儲存，危險源管控難度更大；給氫能源車加氫時間短，加注時間一般不超過10分鐘，但給船舶加氫具有加注量大、持續時間長的特點，因此，應采用更加快速的加注方式。通過設置雙槍加注、氫氣預冷、三級加注等方法實現氫氣快速加注，示范站可實現每小時加氫240公斤，滿足氫燃料電池船舶續航200公里。

　　“船在泊岸狀態下，加氫機與船舶充氫口的水平距離約為10米，而垂直距離受季節性水位落差影響，會存在5到11米的偏差，同時還要考慮加氫過程中突發性強風的影響。”關蘇敏說。

　　這就意味著，要在確保安全的前提下，更加精準、快速地給船舶充氫。通過多種技術方案比選，項目組最終采用了“折疊機械臂牽引高壓軟管”的加氫方式，并考慮船岸之間的緊急切斷的聯動功能。

▲ “三峽氫舟1”號進行受氫作業。攝影：梁強

　　“制氫加氫示范站是‘三峽氫舟1’號的配套設施，也是推動氫能源技術在內河船舶安全應用的先決條件。”長江電力科學技術研究中心主任研究員葉青平說。目前，示范站具備大量、快速充氫的能力，也實現了制加氫一體化控制，它的建成對于打通“制氫、加氫、儲氫、用氫”全產業鏈條，推動長江大保護和踐行“雙碳”戰略具有重要意義。

　　2023年8月19日，隨著第一縷晨光灑落長江水面，“中國三峽綠電綠氫示范站”為“三峽氫舟1”號注入第一方氫能。

　　江水湯湯，山色蒼蒼，這座“綠色糧倉”在金色大壩的映照下靜靜等候，不久的將來，會有更多的氫舟在它的補給下“氫”裝跨越千山萬水……

　　編輯：李雷 陳曉英 秦陽 降瑞嬌

發布日期：2023年10月12日