新能源船舶及船舶动力电池-现状与发展
来源：雪球App，作者： 智谱小当，（https://xueqiu.com/9637001584/288211993）
问题：目前国内新能源船舶的保有量在什么水平？
专家：目前新能源主要还是适用于国内航线较短的船舶上，例如珠江、长江沿岸的纯电船。之前我们有了解，截至2023年，大概有400-500艘新能源船舶。目前所有的技术方案和技术成熟度还没能够适用于远洋或者长途运营的船舶上面，更多的是用在短途船舶上。在2050年脱碳目标下，一些重要港口、国家已经设置了排放标准，所以船舶不得不去节能减排以符合标准。
这400-500艘里面有混动的，也有纯用新能源的，比如说纯电的船舶。但是目前应该是混动船舶比较多，大概占到60%-70%，因为纯电的船舶充电需要基站，受制比较严重。所以新能源船舶中更多的是混动船舶，电池是备用而不是主用的。
问题：目前新能源船舶主要应用于哪些场景？
专家：主要考虑客户的需求。受制于排放标准，船东在造船时会考虑减少碳排放，那么他就会把要求提给造船厂或设计公司，比如需要用到哪些新能源，使用的是甲醇还是氨。这些都来源于客户本身的需求，而客户需求又是由他所在的运营区域所导致的。此外，欧美国家对碳排放的要求特别高，所以前两年驶往欧美国家的船舶除了使用新能源之外，还会加装SCR系统（不改变原来的能源类型，只是在排放尾气出去之前提前进行处理）。所以现在对于新造船来说，他们有后发的优势，就是可以在设计或建造之前决定是加装电池还是使用双燃料或四燃料，以此来实现碳减排。
现在基本上所有船舶都会考虑使用新能源，要么加装电池，要么使用双燃料，这就主要取决于船舶要开去哪里：如果这些船要跑美国迈阿密或欧洲的港口，那就不能超过欧美港口要求的排放量，否则就会被他们扣押船只或者不允许入港。
问题：目前船舶的动力方案主要有哪些？
专家：
船舶的动力方案分为几种：1）传统烧燃油；2）双燃料：可以烧油，也可以烧LNG或甲醇；3）双燃料再加电池系统，这种船舶会有三种工况，可以用燃油、新能源燃料或电池提供动力；4）单独使用电能。
传统的游轮用的是柴油，全部由内燃机提供动力；而现在新能源船舶的特点是使用双燃料方案（实际上用的也是内燃机方案），也有电池加内燃机联合使用的动力方案。其实新能源船舶是与新能源车相类似的，新能源车可以通过电池去带动车辆，也可以通过燃油带动车辆，也可以两种方式同时带动，这就取决于电池的系统跟船上电网的分配。
过去船上的电都是来源发电机和内燃机，内燃机的燃料要么是传统的燃油，要么是现在清洁能源LNG、甲醇、氨等。燃料发电之后，会通过电网分配给推进器和其他系统。按照目前的技术水平，电池系统是可以并到电网里面的，这种方式除了用内燃机供电之外，也可以通过电池供电。现在很多船都已经使用了这种相对成熟的技术。电池跟电网并用有几个比较大的作用：1）削峰填谷，船用发电机供电是通过转速电球发电供电的，发电机供电会出现不同条件下电压电流不稳定的情况，进而导致整个电网不稳定，设备面临失控的风险。电池并入电网之后是始终保持在线的，当内燃机有冲击变动时，电池就可以作为备用电源来保持稳定性，避免对设备的电机造成冲击或损坏，这是目前最大的功能。2）电池的储能可以保证发电机在最经济的工况下使用。例如在烧油跟发电配比为85%的时候，发电性价比是最高的，但是外界不利的环境因素可能会导致配比出现波动。如果电网里面配有电池，就可以在配比降低的时候，通过电池充放电来保证发电机在85%的工况下运作。船上还有一个设备是发电机，如果配比突然升到95%，就会自动启动另外一台发电机的功能；而如果通过配备电池稳定配比，就不会启用发电机，这就减少了船舶的运营成本。
追问：对于电池加内燃机的船舶而言，驱动船舶运行的主要是内燃机吗？电池起到的是辅助内燃机运作的作用吗？
专家：对，目前也有全部通过电池作为动力的船舶，但是由于电池的容量并不大，船舶只有在特定工况下才会使用电池，比如前两年广船交付的双头PMO客船，船上装了9MW的电池，可以保证单纯使用电池的情况下航行45分钟。目前纯电的在欧洲的使用也不多，因为电池在整个船上的结构空间比较小，如果要装一个很大的电池，并要求其续航时间久，那么就要占用大量的船舶空间，对船部的设计有很高的要求。目前的远洋船舶主要还是以烧油为主。只有在靠近有排放要求的目标港口时切换成用电。
当然，也有用纯电驱动船舶的情况，还是要看具体情况。例如之前我们有个项目，船舶电池的容量是1500KW，当船上电网发生故障、全船停电时，这个电池能够保证船只还有15分钟动力，这15分钟就能让船员去进行维修。
问题：目前新能源船舶主要使用哪种新能源方案？
专家：前几年LNG 的方案多一点，哪怕到现在LNG 的建造比例也是最高的。但实际上传统意义的LNG并不是很清洁的能源，还是会造成氮氧化物的排放，所以这两年有甲醇、氨等新能源材料的发展。目前甲醇的技术应该是比较成熟的，国内的甲醇内燃机也已经开发出来了，很多船舶已经实现了用甲醇作为燃料。在占比方面，我个人估算LNG应该占到60%以上，甲醇在10%-20%之间，氨等其他能源还没有开始使用。此外，在一些要求比较高的，例如带船舶动力定位（DP）系统的船只会加装电池。
问题：目前LNG、电池、甲醇等新能源在应用场景上会有什么区别？
专家：船舶用哪种燃料主要取决于船东的投资方向， LNG的成本相对较高，性价比、实用性不强，燃烧的效率也不是最优的，而LNG加注站是前期开发得最多的，所以LNG的应用场景比较多。目前甲醇的加注站和制造产业链在慢慢的发展，所以它的应用场景可能会在未来几年慢慢赶超LNG燃料。电池跟新能源是同时存在的，有些船是新能源加电池加传统燃油，有些航线较短的船，比如沿岸的观光船，可充电性较强，就会考虑使用纯电。
问题：预计2024年新能源船舶保有量的增长如何？
专家： 目前新能源已经是在全面应用了，使用比例已经很高了。据我了解，所有的新造船都已经在考虑使用新能源了，目前基本上所有的新造船都在考虑使用双燃料。船东会根据船舶的功能考虑是否使用电池。基于我接触到的项目和了解到的情况，国外项目都会要求有电池系统（ESS系统），所以它的发展前景和市场是非常广阔的。
追问：在2024年的新的订单里，四种动力方案的船舶占比分别是多少？
专家：目前在一些传统的船型上，双燃料的船舶占比会高一点，占比大概在50%-60%；纯燃油的占到20%；双燃料加电池系统的船舶大概占到15%左右；纯电的船舶电池容量较小，不适合长期运输，因此占比比较少，大概在5%左右。
问题：未来的3-5年内动力方案会发生什么变化？
专家：目前纯电池方案的适用范围是比较狭窄的，因为推进器需要非常大的动力推进，如果用纯电能船舶跑远洋，就需要在半条船上都安装电池，这是不可能实现的。所以纯电只能适用于短程或固定航线的支线船舶上。随着电池容量慢慢增大、成本逐渐下降，纯电是可以大量运用于如海南到湛江、海南到广东等短程客船上的。但是如果要从中国驶往美国，纯电的就不适用了，可能就要使用混合能源。第三种双燃料加电池系统的船舶还是以远洋为主。后面两种能源类型的船舶也是未来4-5年的重点发展方向。
总的来说，纯用新能源的船舶会在一些短途和固定航线上逐渐扩大应用；未来3-5年的主流是双燃料加电池方案和纯电方案。
追问：未来3-5年双燃料加电池的船舶占比会上升到多少？驱动因素是什么？
专家：由于这部分的市场很大，所以实际上它的驱动因素也比较多。国内主要的几个电池厂家，比如宁德时代、比亚迪、亿纬动力已经投入了很大的人力和成本在进行船舶电池的研发，但现在还受制于电池效率和船舶本身的容量。船舶的应用跟汽车不一样，它要有安全系统，还要通过第三方验证（例如船级社的验证），所以近几年这些厂家基本上还处在研发阶段。我相信未来3- 5年应该会取得比较大的突破，能够大范围的应用在船舶上。例如宁德时代的固态电池，如果未来能够做到很小的电池体积提供很大的能量，我相信它的市场是非常巨大的。去年两会也提到，长江跟珠江等短途的沿岸沿线在大力支持纯电船舶。如果这块可以得到政策和资金支持，那么也会得到快速的推进和发展。
问题：新能源船舶中使用的电池是什么类型？
专家：内燃机的燃料跟电池是两个不同的概念。首先，新能源包括内燃机所使用的燃料；其次，新能源也包括电池的技术，目前船舶电池更多的是使用三元锂和磷酸铁锂电池，而氢燃料电池在出租车上的应用已经很广了，但还很少应用于船舶。目前欧美已经在做这方面的研发了，也已经实现了一些应用，但是国内氢燃料还没有进行使用，仍处于研发的阶段。
问题：电动船舶的建造成本如何？
专家：如果把传统燃油船舶的成本当作1，那么双燃料船舶肯定会贵一点，可能占到1.3-1.4，双燃料加电池的船舶大概能到1.5。而纯电的成本要基于装机工况和电池量，如果只使用纯电而不使用内燃机，就可以省下发电机、内燃机的成本。所以总的来说纯电船成本应该是小于等于传统燃油船舶的。
一般电池容量越大，成本就越高。电池在新能源船舶上的应用比较少，一方面是电池容量，要提升容量，就会占用船的面积；另一方面是容量增大，成本也会相应增加。所以未来在电池方面的提升首先要让电池的体积变小，其次要让电池的成本得到比较好的控制。
追问：目前装船的电池价格和性能如何？
专家：电池价格是按电的单价来算的，国内电池一度电大概1500-2000，欧美的可能贵一点，大概在3000左右。前段时间进口电也有按瓦算的，大概是600元/瓦，如果使用了1800瓦，那么就可能需要108万左右。除了电池本身，还有电池管理系统（负责管理电池的输出输入），国外的电池管理系统是比较成熟和领先的，我们用的系统也以国外的为主；目前国内的电池管理系统还没有具体数据体现，不好评价。
问题：新能源船舶在监管、需求等层面上存在什么难点？
专家：首先监管上有难点，因为电池的安全风险比较高，万一出现火灾事故，造成的损失后果也比较大。所以在安全系统的开发和消防系统等方面，新能源船舶的要求是不同于传统船舶的。如果未来要大范围使用新能源船舶，就要对电池的安全性、平时的维保工作、审核或年检等方面提出更加严格的要求和标准。
其次是电池的维护，海洋上船舶的摇晃比较厉害，海水的盐度、湿度会给电池的维修、管理增加难度，恶劣的环境也会减少电池的使用寿命。目前船舶电池的使用寿命大概在10年左右，而船舶的使用寿命大概是20年，如果要在使用期中更换一次电池，更换的成本是很大的。
问题：通过公开信息了解到，纯电动的发展方向有：发展换电技术、储能一体化等，这些技术的可行性如何？
专家：个人认为理论上换电技术是可实现的。可以把电池安装在能够快速进行电池更换的区域，当船舶靠近港口时，通过吊机将没电的和满电的电池进行更换，这种概念是可行的，但目前船舶上的实际应用还比较少，我认为主要是成本问题，因为这就相当于要买很多套电池，很难控制成本。新能源船舶和新能源车的概念是一样的，蔚来新能源车开到高速站，更换完电池直接驶走，但现在只有蔚来做了这种换电技术，其他厂商都没做，说明换电的成本还是比较高的。这块换电技术在船舶是一样的，要实现这种技术，就需要在每个港口都留置可更换的电池，这就使得一次性投入非常大了。因此我认为这种换电技术的发展是可行的，但是可能成本较大。
另外可以建立大型高压充电站。以客船为例，船到岸之后，车和人下船需要时间，客船可能要在岸边停2-4小时。如果在4小时内能通过充电站给船充满电，当船舶开到对岸以后，又可以停4小时充电，这就比较方便，只需要在岸上建立一个超高压的充电系统、充电网络就可以实现。
问题：新能源船舶产业链的上中下游有哪些重点环节值得关注?
专家：首先，燃料的供应商、供应链需要重点关注。这两年船舶市场有很多LNG运输的订单，这就增加了 LNG 供应，也降低了LNG的使用成本，所以更应该关注LNG加注站这块的产业链；而LNG的危险性也比较高，因此也应该关注LNG的安全性问题。其次是机器本身，内燃机的行业头部企业，如瓦锡兰、ABC等也是这两年才把甲醇机研发出来；国内中船动力等应该也在研发内燃机。然后就是电池方面，国内电池制造商包括宁德时代、比亚迪、亿纬动力等，他们应该是有实力去做电池的。最终电池在船舶上的大范围使用还要取决于电池厂家的研发成果，当然我相信2-3年内应该是能够实现的。
问题：目前纯电船舶主要使用哪些厂家的电池方案？
专家：据我了解，欧洲的船舶用国外的电池方案比较多，比如Corvus。国内船舶也基本上用国外的。需要注意的是，如果有一些政策支持或者合作关系，国内船舶可能会用到国内的电池方案。宁德时代和比亚迪等厂家都还处于电池研发阶段，暂时还不能进行大范围应用，而国外已经实现了大范围应用。仅就目前而言，绝大多数的客户还是会优先选择国外的电池方案。
问题：长期来看，新能源船舶动力方案中电池方案的增量是比较快的吗？
专家：是的，还有双燃料。新能源使用需要考虑两个因素。第一个是有能够烧新燃料的柴油机、内燃机，比如甲醇内燃机是这两年才研发出来的；烧LNG的内燃机几年前就已经研发出来了，这也是为什么LNG的项目比较多的原因；而烧氨的和烧氢的内燃机应该还在研发中，这是不同内燃机的现状。第二个是燃料本身的产业链是否成熟完整，使用LNG的时间较久，所以它的加注站、运输车、加速技术等相对于其他新能源来说都更加成熟。甲醇内燃机刚刚研发出来，所以它的产业发展会相对较慢。
追问：未来3-5年氢燃料和锂电池哪个更值得关注？
专家：我觉得都值得关注，几种燃料是在并行发展的。
问题：未来3-5年内，宁德时代、比亚迪、亿纬动力在国内新能源船舶上的份额能否赶超国外厂家？
专家：不能，因为国内外产业都在发展。国内厂家在短期内是很难超越国外厂家的，因为很多新造船舶都是跑国际航线的，客户一般也是国外客户，他们可能更加倾向于使用国外的电池。但我相信10年之内，随着电池研发技术的成熟、成本优势扩大、使用场景增多，国家和行业会力推国产电池的。
问题：在造船、船舶应用等环节有值得关注的点？
专家：首先，船舶对新能源的推广应用主要取决于船东采用什么航线，这就需要关注这艘船是在哪个地方、哪个行业运营的。其次，取决于船东的运营模式、成本和预算。配备的技术当然是越多越好，但这也意味着后期的运维成本越高。至于下游，例如电池的维护保养、维修和替换这块，目前我们还没有得到太多的信息，可能是因为新能源船舶还处于比较健康的周期，再过几年，等到船舶电池需要更换保养了，才会出现成本测算和技术难点。换电池的成本实际上是很大的，例如9MW电池容量的船舶上需要配备上千块电池，如果要对其进行更换，就需要考虑如何运输、更换和调试。此外还必须要派专人定期检查、保养电池。由于电池的风险较高，所以它的定期检查维护成本肯定比燃油船的成本高。未来这几个环节是比较重要的，只是目前暂时还没有反映出问题。
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