基于SWOT分析的电动船舶换电新业态发展策略研究.pdf

doi:10.3969/j.issn.1673-6478.2023.04.015 基于 SWOT 分析的电动船舶换电新业态发展策略研究 刘大壮，高 宇（交通运输部水运科学研究院，北京 100088）摘要：本文通过 SWOT 分析，研究了电动船舶换电新业态的发展策略。随着国内电动船舶技术的不断成熟和电池容量的逐渐增加，电动船舶面临着充电时间过长等问题。因此，换电模式作为一种新业态成为电动船舶发展的热点和趋势之一，可以提高纯电池动力船舶补充电能的效率、提升纯电池动力船舶航行距离。本文介绍了国内典型的换电模式电动船舶，并从电动船舶换电新业态的优势、劣势、机遇和威胁进行了分析。针对这些特点，本文提出了重点推动长江干线、多方联合加快推广、加强风险防范、建立完善长效服务体系以及加强人才支持等建议，以期推动电动船舶换电新业态的健康发展。关键词：交通碳排放；发展策略；SWOT 分析；电动船舶；换电 中图分类号：U66.13 文献标识码：A 文章编号：1673-6478（2023）04-0061-04 Research on the Development Strategy of New Business Mode of Electric Ship Power Exchange Based on SWOT Analysis LIU Dazhuang,GAO Yu(China Waterborne Transport Research Institute,Beijing 100088,China)Abstract:Through SWOT analysis,this paper studies the development strategy of the new business of electric ship power exchange.With the continuous maturity of domestic electric ship technology and the gradual increase of battery capacity,electric ships are facing the problem of too long charging time.Therefore,as a new business form,the power exchange mode has become one of the hot spots and trends in the development of electric ships,which can improve the efficiency of supplementing electric energy for pure battery powered ships and improve the sailing distance of pure battery powered ships.This paper introduces the typical power exchange mode of electric ships in China,and analyzes the strengths,weaknesses,opportunities and threats of the new business form of power exchange for electric ships.In view of these characteristics,this paper puts forward suggestions such as focusing on promoting the Yangtze River trunk line,accelerating the promotion of multi-party cooperation,strengthening risk prevention,establishing and improving a long-term service system,and strengthening talent support,in order to promote the healthy development of the new business of electric ship power exchange.Key words:transportation carbon emission;development strategy;SWOT analysis;electric ship;power exchange 0 引言 随着国内电动船舶技术逐步成熟、电池容量逐渐 收稿日期：2023-05-07 作者简介：刘大壮（1994-），男，山东济南人，硕士，研究实习员，从事新能源船舶技术研究工作.（）增加，随之出现的是充电时间过长等问题。换电模式作为一种新业态，可以提高纯电池动力船舶补充电能的效率、提升纯电池动力船舶航行距离，成为电动船62 交 通 节 能 与 环 保 第 19 卷 舶发展的热点和趋势之一。换电模式的电动船舶采用裸船采购、电池租赁的“船电分离”模式，即航运企业仅持有船体部分资产，而换电服务企业统一采购、持有船用动力电池，并负责电池的充电、调拨、运输、吊装服务，终端客户向其购买服务并支付服务费1。国内典型的换电模式电动船舶有 64TEU 集装箱船“国创号”、3 000 吨级纯电动货船“船联 1 号”、120TEU集装箱船“江远百合”号、3 000吨级（105TEU）纯电动船“港航船途 01”轮等。“国创号”用纯电池动力替代常规柴油动力，总长 64.8m、型宽 12.5m、型深 3.4m，总吨位 994t。未来将在安吉上港码头至上海外高桥码头 270 多公里的内河航线上开展商业化运营，每船每年可减少燃油消耗 13 万升，减少二氧化碳排放 340t2。“船联 1 号”由原来总载重 3 000 吨位的燃油货船改造而成，整船电池容量约为 2 200kW h，充满一次电约 3h，可航行 120km 以上。“江远百合”总长 79.92m、船宽 12.66m，最大可装载 120 个标准集装箱，航速 17km/h。该船艉部设计装备 3 个 6m 标准集装箱大小的船舶动力电池集装箱，每个内部安装1 540kW h磷酸铁锂电池，整船锂电池容量共计4 620kW h，设计为“即插即拔”换电模式，续航力220km。“港航船途 01”轮总长 73m，型宽 13.8m，型深 4.6m，设计吃水 3.4m，设计航速 12km/h，设计集装箱装载量为 105TEU，配备 2 套箱式磷酸铁锂电池作为全船的动力。电动船舶换电新业态作为新兴事物，目前尚处于发展起步阶段，虽然面临着一些瓶颈，但发展潜力巨大、前景广阔。以下分别从电动船舶换电新业态的优势、劣势、机遇和威胁进行分析。1 优势（S）1.1 相比传统燃油船，电动船舶运营成本低 相比船用燃料，电动船舶使用电力价格优势明显，运营成本更低。以武汉上海航线，700TEU 电动集装箱船为例，单个往返航次耗电 14.5 万kW h，电力服务费按每千瓦时 1.45 元计算，单个往返航次花费约 21 万元；同类型燃油船舶单个往返航次耗油 28t，以 2022 年 8 月 25 日柴油批发价格 8 693 元/吨为基础，单个往返航次花费约 24 万元，比用电能耗成本高约 3 万元。电动船舶还可利用低谷电价进一步降低成本，且维修保养费用显著低于燃油船，同时还有可能争取到绿色航线补贴、减碳补贴，并享受装卸、通航的优惠与优先便利，因此电动船舶综合成本将会低于燃油船舶。船舶维护保养方面，电动船电气元件质量稳定、可靠性高，与传统燃油船相比，整体维护保养费用大幅减少。船舶智能化方面，电动船舶采用全新理念设计，辅以智能化系统全面优化改进船舶推进方式，提升电能使用效率，船舶所用电量也会逐步降低。此外，智能电动船舶的配员明显少于燃油船舶，船舶管理费用中人工成本显著降低。1.2 相比传统燃油船，电动船舶运营期间“零排放”电池动力船舶由于采用动力电池替代传统燃油作为船舶的推进动力，具有运营期间“零排放”的优势，伴随着锂离子电池作为船舶动力的技术越发成熟，纯电池动力船舶将成为促进我国内河航运转型的“绿色推手”。与传统化石燃料相比，LNG 能源仅可实现 20%左右的减碳效果，不能实现零碳排放；氨、氢等作为二次能源，其应用受到配套设施的制约，目前业内主要是小功率的研究示范，距离大规模推广为时尚早3。而锂电池动力方案则可实现完全零碳，加上锂电能源在全球范围的蓬勃发展，将会是具有较强竞争力和商业应用前景的内河零碳航运方案。1.3 相比固定式充电，换电模式效率较高 相比充电尤其是大容量电池充电动辄数小时的充电时间，换电模式仅需要数十分钟即可完成箱式电池的更换，尤其适宜于内河集装箱船靠泊时间短、码头泊位紧张以及码头前沿电源容量不足的场景，可大幅提升电能补给效率，较充电模式能更好地满足船舶大容量的用电需求。2 劣势（W）2.1 标准规范不健全 电动船舶和箱式电池的研发设计与建造运营，涉及诸多标准规范的制定与完善、监管的分工与协调以及上下游相关产业链协同。目前，中国海事局发布了内河船舶法定检验技术规则 内河小型船舶法定检验技术规则等技术法规，中国船级社发布了船舶应用电池动力规范 船舶直流综合电力系统检验指南 等规范指南，但由于换电模式电动船发展历程短、经验不足，目前标准规范仍不完善，如在港口运输、吊装、堆存等方面的标准和操作指南尚未发布。2.2 初始投资高、需要一定的使用频次 换电模式需要一定规模的箱式电源用于船舶更换周转，充换电站初始投资高，单个充换电电池箱全年成本达 70 万元，一般中小企业难以承担。由于前期第 4 期 刘大壮等，基于 SWOT 分析的电动船舶换电新业态发展策略研究 63 船舶数量少，充换电站的箱式电源周转率低、收益少，短期难以实现盈利，对企业投资挑战大。2.3 扶持政策未形成合力 换电模式电动船行业发展涉及航运、港口、电力等众多企业和行业监管部门，仅靠部分企业难以为继。根据国际海运危险货物规则，锂金属电池（包括锂合金电池组）、锂离子电池组（聚合物锂离子电池）属于 9 类危险货物。因此，根据中华人民共和国海上交通安全法和船舶载运危险货物安全监督管理规定 相关规定，其存储及运输受到一定的限制，需要特定的经营资质，不利于推广应用。国家层面虽然有相关扶持政策，但大多数属于指导性意见，尚不足以推动国内电动船舶产业链实现跨越式发展。3 机遇（O）3.1 响应国家战略，符合长期发展趋势 换电模式电动船响应“碳达峰、碳中和”“长江大保护”等国家发展战略，符合行业发展趋势，并承接了我国在动力电池、新能源发展的行业基础，可以收获包括电池技术进步、续航里程提升、市场观念转变、政策实施预期等在内的发展红利。3.2 技术逐步成熟，具备应用推广的条件 目前国内电池技术已较为成熟，磷酸铁锂电池安全性能够满足船用需求，电池单体能量密度已由过去的 100W h/kg 提升到 175W h/kg 左右，系统能量密度大幅提升，电池重量也得以减轻；充换电技术层面，管理和控制系统的持续优化，特别是电池管理系统技术的应用提高了充放电倍率，满足船舶启动加速及操控等需求，具备了实船推广应用的技术条件。未来随着电池关键技术的持续突破，锂电池能量密度将有望进一步提高、寿命进一步延长。3.3 市场尚处发展初期，未来增长空间广阔 国内外换电模式电动船均处于发展初期，市场参与主体较少、市场集中度较低，尽早进入市场可在未来高速增长期迅速占领市场。由于各港口规划具有长期性，鉴于土地及电力配额均较稀缺，充换电网络形成后，将具有不可替代的地域属性。此外，发展前期介入可依托公司技术经验推动船用箱式电池的研发及规范标准制定，同时有望融入航运业碳减排政策、规则制定，积极参与港航领域碳交易市场，成为我国内河港口实现“双碳”目标的示范标杆。4 威胁（T）4.1 电力供应紧张 2021 年 9 月中旬以来，江苏、广东、云南、浙江、山东、湖南、辽宁、吉林、黑龙江等 20 多个省份相继启动有序用电，多地工业企业被要求“开三停四”“开二停五”甚至“开一停六”错峰用电。在东北地区，受限电影响的范围甚至超出了工商业电力用户4。经济增长用电量激增使未来的电力市场呈现紧平衡状态，未来电动船舶规模化推广后，部分地区可能存在电力供给不足的风险。4.2 换电排队拥堵 未来换电模式电动船舶大规模推广后，因船舶自身运营特点，部分港口可能存在船舶集中到港数量规模大的现象，但由于充换电站作为港口配套设施而建设规模受限，部分繁忙的港口可能会产生电动船舶换电排队拥堵的情况。4.3 市场竞争加剧 市场竞争主体日趋增多，竞争激烈。近年来换电模式电动船舶受到市场关注，随着换电模式技术日益成熟，市场竞争主体日趋增多，尤其是随着规模较大的公司逐步介入，未来行业发展格局将会逐步被打破，市场竞争将日趋激烈。4.4 技术路线竞争 船舶动力形式当前正处于低碳转型期，除电池动力外，还有 LNG、甲醇、生物燃料、氢、氨等多条技术路线并行发展，未来形成单一动力形式主导或多种动力形式共存的局面仍不明朗，电动船舶产业发展前景存在一定风险5。5 电动船舶换电新业态发展策略 5.1 重点推动长江干线 根据我国内河主要水域通航环境和船舶技术状况、运行特点，结合我国内河电动船舶应用发展趋势综合来看，长江干线的船舶吨级较大、货源较充足、技术状况较好，尤其是长江干线的船舶燃料使用量大，应用电动船舶换电模式后的换电频次高、节约燃料收益高，有利于电动船舶换电新业态的示范推广。5.2 多方联合加快推广 目前我国内河船舶普遍存在较高的空载率，根据64 交 通 节 能 与 环 保 第 19 卷 交通运输部及各省交通运输厅统计数据显示，长江干线内河船舶平均空载率达 25%以上、其他支流水域船舶平均空载率甚至超过 50%。如果货源充足、提高船舶装载率，可实现电动船舶换电频次增加，经济效益可以明显提升，投资回收期大幅缩短。如果联合大中型货主优先确保给予换电模式电动船舶充足的货源，优先提高换电模式电动船舶的载货率，电动船舶换电新业态的经济性优势可以进一步凸显。大型航运公司尤其是国有航运公司自有资金比较充足，融资成本低，且大型航运企业的船舶规模较大，便于规模化推广。另外，我国内河大型港口作业繁忙，船舶平均在港等待装、卸货时间长、排队现象严重，联合大型港口给予换电模式电动船舶优先靠离泊，可以显著提高航运公司的经济效益，可有效推动电动船舶换电新业态快速发展。另外，电动船舶换电新业态实施涉及产品产业链长、实施范围广，建议新业态实施方与相关行业权威科研机构单位等建立长效合作机制，在技术标准、规范法规、产业政策等方面给予合作支持，加强与政府合作，确保电动船舶换电新业态实施中各环节依法合规建设，推进新业态落实、落地、快速发展。5.3 加强风险防范 电动船舶换电新业态收入来源比较单一，且营业收入受到多方面因素影响。针对主要影响因素，如电力供应紧张、换电排队拥堵、市场竞争加剧等，需要时刻关注市场动态，有预见性地制定风险应对计划、提高防控能力。可采取风险转移措施，通过风险转移降低项目经济主体的风险程度，如采用比较广泛的保险或合同约定等风险转移方式。5.4 建立完善长效服务体系 建议新业态实施方在船舶充换电、船舶电气化改造等环节严格把控产品质量、完善服务标准和船舶技术设备售后服务网络等，营造良好市场环境，为项目在全国推广奠定市场基础，并建立长效市场服务体系，为电动集装箱船舶等长期提供优良的售后服务，形成长期可持续的服务盈利能力。5.5 加强人才支持 建议新业态实施方战略部署时，针对电动船舶换电新业态实施跨行业综合性的特点，培育专业人才，加大电动集装箱船、充换电站等方面人才的投入，建设一支懂技术、有能力的高效人才队伍，以满足市场开发的需要。加强与相关科研机构的合作联系，共同研发攻关相关技术难点、热点，成立专门的技术团队，提高技术实力，掌握核心技术，提高竞争力。6 结论 本文基于 SWOT 分析方法，对电动船舶换电新业态的发展进行了全面分析。结果表明，电动船舶换电新业态具有多项优势，包括成本低、运营期间零排放、换电模式效率高等。同时，电动船舶换电新业态也存在一些劣势，例如标准规范不健全、初始投资高、扶持政策未形成合力等。然而，随着技术的逐步成熟和市场的不断扩大，电动船舶换电新业态的发展前景广阔。在国家倡导的“碳达峰、碳中和”“长江大保护”等战略的支持下，电动船舶换电新业态的发展具有良好的政策环境和市场基础。基于此，本文提出了一系列的发展策略，包括重点推动长江干线，联合大中型货主、航运企业和港口集团，加强风险防范，多方联合，加快推广、建立、完善长效服务体系及加强人才支持等方面，以促进电动船舶换电新业态的可持续发展。综上所述，电动船舶换电新业态作为新兴事物，目前尚处于发展起步阶段，虽然面临着一些瓶颈，但发展潜力巨大、前景广阔。在未来的发展中，我们应该充分发挥优势，积极应对劣势，抓住机遇，共同推进电动船舶换电新业态的健康、可持续发展。参考文献：1 杨侃,黄江苏.内河电动船换电服务定价策略分析J.世界海运,2022,45(7):17-21.2 国内首艘内河电动集装箱船下水J.航海,2021(4):75.3 王力波.我国电动船舶产业现状与发展对策研究J.中国海事,2022(8):65-68.4 祝嫣然.工业企业利润增速放缓本轮限电潮影响几何N.第一财经日报,2021-09-29(A01).5 李骁.基于 SWOT 分析的福建省电动船舶产业发展研究J.海峡科学,2022(11):91-93+117.