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不同船舶場景的應用潛力與階段不同。

2023年國際海運年耗油量超過2億噸，CO2當量排放量超過8億噸，占全球人為碳排放總量的3%左右。根據國際海事組織《2023年IMO船舶溫室氣體減排戰略》規劃，到2030年，全球海運船舶零/近零溫室氣體排放技術、燃料和/或能源使用占比至少達到5%。根據克拉克森數據，目前全球船隊中替代燃料動力船舶的占比已經從2020年初的3%增加到目前的7%，預計到2025年末該比例將增至9%。

其中，低碳氫基燃料將是重點推廣方向之一。同時，近日我國國務院召開工作會議，重點強調船舶制造企業要加大新能源動力船舶研發，相關企業加快產品優化升級。氫基燃料成為除LNG外、多數船東在替代燃料中的重要選擇。其中，氫、甲醇、氨三種氫基燃料由于其在技術階段、適用場景等方面有所差別，其突破的方向、時間均會有所不同。據此，此篇文章節選能景研究近期的研究報告《船舶綠色發展下的氫基燃料機遇研究》，初步分析了氫、氨、醇三種氫基燃料在近沿海船舶領域的應用方向及場景，供行業參考。

01 船舶不同應用場景下的功率要求不同

按船舶的工作水域，船舶大致可分為內河、近沿海、遠洋3大類。根據我國交通運輸部披露數據，到2022年底全國擁有水上運輸船舶12.19萬艘，其中內河運輸船舶10.95萬艘、近沿海運輸船舶1.1萬艘、遠洋運輸船舶1387艘。

目前這些船舶中90%以上的船舶使用柴油或重油燃料，柴油、重油年消耗量在3000萬噸以上，值得注意的是，其中遠洋航運的燃料消耗量最大，內河雖數量多、但消耗量居其次，近沿海消耗量最少。

按工作場景，不同水域下的船舶又可大致分為游艇、客船、漁船、貨運船、工作船等5類場景。不同場景工作條件相差較大，載重、航速、航程、航行區域、靠岸間隔等條件均有差異。相應地，對船舶主機功率、出力曲線、燃料儲量及體積等要求各有不同，但發動機功率是其重要指標之一。

以近沿海船舶的各類船舶發動機主機功率為例，5萬載重噸貨運船舶主機功率要求可達10MW，港口拖輪作業船主機功率約2MW~5MW，海上風電運維船、30米漁船主機功率則約400kW~700kW。

02 船舶場景中氫氣需求量至2030年國內或可達5萬噸/年

氫燃料電池動力系統已發展至1~2MW中低功率級別，但需面對更復雜場景。氫能船舶發動機替代中，燃料電池為主流路線之一（本文對氫燃機先不做討論）。國際上進展更快，如巴拉德等推出的船用單堆200kW模塊化燃料電池系統，通過并聯系統可達1MW以上。國內也不斷突破，如氫舟一號的多個單堆并聯后的船用燃料電池系統現階段已達500kW（國內最高）。此外，船用設計需要應對突發風浪、顛簸等復雜工況，相對車用設計要求的要求更高，或會采用超級電容器等輔助設計，提升燃料電池及儲電、電驅系統的瞬間出力，同時提供更高的峰值功率、扭矩等以應急保障安全。

氫能船舶在內河與近沿海的貨運、游艇、作業船、漁船等場景均初步具備可行性。

一是游艇等低功率場景。如內河或近沿海中小型游艇，200kW左右燃料電池可基本滿足需求。且游艇航線區域離岸較近，有特定區域限制，同時出航天氣管控嚴格，航行條件相對簡單，氫消耗量易把控，儲量易保障。

二是漁船、作業船等部分區域。漁船如內河與近沿海漁船，功率需求從數10kw到700kW不等；作業船如海上風電雙體維護船，功率需求在500kW至1MW左右，另有部分港作拖輪、內河拖輪，功率較低的在2MW左右。作業船一般航行區域相對固定，且航程較短。

三是客船、貨運船等較高功率場景。客船功率需求從數十千瓦到1MW不等，貨運船尤其是5000載重噸以下貨運船，對應1～3MW燃料電池動力系統。在內河或近沿海，客船、貨運船航程一般在1000km以下，對儲氫容量的要求相較遠洋航行更低。

綠色轉型背景下，當前推廣應首先考慮氫氣的加注便利性。因氫能船舶使用場景預為相對短途、起點終點均相對固定，除考慮經濟性本身外，加注站的便捷性可快速推動其發展。如大中型船舶如貨運船、客船等一般加注燃料的方式有岸基固定站、水上加注站2種形式，國內已建有三峽壩區的水電解制氫加氫站示范項目為岸基固定式加注站，目前國內玩沒有水上加注的示范案例；對于小型船舶如漁船、游艇等，其加油時部分以桶裝人工加注形式進行。對于氫能燃料，則或有多樣性的技術模式滿足這類分布式需求，如小型甲醇制氫裝置、氨制氫裝置、可拆卸式模塊化固態儲氫裝置等。

結合交通運輸部船舶數據，以及功率、燃料效率等數據綜合估算，綜合考慮技術進步及政策推動，能景研究預測到2030年氫能動力船舶的氫氣需求或可達到5萬噸/年。

03 船舶場景中國內甲醇燃料需求量到2030年或可達300萬噸/年

甲醇燃料動力系統功率大、可混燒，具備較大技術應用潛力。甲醇內燃機方面，海外甲醇內燃機單機研發應用已進入10MW級階段，國內則在百kW級更成熟。國際上以德國MAN能源為龍頭之一，德國MAN的船用甲醇內燃機單臺輸出功率已達10MW以上，多臺并車可達30MW以上；國內研發則重在百千瓦級內燃機方面，300kW級已實現了產業化，1~2MW級大功率樣機則處于研制階段。甲醇燃料也可以采用“柴油/甲醇”等摻用的形式利用。部分傳統船用燃油發動機可直接摻用甲醇，摻用甲醇后煙塵等污染物排放下降，但動力輸出性能也有下降。據文獻資料，柴油摻用30%甲醇后煙塵排放量下降15%左右，扭矩下降10%左右。

甲醇燃料船舶在各水域的漁船、貨運等領域初步具備技術可行性。

一是漁船、游艇、客船，尤其大中船型。近沿海、遠洋大中型漁船或游艇的功率一般200kW以上，以1至多臺百千瓦級甲醇內燃機可滿足需求。

二是貨運船，尤其5000載重噸以上船型。5000至10000載重噸船型，尤其內河場景，動力需求在1~5MW；到5萬載重噸以上，尤其近沿海或遠洋場景，動力需求達到10MW左右，或需要采用大功率型內燃機。

綠色轉型的背景下，愿意為“綠色付費”的場景則更易推廣。目前，甲醇替代傳統燃料、實現推廣的最大動因主要來自海外貨主的零碳運輸及品牌打造意愿、國際海事組織和各地政府的強制性減碳政策。盡管甲醇技術較其他領域更易實踐、燃料供應體系也相對更易推廣，但也面臨著綠色甲醇成本更高等問題。

以我國數量龐大的漁船為例，多以家庭作業、小團隊等相對不集中的模式運營，管理難度大，相對綠色屬性更看重成本。相較于此，遠洋貨運船因其跨越國家和地域，需滿足國際領先的綠色標準和要求，同時也是目前船舶中減碳需求量最大的場景之一，將會成為最快實現推廣的領域，同時當前找到愿意為“綠色付費”的客戶則是實現推廣的關鍵要素。

參考交通運輸部、農業農村部等公布的船舶數據，以及功率、燃料能量密度等數據初步估算，結合行業發展趨勢，能景研究預測，2030年國內船舶的甲醇燃料需求或可達到300萬噸/年，其中遠洋貨運船據主，或可達200萬噸/年。

04 船舶場景中國內氨燃料需求量到2030年或可達80萬噸/年

氨燃料動力系統正處于研發轉化初期。氨內燃機可以分百千瓦級氨內燃機、MW級內燃機2大類。前者單機功率在100kW~300kW左右，整體正處于樣機研究階段，國內已有樣機的推出，如廣汽集團2023年推出了國際首款車用氨內燃機，單機120kW。MW級氨內燃機方面，海外布局較早，已進入出貨階段，如芬蘭瓦錫蘭的船用單機氨內燃機功率已達3.4MW，多機并車可達10MW以上，已有部分訂單在手；國內也逐步開啟示范，如2023年中遠海運重工研制的中速大功率氨燃料發動機點火成功，單機功率在1.2MW以上。

近期或在部分貨運船、拖船應用上具備可行性。一是5000載重噸以上的貨運船，該范圍功率需求多在1MW以上，對應于單臺或多臺兆瓦級氨內燃機；二是10萬載重噸級別的遠洋船舶（對應10MW左右主機）上，氨燃料也可用于傳統燃料摻燃或者用作發電輔機的燃料。

中遠期待百千瓦級氨內燃機量產后，氨燃料應用將逐步拓展至客船等其他功率較小的領域，如內河與近沿海場景的漁船、客船等。

技術突破和安全管理的標準化、規范化才能共同助推氨燃料船舶的應用。相對于氫和醇，氨作為燃料應用起步較晚。一方面，氨與傳統燃油、甲醇、氫在物理特性上差異較大，在船舶或汽車上的技術經驗并不完全互通。另一方面，除動力系統技術外，氨燃料的加注、船上儲存的技術設備、管理標準等，總體處于研究推進階段，缺乏實際項目驗證，管理歸口、管理標準不明確，規模化推廣仍有更多探索。

以貨運船為主，綜合考慮功率、噸位等數據進行初步估算，能景研究預測，到2030年國內船舶的氨燃料需求或可達到80萬噸/年。

本文節選自能景研究的報告《船舶綠色發展下的氫基燃料機遇研究》，若感興趣歡迎聯系我們。

來源：能景研究

作者：云龍

END

       原文標題 : 研判|船舶場景中氫基燃料的替代潛力