未来船舶运力（五种船舶动力技术）

各种新能源在船上的应用促进了船舶动力技术的多元化发展。除内燃机外，基于电化学反应的燃料电池、动力电池，以及基于外燃热力循环的动力装置，在船舶推进/动力系统中的应用也越来越多。

主要船舶动力装置对比

1、内燃机

从功率范围、热效率、可靠性、经济性等方面综合考虑，内燃机仍然具有显著优势，在短期内尚难以被其它新型动力装置取代。目前，业界正在探索甲醇、二甲醚、生物柴油、氢、氨等新能源在船舶内燃机中的安全高效应用。随着技术的逐步发展，内燃机对不同燃料的适应性将进一步提升，在面向未来新能源的船舶动力技术中仍将具有举足轻重的作用。

2、外燃机

船用外燃动力装置主要包括斯特林发动机和布雷顿循环动力装置。斯特林发动机目前主要应用于内燃机优势领域以外的特种或军用领域，其密封性、可靠性及耐久性有待通过新技术、新工艺、新材料的开发和应用进一步提高。闭式布雷顿循环的热效率低于柴油机，根据目前的研究和应用案例，其在船上的应用方式均为利用主动力装置的废气余热进行发电。总体而言，外燃动力装置的燃料适应性较好，但在热效率、可靠性、技术成熟度、成本等方面还难以和内燃机竞争。

3、燃气轮机

与内燃机相比，燃气轮机的主要优势在于功率密度和排放性能，同等功率的燃机体积是柴油机的1/5到1/10，且采用“燃-蒸联合循环电力系统（COGES）”可满足IMO Tier III排放要求。主要劣势则体现在投资成本和燃料适应性方面。燃气轮机的价格约为400～500美元/kW，而二冲程柴油机约为300美元/kW。燃料适应性方面，船用燃气轮机主要使用船用轻柴油（MGO）或天然气；燃气发电领域目前已突破了50%氢混合燃料（氢气-天然气）燃气轮机技术，并正在开发100%氢燃料燃气轮机，但短期内应该不会在船用领域应用。

4、燃料电池

燃料电池主要分为以质子交换膜（PEM）为代表的低温燃料电池，以及以熔融碳酸盐（MCFC）和固体氧化物（SOFC）为代表的高温燃料电池。目前，PEM技术已十分成熟，行业正在向产业化、规模化方向发展，以实现PEM燃料电池的更低价格、更长寿命和更高功率。相对于低温燃料电池，高温燃料电池具有高功率、高效率、氢气纯度要求低等优势，更适合在船舶上应用。

5、电池动力

电池动力的两种主要技术路线包括磷酸铁锂和三元锂。磷酸铁锂电池的本征安全性高于三元锂电池，尤其大容量锂电池组应用较适于使用磷酸铁锂电池，并且大规模使用三元锂电池对BMS、电池模组防护、热管理系统等应用技术水平的要求更高。结合船用动力对安全性要求高、对空间重量要求适中的实际需求，磷酸铁锂是现阶段较为均衡的技术路线。全固态锂电池用不燃烧、热稳定性好的固体电解质替换可燃易爆的有机液态电解液，或是未来综合解决高能量密度和电池安全性的有效途径。