在新能源的浩瀚版图中,我们的目光常常聚焦于马路上风驰电掣的电动汽车,却鲜少留意到水域之上一场悄然酝酿的变革。殊不知,就在这片相对冷门的角落,即将爆发关乎动力电池未来的终极之战,而主战场,悄然转移至水上。
01中国电动船舶创新联盟正式成立,背后的牵头巨擘是中远海运集团。
回溯至 22 年12 月,中远海运刚为两艘长江干线电动船举办开工盛典,这可不是普通项目,它们承载着全球最大电池容量纯电动船的光环。
每艘船宛如一座移动的 “电力堡垒”,能够稳稳装载 700 个标准集装箱,然而真正令人惊叹的是其高达 5.76 万千瓦时的电池容量。要知道,当下常见的新能源汽车动力电池不过 60 千瓦时左右,一艘电动船竟相当于近千辆汽车的电池总和,这般能量储备,着实震撼。
我国作为内河航运的头号强国,12.8 万公里的通航河道仿若一条条经济动脉,其上漂泊着超过 11 万辆内河运输船。
上海交通大学曾大胆预估,到 2025 年,电动化船舶的渗透率有望触及 15%。
实际上,与其他机构的预测相较,这一数据尚显保守。想象一下,11 万艘船的 15% 实现电动化,而每艘船又对应着成百上千辆汽车量级的电池需求,这无疑是一片潜力无限的新蓝海,商业机遇汹涌澎湃。
动力电池领域的头部企业们,如宁德时代、比亚迪、亿纬锂能和国轩高科等,早已嗅得先机,纷纷在电动船舶领域积极落子布局。
但可别小瞧了这水上的 “电动家伙”,它们绝非公园里慢悠悠的电动小黄鸭船可比,船用动力电池在成本把控、安全保障以及应对特种环境的 “皮实” 程度上,标准远超车用电池。
我国内河运输船数量虽蔚为壮观,但过往的中小型运输船却大多搭载着高污染的柴油发动机。部分船只为节约成本,不惜使用非标油甚至劣质勾兑油,上海海事部门抽检发现,内河船舶燃油样本的平均硫含量竟是车用柴油现行标准的 70 倍,航行时黑烟滚滚,环保压力如山而至。
重压之下,政策扶持的东风迅速吹来。福建、广东、山东、上海等地相继出台电动船补贴政策,其中福建更是 “下血本”,对卖方拓展外省市场,按动力系统交付价格的 20% 给予补助;对船东企业,也就是买方,直接补贴 40%,若是省级首批次示范项目,补贴更是高达 60%。
这般力度,不禁让人回想起当年补贴新能源汽车时,催生出繁荣市场的盛景,历史似乎正在水上重演。
02补贴固然诱人,可让船顺利用上动力电池,首当其冲需直面价格难题。
电动船舶恰似新能源汽车的 “孪生兄弟”,优势在于电驱动下,年运营成本仅为传统柴油机船的五分之一,用电成本低廉;劣势同样明显,初期购置成本高昂,电池更换费用不菲。
以山东海运的鲁清 001 和鲁清 101 两艘电动货船为例,其动力电池系统成本居然是船壳成本的两倍有余。
再者,电池充放 4000 次仅能维持 8 年寿命,而一般内河船舶的生命周期长达 30 年,意味着至少需更换两次电池,若无补贴助力,电动船舶的推广之路必将崎岖坎坷。
然而,智者见微知著,单纯依赖补贴绝非长久之策。
遥想新能源汽车发展初期,补贴护航是因尚未构建成熟的动力电池产业链。时至今日,我国电池产业链已然成型,产量傲居全球之首,规模效应尽显。此时,再让政府为所有内河船舶迭代持续买单,显然不切实际,背后必有深意。
且看宁德时代,在成立注册资本一亿的全资电传子公司前夕,曾豪迈宣言:2023 年是钠电池元年。
当下市场主流为硫酸铁锂电池和三元锂电池,钠电池究竟是何方神圣?
人民网曾精心绘制图表,力陈钠电池优势:钠资源在地壳中的丰度堪称惊人,足足是锂资源的 423 倍,且全球分布均匀,彻底告别 “锂价刺客” 之忧。工业碳酸钠均价常年稳在 4000 元一吨以内,反观电池用碳酸锂,价格早已突破 40 万元大关。
钠离子电池的五大主材 —— 正极、负极、隔膜、电解液、集流体,皆具显著价格优势,理论成本优势尽显。
此外,钠电池与锂电池工作原理和结构相仿,据东海证券调研,诸多生产设备均可兼容,当下亟待攻克的是正负极材料与电解液材料的量产技术难关。简言之,一旦钠电池实现量产,构建起类似锂电池的产业链,船用动力电池或将告别补贴时代。
不过,钠电池亦非完美无瑕,其能量密度较锂电池逊色一筹。
常见三元锂电池电芯单体能量密度高者可达 0.35 千瓦时每公斤,而宁德时代第二代钠离子电池即便已属先进水平,电芯单体能量密度也仅勉强达到 0.2 千瓦时每公斤。
换言之,欲达成同等效能,钠电池体积更大、重量更沉。这便是新能源汽车起初未选择钠电池路线的缘由,毕竟车辆空间有限,还需考量电池自重引发的驾驶能耗。
但钠电池置于船上,劣势却摇身一变成为优势。船舶空间宽裕,多几个集装箱放置电池,对整体布局影响甚微。再者,船的运行能耗主要用于推进,对抗水阻与风阻,电池稍重所增加的自重能耗几乎可忽略不计。
故而,钠电池能否在新能源汽车领域大放异彩,尚待技术迭代打磨,可在电动船舶领域,却宛如天作之合。
钠电池当前仅停留在理论划算阶段,实际仍面临诸多困境。上游原材料生产企业稀缺,规模化不足,正极材料尚未大规模投产,生产环节的工艺成熟度、产品稳定性以及良品率保障等方面,均有待完善。钠电池要实现商业腾飞,仍有漫漫长路要走。
此刻回首审视政策补贴,其意义不言而喻,实则是以资金为钠离子电池企业换取发展的时间与空间,助力构建产业链。毕竟,钠离子电池在能量密度要求不高但成本敏感度高的领域,潜力无限,除电动船外,低速电动车、家庭工业储能亦是其未来的 “用武之地”,补贴之举有望收获多重效益。
当然,电池价格虽是核心考量,却非唯一要素。
想象一下,一个集装箱大小的电池倘若突发故障,燃起熊熊烈火,场面堪比赤壁之战;给如此巨型电池充电,耗时漫长,船舶运营岂不得 “三天打鱼两天晒网”?这些皆是亟待攻克的难题。
再看船上使用的动力电池,创新性地采用集装箱模式,背后大有乾坤。
于河道修筑充电桩不切实际,而新能源汽车尚可夜间充电,船舶运输却是昼夜不停。新下水的两艘长江干线电动船巧妙运用船电分离的换电模式,码头集装箱装卸设备一应俱全,没电的电池抓下,换上满电电池,15 分钟到半小时即可搞定,货物装卸与电池更换同步进行,丝毫不耽误船舶运营。夜间还能利用风电差价充电,进一步压缩运营成本。
03内河船运路线相对固定,如江苏首艘 120 标准集装箱纯电动船在太仓港与京杭运河苏州工业园区港之间往来穿梭,仅需在两端港区搭建换电配套设施。
衍生而出的电池租赁业务应运而生,船东只需购置空船与电机,既能分摊前期电池购置成本,又可避开电池寿命末期的更换难题。但产业链的成熟、批量化与商业化的实现,配套设施的完备,仍需时间沉淀与补贴支撑。
解决充电难题后,安全问题成为重中之重。
船舶所处环境潮湿,对电池水汽、盐雾防护设计要求极高。中国船级社武汉规范研究所指出,船用动力电池体积庞大,逃生环境复杂,热失控管理难度飙升。
诸多研究机构看好钠离子电池用于水上,因其内阻高于锂离子电池,短路时瞬间发热量少,升温缓慢,在过充过放、短路针刺挤压等严苛测试中,更不易起火爆炸。
此外,诸如水冷电池等创新研究方向也崭露头角,利用船内抽水循环带走电池热量,简单高效。
无论是锂电池持续降本后登船,还是钠电池在水上弯道超车,这背后不仅关乎技术革新,更牵扯两大深远议题:国家战略与民众生活。
内河航运作为宏大命题,各地纷纷发力。
武汉长江新区依托长江黄金水道,志在构建多式联运、多港联动的内河航运枢纽;河南力推内河水运通江达海工程,郑州港、信阳港建设如火如荼;江西加速赣粤运河前期筹备,力求十四五期间开工,升级九江港、南昌港。
这一系列举措皆是在夯实水面硬基建。
我国制造业强盛,全产业链完备,离不开内部高效低价的运输体系串联,借由运输内陆化拉动区域经济腾飞。水面基建升级,船舶也需全方位提升。
近年来内河船舶平均吨位持续攀升,船舶大型化、绿色化、智能化,纯电新船的产业化与规模化成为国家奋进的方向,我国已然走在世界前列。
电动船舶国际市场潜力巨大,配套的七氟丙烷和压力水雾双重灭火系统都引得外国企业竞相采购。钠电池产业布局亦是应对全球碳酸锂价格疯涨的妙招。
南美三国欲组 “锂三角欧佩克” 操控价格,我国自不能将鸡蛋置于一处。
在内河航运基建升级、船舶迭代、资源多元化的宏大格局下,还有无数小人物的生活与之交织。长江上 200 万航运从业人员,既有大企业掌舵,也有夫妻档个体户拼搏。
他们曾历经技术升级,用上 AIS 视频监控、高频驾船辅助设备,手机操作船舶进出港报告,水上服务区便捷取电取水。
如今,如何让这些个体在绿色浪潮中持续安稳致富,相较单纯技术与战略布局,更是一场温暖而艰巨的挑战,也是新能源水上变革能否真正落地生根的关键所在。
文本来源@曹小灵比比叨 的视频内容