最近,一艘名为“江远百合号”的纯电动集装箱运输船在长三角的内河航道上格外引人注目。这艘船零排放、零污染,是我国目前最大体量的内河运输电动船,也标志着在长三角密布的内河航道上,率先开启了内河航运的“纯电时代”。
20吨充电电池“即插即拔”
两个半小时即可充满电
“江远百合号”最显著的特征就是在艉部装配有3个箱式电池,“即插即拔”的换电时间只需要20分钟左右。
这样一个箱式电池的重量有20多吨,电池容量是1540千瓦时,三个箱式电池合计容量为4620千瓦时,也就是能储存4620度电。按照设计,三个箱式电池的续航里程可以达到270公里。船上这三个箱式电池不仅要为船舶提供动力,而且还要满足船上生活用电。
目前,“江远百合号”在江苏太仓港和苏州工业园之间的固定航线上往返运营,一个来回的运行里程有160公里,每周运行两班,一个往返基本需要三天时间。
“江远百合号”是江苏省第一艘纯电动示范应用试点船,在船舶的运行过程中,采取了“船电分离”的模式。充换电站距离太仓港十多公里,两个半小时之内就可以为一个箱式电池充满电。
运营充换电站的公司是一家零碳绿能交通综合服务商,专注“绿电交通”领域,已经在全国布局了100多座重卡充换电站,采用租赁加换电的模式,为一万多辆重型卡车、工程机械提供动力电池。
“江远百合号”使用的6组箱式电池以及充换电站,就是这家公司投资购买和建设的,采用租赁模式提供给“江远百合号”的运行方。
他们采用和电厂合作的模式,将船用集装箱电池作为电厂储能项目的一部分,在电厂负荷冗余或者用电低谷时进行充电,之后再利用船用电池空闲时间,参与电厂高峰时段的调峰调频。
跟传统的柴油动力相比,纯电动的集装箱运输船航行起来船体非常平稳,记者在驾驶舱几乎听不到发动机的噪声,船长也轻松了很多,仅用手指就可以轻松掌舵,非常轻便。
轮机长贾柱梅跑船也有20年了,之前一直在一艘柴油机动力的集装箱散货船上担任轮机长。现在她的职责就是负责电动船上的机电、动力设备。“江远百合”号甲板的下面是电池管理系统和动力系统,两台大功率电机就是整个船舶向前航行的动力来源。
以前在柴油动力运输船上,贾柱梅时不时要到机舱里查看柴油机的水温,还要密切留意油路有没有问题,定期进行维护保养。现在的电池动力运输船,动力机舱可以做到无人值守,在驾驶舱就可以看到电池、电机、电控系统的实时运行数据,一旦出现故障,系统就会自动报警。
按照《江苏省纯电动内河集装箱船舶试点应用实施方案》的规定,纯电动集装箱船舶不仅在港口可以优先靠泊、优先装货,在内河航道也享有优先过闸、免费过闸的优惠政策。
和柴油动力运输船相比,“江远百合号”这样的纯电动的集装箱运输船,没有噪声、废气、油污的污染,在江苏推进内河航运绿色转型的过程中,受到了交通运输部门的青睐。
那么,这样的新能源船舶实际运行中,和传统船舶相比,运行费用是否更经济、设备运行是否耐用可靠呢?
“江远百合号”运行方的负责人戴伟给记者算了一笔账:“江远百合号”和同样载重的柴油动力集装箱船相比,往返一趟相差3500元左右,如果按照一年可以往返130趟计算,全年节约的燃料成本在45万元以上。
除此之外, “江远百合”电动船每年还可减少各类有害气体排放。
纯电船舶造价昂贵
推广使用任重而道远
记者了解到,尽管电池动力船舶有环保、能源成本方面的优势,但是船用电池的成本却非常高昂。目前,“江远百合号”一个集装箱式电池的造价是380万元,三个箱式电池的造价,就已经超过了一艘柴油动力120标箱集装箱船的总造价。
集装箱式电池究竟贵在哪里?记者也进行了探访。“江远百合号”的电池和电控系统来自江苏无锡一家动力电池生产企业。这家企业的核心业务就是船舶新能源动力系统集成及核心变频电控设备的设计制造。
打开船用箱式电池柜的电池控制室,里面除了电池控制系统,还有红色、黑色的储气罐、消防风机等一整套消防设备。动力电池的箱体上下安装了减振弹簧装置,顶部有气体泄漏监测装置、烟感温度探测器等。
记者了解到,作为船用动力电池,一方面更换集装箱电池需要频繁地起吊装运,另一方面航行过程中会遇到风浪,要求集装箱的抗冲击能力要强、防火要求极高,这些都增加了成本。
电池集装箱内有88个船用推进磷酸铁锂电池包,按照中国船级社的要求,每个电池包里的电芯要有两个采集温度的芯片和一个采集电压的芯片,确保其中一个测温芯片出现故障时,另外一个测温芯片仍然能够将监测数据传输到电池管理系统。
每个电芯都要采集电压、温度数据,而且温度采集芯片需要两个,这都无形中增加了电池包的成本,采集回来的大量监测数据,还需要运算速度更快的控制管理芯片,而这些芯片都需要从国外进口。
邵诗逸告诉记者,目前他们正在采用国产替代芯片进行测试,有望在后续的产品中使用。而在船舶电力推进系统中,除了电池,另外一个核心是变频电控系统,也就是控制电动机的功率模块。
这个功率模块一秒钟可以采集10万个数据,处理速度达到每秒2500次。过去功率模块的主要芯片为国外进口,价格已经从几年前的60元上涨到现在的1000多元,而且交货期越来越长。目前技术人员正在采用国产芯片,进行性能、特殊环境的应用测试。
如何能够一步步降低成本,是技术人员们每天都在琢磨的头等大事,在他们看来,要想降低船用电池动力系统的成本,一方面需要大规模应用来摊薄成本,另外,必须通过技术进步来降低成本。
今年9月份,工业和信息化部等五部委联合发文要求加快发展电池动力船舶,要以货船为试点,开展标准化箱式电源换电技术研究与应用。
江苏航道里程占全国的五分之一左右,全省货运周转量的62%通过水路实现。江苏省辖区内长江横贯东西370公里,京杭运河纵穿南北687公里。作为水运大省,推广新能源绿色船舶产业发展,依然任重道远。
(来源:央视财经频道《经济半小时》)
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