探索清潔岸電建設，治理停靠船舶使用柴油發電帶來的空氣、噪聲等污染；從全球載電量最大的純電動游輪到我國首艘氫燃料電池動力示范船，一批新能源和清潔能源船舶在此建造、下水……近年來，湖北宜昌船舶綠色發展成效引人注目。
位于長江中上游接合部的宜昌市，是三峽工程和葛洲壩水利樞紐所在地，每年約6萬艘次船舶在此通行待閘，船舶污染防治是必答題。
習近平總書記2018年4月在湖北宜昌考察時強調，要堅持把修復長江生態環境擺在推動長江經濟帶發展工作的重要位置，共抓大保護，不搞大開發。
中共中央、國務院2021年9月印發的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出：“在京津冀協同發展、長江經濟帶發展、粵港澳大灣區建設、長三角一體化發展、黃河流域生態保護和高質量發展等區域重大戰略實施中，強化綠色低碳發展導向和任務要求。”同年1小樹屋0月，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》，其中提出：“加快老舊船舶更新改造，發展電動、液化天然氣動力船舶，深入推進船舶靠港使用岸電，因地制宜開展沿海、內河綠色智能船舶示范應用。”
推動岸電設施常態化使用，鼓勵電動、氫能等新能源和清潔能源船舶研發應用，宜昌深入推進“電化長江”“氫化長江”，著力構建清潔低碳的港口、船舶用能體系。如今在宜昌，綠色岸電成為船舶待閘期間動力的主要來源，綠色智能船舶產業蓬勃發展。
記者近日赴宜昌調研，看長江黃金水道如何揚起綠色船舶風帆。
推廣清潔岸電
長江宜昌段累計為3萬余艘次船舶提供岸電服務，總電量逾3000萬千瓦時
錨地，待閘船舶的補給站，船員的臨時生活區。
位于長江西陵峽上游的沙灣錨地，“親河1038”號散貨船正排隊停泊，等待通過三峽船閘。
走近看，貨船中部伸出一根電纜，連接到船上一個名為“船電寶”的立方體。兩三天待閘時間里，船上9名船員的生活用電全部由這個設備提供。
“親河1038”號固定行駛在重慶九宮格至江蘇航線，通常每90天過一次閘，錨泊時間較長。船長劉建強介紹，“船電寶”就像一個船載充電寶，通過岸電設施充電，充滿后能儲存電量約200千瓦時。
“這比柴油發電強多了。”劉建強說，“不僅用電成本降低了1/3，又沒了廢氣、噪聲污染，還能優先過閘，一舉多得。”
這個多贏之舉得來不易。
“過去，船上全靠柴油發電，大量船舶停靠待閘期間造成燃油污染，并且有害氣體排放多、發電費用高、運行噪聲大。”國網宜昌供電公司岸電運維服務負責人李興衡介紹。
2015年4月，宜昌在沙灣錨地先行先試建設自助式接電箱等，實現長江岸電設施從無到有的突破。
2018年6月，國家電網有限公司會同交通運輸部、財政部、國家能源局、湖北省政府、中國長江三峽集團有限公司等建立政企合力的協同工作機制，重點建設三峽壩區岸電實驗區，推進長江流域岸電設施全覆蓋。
探路先行，挑戰不少。
三峽壩區，豐枯水期水位相差幾十米，船若泊在江心錨地，與岸上供電設施有距離。“為解決‘高低’和‘遠近’問題，我們創新研發了10千伏電纜收放技術和充電躉船，能隨水位變化自動收放纜線，或行駛到江心為船舶供電。”李興衡介紹，公司還建成岸電云網服務平臺，為船舶提供統一結算、移動支付等便捷服務。
近年來，針對三峽壩區復雜的水文條件，宜昌創新推出靠岸固定式、靠岸浮動式、離岸固定式、離岸浮動式等岸電供電模式。國網宜昌供電公司突破18項關鍵技術、研發14款專用設備，以滿足不同船舶的岸電需求。
推廣岸電的激勵措施不斷完善。2021年7月，交通運輸部、國家發展改革委、國家能源局、國家電網有限公司聯合印發《關于進一步推進長江經濟帶船舶靠港使用岸電的通知》，提出“推進現有船舶受電設施改造”。“親河1038”號便在這一年完成岸電受電設施改造，獲得改造補貼9.43萬元。
長江三峽通航管理局也積極引導過閘船舶實施受電設施改造。“通過誠信積分獎勵等方式，鼓勵具備岸電使用條件且停泊超過兩小時的船舶使用岸電。同時，對所有過閘船舶的生活污水直排閥實行鉛封，加大船舶防污染監督執法力度。”長江三峽通航管理局相關負責人介紹。
至2019年底，長江宜昌段實現港口岸電全覆蓋。當年4月，三峽壩區岸電實驗區建設暨長江沿線港口岸電全覆蓋建設推進會在宜昌召開，這里的岸電建設經驗被國家發展改革委等部門向長江全流域推廣。
截至今年3月底，長江宜昌段累計為3萬余艘次船舶提供岸電服務，總電量逾3000萬千瓦時，相當于替代燃油消耗8627噸，減少有害氣體排放2.7萬余噸。
“我們將繼續推進長江宜昌段岸電設施提檔升級，助力建設港口岸電示范基地，保障‘船到電通’。”李興衡說。
拓展應用場景
圍繞旅游觀光船等多場景發力，加快推動全域船舶綠色化
夜幕低垂，船長陳國海站在駕駛臺前扭動控制器，停泊在宜昌港三峽游客中心碼頭的“長江三峽1”號游輪緩緩開行。游客們憑欄遠眺，欣賞江上美景。
2022年3月首航以來，這艘全球載電量最大的純電動游輪累計用電213.8萬千瓦時，對比同型燃油動力船，相當于節省燃油491.8噸，減少二氧化碳等溫室氣體排放量1538.5噸。
能駕駛這艘科技感十足的船舶，是陳國海以前完全想不到的。他在長江邊長大，一家三代都靠船生活。祖父那輩，搖櫓、撐篙運貨；到了父親那輩，開上柴油機貨船；長大后，他跟著父親學開船。“那時，我們是聞著柴油味兒‘下飯’的。”陳國海說，跟傳統動力船打了20多年交道，他不得不練就了一副大嗓門，“發動機聲音太吵，就算挨近了講話也聽不清。”
現在，電動船不僅綠色環保，性能也比過去強大。“一般的內河船舶采用雙槳雙舵推進系統，最大舵角只有30多度。我們游輪采用360度全回轉舵槳，可以實現原地掉頭和橫向平移。”陳國海一邊介紹一邊輕松駕駛。純電力推進系統讓船行駛更靈活，幾乎感覺不到震動。
論在江面航行的穩定性，氫能源船舶更勝一籌。登上“三峽氫舟1”號不久，手拿筆記本記錄的記者絲毫未發覺船已開動。抬頭看看儀表盤，船速已達每小時22公里。
“三峽氫舟1”號是我國首艘氫燃料電池動力示范船。長江三峽通航管理局工作人員介紹，自2023年10月首航以來，這艘公務船在每個工作日出航，主要用于三峽庫區、三峽至葛洲壩兩壩間的交通巡查、應急演練，同時開展航道實船測試等工作。
“氫燃料電池是讓氫氣、氧氣通過化學反應直接產生電能，發電效率高、推進動力強，反應產物是無污染的水，幾近于零碳排放。”全程參與“三峽氫舟1”號船型設計的武漢長江船舶設計院有限公司副總經理湯文軍說，氫燃料電池是“氫舟”的主電源，船上還配有鋰電池作為啟動電源和應急電源，“兩種電源的功率怎么配比？我們要模擬不同情景測算，以此確定最高航速和續航里程。”
“長江三峽1”號和“三峽氫舟1”號是“宜昌造”綠色船舶的代表。近年來，一批宜昌首制船型陸續實現突破：首艘油氣雙燃料三峽船型示范船舶“帆盛102”號、首艘油氣電三能源混合動力三峽船型散貨船“理航渝建1”號等先后下水，首批使用甲醇雙燃料發電的載貨汽車滾裝船今年內將制造完成。
2023年9月，宜昌出臺電化長江實施方案，瞄準長江綠色航運、綠色旅游、綠色礦運“三條廊道”，著力在更多應用場景推廣綠色智能船舶。“我們將圍繞旅游觀光船、短途運輸貨船、滾裝運輸船、客渡船、公務船等場景發力，加快提升綠色航運發展水平。”宜昌市交通運輸局局長胡朝暉說。
強化協同創新
搭建新能源船舶研發設計平臺，推出新能源內河示范船型
出發1小時后，“長江三峽1”號航程過半，游客紛紛來到甲板上，與秀美三峽合影留念。
“票價雖然比過去高了，但游客的評價也高了。”游輪船東湖北三峽旅游集團下屬的宜昌交運長江游輪有限公司副經理劉軍介紹，截至目前，“長江三峽1”號累計接待游客超過58萬人次，運營情況持續向好。看中長江游輪旅游的市場潛力，湖北三峽旅游集團又投資建設了5艘新能源游輪，用于開拓高端旅游市場和跨省旅游客運業務。
劉軍說，早在2017年，集團就希望建造聚會一款新型游輪，以便提升游客體驗感。彼時，中國長江三峽集團有限公司下屬的中國長江電力股份有限公司正基于船舶電動化技術和業態開展相關研究，雙方一拍即合，決定共同投資建造一艘長江上載電量最大的純電動船舶。2018年底，項目獲批，并被納入工業和信息化部高技術船舶科研項目和交通運輸部交通強國建設試點項目。
“項目入選，意味著我們除了造船，還要形成自主設計建造純電動船舶的技術范例。”劉軍說，為此，中國長江三峽集團有限公司和湖北三峽旅游集團聯合汾西重工、寧德時代、北京理工大學等企業和高校，開展產業鏈上下游和產學研協同合作，在大型純電動船舶船載直流配電系統、動力推進系統等方面形成了技術規程。
作為內河船舶，首次采取“高壓充電+低壓補電”方案，是“長江三峽1”號又一看點。
深夜，結束兩個多小時航行的“長江三峽1”號回到三峽游客中心碼頭，清潔岸電源源不斷地輸送到這座“水上酒店”。
在游輪一樓的電池艙，由動力電池包組成的“小盒子”層層相疊、排排相連。“這里的總載電量相當于120多輛電動汽車電池容量的總和。”中國長江電力股份有限公司下屬的三峽電能有限公司技術管理部業務經理張豫說。
如何確保船舶安全實現超大載電量的同時，做到快速穩定充電？張豫介紹，為解決這一難題，合作方分工協作、聯合攻關發揮了重要作用。
寧德時代新能源科技股份有限公司作為電池生產商，為游輪提供了大容量、高能量密度磷酸鐵鋰電池，并根據設計方要求，在每個電芯上搭載電池管理系統，提供電壓和溫度監測，在云平臺實時分析電池使用狀況。中國長江電力股份有限公司則與國網宜昌供電公司反復試驗論證，設計充電方案：在葛洲壩下游碼頭、三峽大壩上游港口建設專屬岸電高壓充電樁，每小時為船舶提供電量1000多千瓦時，充滿后可供續航100公里；在沿線多個游輪港口，使用低壓充電設施補電。“大容量+高充低補”的方式，將充電時間縮短了75%以上。
如今，“長江三峽1”號的建造經驗正逐步推廣。
在位于宜昌宜都市的湖北中南鵬力海洋探測系統工程有限公司，一艘艘大船被腳手架包圍。“這是我們給湖北清江畫廊風景區建造的純電動游船。”公司負責人王永華說。
湖北中南鵬力海洋探測系統工程有限公司是國家級專精特新“小巨人”企業，過去主要制造海洋環境探測儀器設備交流。“近年來隨著宜昌綠色船舶制造業蓬勃發展，我們決定轉型進入新賽道。”王永華說，宜昌市支持打造的協同創新平臺，讓公司轉型之路更順暢。
2023年3月，由中國船舶集團有限公司第七一九研究所、武漢理工大學船海與能源動力工程學院、宜昌市船舶檢驗中心共同發起，成立了綠色智能船舶研發工作室。
“借鑒‘長江三峽1’號的建造模式，我們把船舶設計制造人才、技術和服務優勢資源聚合起來，為企業和科研機構搭建產學研合作平臺。”宜昌市港航建設維護中心副主任黃鴻介紹，綠色智能船舶研發工作室主要致力于新能源示范船舶研發設計、特色船型應用推廣、船舶人才培養實訓等，目前已推出六大類新能源內河示范船型，涵蓋旅游客船、貨運船舶、工程船舶、公務船艇等。
湖北中南鵬力海洋探測系統工程有限公司給清江畫廊風景區建造的純電動游船，就是船東從工作室免費提供的示范船型中選取的。黃鴻介紹，示范船型是船舶外形、材料、動力等方面的成熟參考樣本，性能和安全性均經過了檢驗，“對船東來說，試錯成本低，運營管理方便；船廠批量化生產，施工時更得心應手。”
搶占產業賽道
健全產業鏈條，積極發展綠色智能船舶產業
夜色中，宜昌鑫匯船舶修造有限公司里九宮格一派繁忙，近20臺龍門吊、航吊滿負荷運行……“長江三峽1”號順利交付，讓其總裝企業鑫匯船舶“一炮而紅”，新能源船舶訂單紛至沓來。公司執行董事覃啟勝說，為進一步提升船舶建造質效，公司計劃設計全新智能聯合生產車間。
宜昌鑫匯船舶修造有限公司所在的宜昌船舶工業園枝江園區里，一艘艘建造中的船舶靜臥在造船平臺。這里目前在建船舶65艘，其中新能源船舶13艘。
為何不造更多的新能源船舶？“電動船舶的初期投資成本高于傳統動力船舶。”覃啟勝介紹，“三電”系統（純電動船舶的電機、電池和電控系統）是導致電動船舶造價較高的直接原因，“按目前市場行情計算，載電量每增加1千瓦時，造價便提高2000元左右，一些電動船的‘三電’系統成本接近總造價的一半。”
怎樣突破新能源船舶建造的成本難題？宜昌正在探索。
前不久，湖北中南鵬力海洋探測系統工程有限公司為湖北黃石仙島湖景區建造了一批新能源游船。跟其他船舶訂單不同，這批船采用融資租賃方式達成合作，船東不必承擔高昂成本。
“海運船舶融資租賃已有較為成熟的模式，但對內河船舶尚屬新興領域。”黃鴻介紹，目前宜昌電動船舶融資租賃大多采用“船電分離”模式，即由投資方投資價格高昂的“三電”系統，船東投資建造無動力船體。電動船舶建成后租賃給運營企業，解決了經營主體因新能源船舶造價高而買不起、用不起的難題。
技術支持加模式創新，湖北中南鵬力海洋探測系統工程有限公司發展更具后勁。“今年公司新能源船舶訂單量同比增長5倍。”王永華說。
充分發揮比較優勢，健全產業鏈條，作為湖北省船舶制造四大基地之一，宜昌正發力綠色船舶新賽道。
機械臂抓取物料，機器人安裝檢測，電池包整裝待發……2023年11月，一條年產10萬千瓦時的新能源船用動力電池包生產線在宜昌秭歸縣投產。“電池包技術含量高、安全等級高、產品性能好，已通過中國船級社認證，產線自動化率達80%以上。”中國船舶集團有限公司第七一二研究所電力推進事業部主任周凌輝說。
依托磷、石墨等礦產資源優勢，宜昌近年來吸引了寧德時代、楚能新能源等一批新能源電池企業入駐建廠，目前已基本形成涵蓋正負極材料、電解液、隔膜的新能源電池產業鏈。
岸上加氫機伸出折疊機械臂，牽引著高壓軟管，將氫氣注入船上的充氫口……這里是“三峽氫舟1”號的能源補給站——位于三峽工程下游楊家灣碼頭的中國三峽綠電綠氫示范站。這是國內首個內河碼頭型制氫加氫一體站，通過電解水制氫，氫氣經過壓縮、儲存、加注等環節，直接供給氫能源船舶。
“加氫好比給汽車加油，由于船舶加注量大、持續時間長，加上氫氣以高壓氣體形式儲存，因此加氫速度必須更快，否則易有安全隱患。”長江電力科學技術研究中心研究員關蘇敏說，目前，制氫加氫一體站通過設置雙槍加注、氫氣預冷、三級加注等多種方法實現氫氣快速加注，每小時可加氫240公斤，能為“氫舟”續航200公里。
宜昌水能、風能、太陽能、氫能、頁巖氣、地熱能等清潔能源資源品種和開發量豐富。目前，宜昌已編制《宜昌清潔能源之都規劃》《宜昌市氫能產業發展規劃 （2023—2035年）》等，以電解水制氫、煤制氫、化工副產氣制氫為主要技術路線，以制氫、儲氫、加氫、氫燃料電池為重點方向，加快氫能源產業化步伐。
“我們將在制造端持續發力，推動船舶制造產業轉型升級，深化新能源產業協同發展，加快打造綠色智能船舶全產業鏈，助力建設長江大保護典范城市。”宜昌市委書記熊征宇表示。