我国首艘氢燃料动力船 “三峡氢舟1”号首航

10月11日上午，氢燃料电池动力示范船“三峡氢舟1”号在宜昌三峡游客中心完成首航。（湖北日报全媒记者 刘曙松 摄）

(资料图片仅供参考)

湖北日报讯 （记者李墨、戴辉、吴坚）10月11日，我国首艘氢燃料动力船“三峡氢舟1”号，在位于宜昌市伍家岗区九码头的三峡游客中心首航，我国氢燃料电池技术在内河船舶应用实现零的突破。

“三峡氢舟1”号总长49.9米、型宽10.4米、型深3.2米，最高航速28公里/小时，续航里程可达200公里。该船由三峡集团、中国船舶第七一二研究所等单位共同研发建造。

“相比传统燃油动力船舶，‘三峡氢舟1’号预计每年可替代燃油103.16吨，减少二氧化碳排放343.67吨！”技术人员介绍，该船氢燃料电池额定输出功率可达500千瓦。交付投用后，该船将用于三峡库区和三峡大坝至葛洲坝两坝间的交通、巡查、应急等工作，全程零排放、零污染。

为解决“氢舟”燃料续航问题，三峡集团在位于三峡大坝下游的杨家湾码头建设了氢能补给站。这个“中国三峡绿电绿氢示范站”，为国内首个内河码头型制氢加氢一体站，利用三峡电站发出的清洁电能进行电解水制氢。氢气经过压缩、储存、加注等环节，直接供给氢能源船舶，可实现240公斤/小时的氢气安全快速充装。

中国工程院院士严新平表示，去年在宜昌首航的“长江三峡1”号，是我国自主研制的全球载电量最大的纯电动游轮，用绿色电能替代燃油，推动了“电化长江”。此次自主研发的“三峡氢舟1”号，又通过绿色氢能技术，推动了“氢化长江”。两艘“绿色方舟”的下水，对长江大保护及内河航运绿色低碳发展具有重要示范意义。

“氢舟”已过万重山

湖北日报全媒记者 戴辉 李墨 通讯员 向珊 徐栋

“我跟传统动力船舶打了几十年交道，每天都就着柴油味儿下饭，现在可不一样了，新能源动力船几乎听不到噪声，一点气味都没有！”参与了“三峡氢舟1”号建设的长江电力检修厂水工检修部专业师梁强，也是去年首航的全球最大纯电动游轮“长江三峡1”号的建设者。两年两艘“绿色方舟”下水，让他感慨万千。

他介绍，“三峡氢舟1”号是靠氢燃料电池提供主要动力，氢燃料电池将氢气和氧气的化学能直接转换成电能，这个过程不通过燃烧，不存在热能和机械能的转换，发电效率更高，且反应产物是水，不会产生污染排放，所以它具有无污染、可再生、高效率的优势。

然而，“三峡氢舟1”号的诞生，却不是件易事。

吃螃蟹的人

2022年5月，中山江龙船艇的厂房内，火花飞溅。“三峡氢舟1”号底板焊接成功，国内首艘内河氢燃料电池动力示范船正式开工建造。

怎么建？把船舶动力系统改为氢燃料电池就是氢舟了吗？可没那么简单。

氢燃料电池相当于氢舟的“心脏”。

在国内，氢燃料电池已经成功应用于航天领域和汽车交通领域。但在船舶交通领域，相关技术规范、支持政策、建造标准尚不健全，没有经验可循。

长江电力牵头各单位，迅速开展氢燃料电池动力系统在船舶上的适用性与安全布置分析，以及氢燃料电池与锂电池能量管理、氢燃料船舶加注操作流程、内河氢燃料电池动力船示范应用方法等一系列技术研究。

“我们成了第一个吃螃蟹的人。”汤文军接到“三峡氢舟1”的设计任务是2021年5月，那时他刚完成电动游轮“长江三峡1”的设计，“感觉很有难度，但是又很兴奋。”

汤文军是“三峡氢舟1”主设计方武汉长江船舶设计院有限公司副总经理。在他看来，该船的船型设计涉及几个关键点：首先是续航能力，氢舟采用的是氢燃料电池与锂电池混合动力系统，氢燃料电池作为主力电源，锂电池作为启动电源、变工况下的削峰填谷和应急电源，要通过多场景模拟测算，确定两种电池功率的配置，在此基础上确定最高航速和续航里程。

其次，是要确定燃料电池系统、氢气瓶间、锂电池与机电设备间等重点风险区域的布局，以此敲定船舱各大区域的划分布局。最后是要实现氢燃料电池系统与其他控制系统的关联与匹配，并取得智能船舶认证。

“氢燃料电池具有能量转化率高、能量密度高、振动噪声低和零碳排放等优势，但在船舶领域大规模应用还要解决安全运行、氢气存储和加注等诸多问题。”中船712所王振说，“三峡氢舟1”号的建成运行具有里程碑意义，实现了氢燃料电池技术在船舶应用从0到1的跨越，为氢燃料电池动力船在国内的大规模商业应用提供了实船示范。

氢从哪里来

氢舟有了，氢气从哪里来呢？

2021年，长江电力启动“中国三峡绿电绿氢示范站”项目建设，为内河氢燃料电池动力船提供加氢服务。

“它是国内首个内河码头型制氢加氢一体站，可以一站式完成氢能的制备和加注。”长江电力科学技术研究中心关苏敏介绍，示范站位于三峡工程下游杨家湾码头，利用三峡电站发出的绿电进行电解水制氢，再将制得的氢气经过压缩、储存、加注等环节，直接供给氢能源船舶，实现自给自足，提高供氢效率。

给船加氢，可不简单。

“氢是以高压气体形式储存，危险源管控难度大。陆地上的车加氢主要采用加氢枪，加注时间一般不超过10分钟，但船舶加氢具有加注量大、持续时间长的特点，不宜采用加氢枪。”关苏敏说，船在泊岸状态还会有晃动，加氢机与船舶充氢口的距离不可能完全固定，水平距离一般为5米，受季节性水位落差和强风影响，距离甚至会有5到11米的偏差。

通过多种技术方案比选，项目组最终采用了“折叠机械臂牵引高压软管”的加氢方式，每小时可加氢240公斤，满足氢燃料电池船舶续航200公里。

“制氢加氢示范站的建设，不仅是‘三峡氢舟1’的配套设施，更是推动氢能源技术在内河船舶安全应用的先决条件。”长江电力科学技术研究中心研究员叶青平说，目前，示范站具备大量、快速充氢的能力，也实现了制加氢一体化控制，对打通“制氢、加氢、储氢、用氢”全产业链条，推动长江大保护和践行“双碳”战略具有重要意义。

关键词：