中國：主攻技術難點
在我國，氫能船舶(氫動力船/氫燃料電池船)發展更是獲得國家層面的政策支持。2020年6月份，交通運輸部發布《內河航運發展綱要》，提出鼓勵探索發展燃料電池動力船舶，研究推進氫能等應用。今年“兩會”上，氫能也被寫入《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》的“前瞻謀劃未來產業”章節中。我國海事局也制定了《氫燃料動力船舶技術與檢驗暫行規則(征求意見稿)》，以期在借鑒國內外經驗、結合實船技術方案并充分研究論證的基礎上，對船舶使用氫燃料電池系統的布置、系統設計、燃料儲存、加注系統等方面進行規范。
客觀來講，我國對于船舶使用氫能的探索更多地體現在氫燃料電池研發等方面。2019年底，中國船舶集團有限公司發布了全球首艘氫燃料試點船舶設計方案，這艘2000噸級定點航線內河自卸貨船由七一二所自主設計研發，采用4組125kW氫燃料電池作為船舶主動力源，輔以4組250kWh鋰電池組調峰補償，同時載有35MPa高壓氫氣瓶組儲存氫氣燃料。2021年初，武漢眾宇動力系統科技有限公司獲得了由中國船級社(CCS)頒發的首張船用燃料電池產品型式認可證書，不僅填補了國內空白，也標志著氫燃料電池船舶商業化應用向前邁進了一步。
而對于船用氫燃料電池的規范研究工作主要集中在CCS。2017年，CCS編制了《船舶應用替代燃料指南》，其中根據氫燃料電池系統主要構成及各系統設備在船上的應用特點，提出燃料電池船舶布置、系統設計、燃料儲存、加注輔助系統等方面的安全技術指標。隨后，CCS又圍繞氫燃料電池船舶關鍵技術開展了一系列應用研究和工程實踐，在船舶總體安全設計、儲氫、加氫和用氫等環節上取得了大量研究進展，陸續攻克了船舶應用氫燃料在總體設計、系統設計、裝備制造、標準研發和風險評估等技術難題，通過獲得的大量實測資料，為我國后續氫燃料電池實船建造提供了重要的理論基礎和數據支撐。據介紹，氫燃料動力船舶重點風險安全區域主要包括高壓氫氣加注站(含充裝接頭、氣相管路、控制閥件及附件)、氫氣瓶間(氫氣瓶組、氫氣管路氮氣系統、通風系統、相關附件)、燃料電池處所(燃料電池模塊、氫氣管路、處所通風系統、相關附件)、鋰電池與機電設備間(鋰電池組、PMS、配電系統、機電設備)，其設計布置、設備故障及人為操作等因素導致的風險均需得到更多關注。中國船級社武漢規范研究所相關人士說：“CCS《船舶應用燃料電池發電裝置指南》(征求意見稿)已考慮到多種危險因素對設備、系統的破壞和人員的傷害及環保要求，設置了相應的工藝控制系統、工藝關斷系統、安全透氣、通風系統、消防系統、防污染設施等措施，采用與IMO《使用燃料電池電源裝置的船舶安全臨時導則》一致的安全原則，能夠為氫燃料動力船舶安全和綠色發展保駕護航。”雖然我國氫能船舶領域目前還沒有成熟的商用船只，但CCS通過技術研發，正積極實現降低成本和全環節技術鏈條整合，以推動形成圍繞氫燃料電池船舶的完整產業鏈。
目前，CCS已經完成了“船舶氫燃料儲存及應用技術”研究工作，在已有指南基礎上，對高壓氣瓶儲氫技術的在船應用進行研究，對氫燃料加注技術、船用氫氣管路連接方式、燃料電池處所安全防護技術開展了深入分析，解決了陸上技術標準與船舶環境條件差異性問題，提出了相應船用技術要求，為氫燃料的在船安全應用提供技術支撐。此外，CCS還創新性地研究了液體有機化合物儲氫、金屬氫化物儲氫技術在船舶上的應用，針對性地提出了船舶儲存、布置、脫氫、材料等方面的技術要求建議，為后續開展高密度儲氫技術研究、拓展船舶氫燃料適用面奠定了堅實的基礎。
歐洲：智能培育氫動力
歐盟運輸研究與創新監測和信息系統(TRIMIS)統計了交通運輸行業新技術研發數量和項目投資情況，從中能夠明顯看到歐洲航運業向清潔化、去碳化轉型發展迅速。
中國船舶工業綜合技術經濟研究院船舶標準化研究中心工程師李睿男說，歐洲針對海運低排放替代能源進行的研究較早，從政策和研發資金上給予了綠色船舶項目極大支持，這使其創新性變得更強。在氫燃料船舶研究示范方面，歐洲處在領先位置，倡導、主推了多個主要氫燃料船項目，而挪威則是氫燃料船的發展先鋒。在歐洲國家中，挪威對氫燃料在海運方面的應用探索最為豐富、系統，形成了相對完善的發展模式。具體而言，議會負責制定相關法律并敦促政府實現環保目標；政府設立國有企業、分支機構、專項產業基金，協調各方對項目進行補貼；船級社制定行業標準和船級規范，對船舶進行評估認證/咨詢；企業與認證機構對項目進行設計、研發、建設。議會立法、政府資助從縱向上推動項目，而相關咨詢和認證機構則為行業提供標準依據，在橫向上與企業共同打造綠色船舶。挪威多個氫燃料船舶項目正是在這種縱橫聯合模式下發展起來的，比如知名的“HySHIP”“Hjelmland”“Europa Seaways”“Hysea III”等。
由政府和專項基金資助的“HySHIP”項目將設計和建造以綠色液態氫為燃料的示范滾裝船，并建立可行的液態氫供應鏈和燃料供應平臺，旨在降低整個歐洲更廣泛地轉向液態氫作為船舶推進燃料的開發和運營成本。“HySeasIII”則采用基于新能源風險的替代設計方案，其有別于其它項目的特征之一在于示范船使用過剩的可再生能源制氫，有助于制定船舶氫能規范。
挪威很早就將目光瞄向了清潔能源，并隨著科技進步不斷追求創新。《挪威綠色船舶行動計劃》明確提出要建造更多智能船舶，以智能技術實現船舶能效提升，減少碳排放。“挪威在海事智能技術方面有著很強的技術水平，希望通過智能技術實現航運去碳，特別是在提升能效系統水平方面將智能與綠色融合，以智能手段實現‘船舶綠色’和包括氫動力船在內的零碳船舶發展。”李睿男說。
實際上，“挪威案例”并非個別。歐盟于2020年底發布的新的《可持續和智能交通戰略》可驗證上述觀點。《可持續和智能交通戰略》提出希望通過有競爭力、安全、易獲得和可負擔的智能交通系統實現90%的減排率，系統地為實現綠色和數字化轉型奠定基礎。歐盟氣候政策負責人Frans Timmermans表示：“歐洲非常重視綠色船舶技術發展，為了實現我們的氣候目標，溫室氣體排放量必須出現明顯下降趨勢。數字技術有可能使出行更智能、高效、環保。我們需要為企業提供穩定的綠色投資框架，而這些企業需要在未來進行綠色投資。”英國也是推行航運業溫室氣體減排最積極的歐洲國家之一。2019年，英國相繼發布了《海事2050戰略》和《清潔航運計劃》，前者強調自動化和數字化技術創新，后者旨在推動英國實現2050年降低航運碳排放目標，其明確的主要路徑之一即是氫路徑(另外為電路徑和其他路徑)。這似乎給業界傳達一個明確信息——新技術應用與新燃料變革同時發生，“智能+氫能”是新的視野。
氫燃料船舶價值鏈包括存儲設備開發、船體設計建造、船舶運營管理、燃料供應等環節，不久前，由歐洲國家政府機構、造船廠、能源公司、數字智能技術企業、船用系統公司等26個合作伙伴聯合推出《氫燃料船舶手冊》，以解決船用氫燃料的各種難題。名為“MarHySafe”的聯合開發項目分為兩期，作為一期項目的《氫燃料船舶手冊》詳細介紹如何駕馭設計建造的復雜要求，涵蓋安全和風險緩解、氫系統施工細節、海事應用實施階段等氫操作中的最重要方面，同時為使用質子交換膜燃料電池(PEMFC)進行安全操作提供了路線圖，反映了行業最新專業水平，被認為是航運氫能安全操作、共同研究氫能上船的專業知識庫。顯然，隨著“MarHySafe”項目的推進，《氫燃料船舶手冊》將為未來歐洲在國際氫能規則制訂、氫加注和標準化等方便提供基礎。
歐洲政府部門、研究機構更多地承擔了挖掘、投資新型船舶項目的職能。在這樣的背景下，歐洲以氫動力船舶為代表的新型綠色船舶與智能化提高能源使用效率融合得更緊密，這是其氫燃料船舶在開發運行方面進步的原動力之一。但需強調的是，歐洲更加側重于近海/內河氫燃料船舶研發。客觀上，氫燃料能量密度較大、使用處于初期階段，大型船舶很難收獲可衡量的收益。主觀上，歐洲水路網絡密集，大部分港口配備適于集卡和船舶使用的氫加注樁，較小型船舶的機動性較強，靠泊加注方便。
日韓：爭搶“國際標準”
在中國船舶工業綜合技術經濟研究院高級工程師趙羿羽看來，與歐洲重點關注小型氫動力船舶不同，日本側重于大型遠洋氫動力船舶及發動機研發。2021年初，川崎重工宣布建造全球首艘大型液化氫運輸船(計劃于2026年完工)，該船長約300米，型寬約50米，采用燃燒氫氣產生的蒸汽帶動輪機為船舶提供動力。當年4月，川崎重工又與多家日本公司合作開發用于大型船舶的船用氫燃料發動機，包括船用主機、輔機、發電機等產品。今年8月份，川崎重工、洋馬動力(Yanmar)和日本發動機公司(J-Eng)共同宣布聯合成立HyEng公司，以致力于開發船用氫動力發動機系統(基礎技術)、為氫燃料供應系統制定國際標準和規則、集成氫燃料供應系統、維護和運營氫燃料發動機示范設施等。
日本國土交通省發布的《日本航運零排放路線圖》提到“C-ZERO JAPAN”零排放概念船，其中之一即是設計液化氫燃料動力船，概念船基于80000噸級散貨船和20000TEU型集裝箱船設計，均由雙燃料往復式發動機提供動力，技術攻關包括發動機性能、燃料供應、擴大的燃料箱、熱保護系統、氫氣泄漏和燃料供應等相關事項。日本經濟產業省發布的《2050碳中和綠色增長戰略》也提出，到2050年將現有傳統燃料船舶全部轉化為氫、氨、液化天然氣(LNG)等零/低碳動力船，促進面向近距離、小型船舶使用的氫燃料電池系統和電推進系統的研發和普及，推進面向遠距離、大型船舶使用的氫/氨燃料發動機及附帶燃料罐、燃料供給系統的開發和實用化進程。
韓國在“氫能上船”方面的發展遜于日本。2012年，韓國曾推出“平昌2018號”氫燃料電池船項目，但該項目至今未有實質性進展，尚處于研究階段。2020年底，韓國政府又公布了“2030綠色船舶K計劃”，將氫能定為船舶燃料應用長期目標。2021年4月份，現代重工提出將圍繞現有船舶能效指數(EEXI)和碳排放強度指數(CII)研究最佳解決方案、圍繞全壽命周期研究減少船舶二氧化碳排放的方法，同時開發氫/氨動力船舶。這被視為韓國在氫動力船舶研發方面邁出的重要一步。現代重工表示，其二級控股公司韓國造船海洋(KSOE)將開發制定液氫運輸船及氫動力船的韓國及國際技術標準，以提前應對氫能時代的到來。據悉，KSOE參與開發制定的全球首個氫能船舶國際標準將于2022年底前提交至國際海事組織(IMO)。
在發展氫動力船的同時，韓國也在逐步攻克氫燃料電池研發難題。2019年初，韓國正式發布了名為“激活氫經濟發展路線圖”的氫燃料技術開發計劃，旨在推動韓國發展為氫經濟/技術領先國，其第一期研發課題即為“以氫燃料電池為動力的船舶、氫(燃料)存儲和運輸所需艙罐等主要技術和設備研發”。今年6月份，韓國啟動“氫燃料電池動力系統適用運行實證”項目，在2艘小型船舶上搭載自主開發的氫燃料動力電池組，以檢驗性能和安全性，并制定獲得型式認可的安全標準。由于韓國此前并沒有制定氫燃料電池船舶型式認可所需的安全標準，因此，此次實證將為韓國制定小型氫燃料電池船舶安全標準及船用氫氣充電站的建設奠定法律依據，為氫燃料電池船舶建造和航行鋪設道路。
