Building a Brand for Maritime Strength
随着全球航运业减排压力剧增（国际海事组织IMO要求2050年实现净零排放），新能源船舶主机的技术创新和产业升级成为核心议题。以下是未来发展的关键趋势和方向。
混合动力船舶推进发动机市场规模和发展趋势
混合动力船舶推进发动机市场是一个新兴的市场，随着环保意识的提高和能源利用效率的要求，市场需求正在逐步增加。据预测，到2025年，全球混合动力船舶推进发动机市场规模将达到100亿美元。
混合动力船舶推进发动机市场的发展趋势主要体现在技术创新和市场需求两个方面。随着技术的不断进步和发展，混合动力船舶推进发动机的性能和效率将会不断提高。同时，市场需求也将会不断增加，特别是在环保和能源利用效率方面的需求。
混合动力船舶推进发动机行业关键性进展
混合动力船舶推进发动机行业正在不断发展和创新，各大企业都在加强技术研发和产品创新，以满足市场需求和提高产品竞争力。同时，环保和能源利用效率也成为行业发展的重要趋势，企业需要密切关注市场变化和技术创新，不断提高产品质量和服务水平，才能在市场中占据一席之地。
ABB宣布推出新一代混合动力船舶推进发动机，该发动机采用了最新的电动机和电池技术，可以提高船舶的能源利用效率和环保性能。
MAN宣布推出新一代混合动力船舶推进发动机，该发动机采用了最新的内燃机和电动机技术，可以在不同航行状态下实现最佳的能源利用效率。
Wärtsilä宣布与中国船舶重工集团公司签署了一份合作协议，双方将共同开发混合动力船舶推进发动机和相关技术，以满足中国市场的需求。
Rolls-Royce宣布推出新一代混合动力船舶推进发动机，该发动机采用了最新的电动机和电池技术，可以在不同航行状态下实现最佳的能源利用效率和环保性能。
绿色燃料的全面替代与规模化应用
技术路径：
绿氢、绿氨、生物甲醇：通过可再生能源电解水制氢（绿氢）、利用绿氢合成氨（绿氨）或生物质/碳捕集制甲醇（绿色甲醇），实现全生命周期零碳或低碳燃料。
合成燃料（e-Fuels）：通过绿氢与CO₂合成的碳中性燃料（如e-柴油、e-甲烷）。
驱动因素：
- IMO碳强度指标（CII）和欧盟碳关税（EU ETS）推动船东转向零碳燃料。
- 马士基、达飞等头部企业已投资绿色甲醇和氨燃料船舶（如马士基首批12艘甲醇动力集装箱船）。
挑战：
- 绿氢/绿氨生产成本高（依赖廉价可再生能源规模化）；
- 燃料供应链和加注设施尚未完善。
多燃料兼容主机的智能化升级
技术方向：
- **模块化发动机设计**：同一主机可灵活切换LNG、甲醇、氨等多种燃料（如曼恩能源方案ME-LGIM发动机支持甲醇/LNG双燃料）。
- **实时燃烧控制技术**：通过传感器和AI算法优化不同燃料的燃烧效率，降低氮氧化物（NOₓ）和未燃碳氢排放。
优势：
- 适应燃料供应不稳定的过渡期，降低船东投资风险；
- 延长主机生命周期，满足不同航线的环保法规。
燃料电池与混合动力系统的深度整合
技术突破：
- **高温燃料电池（SOFC）**：直接利用氨或甲醇作为燃料（无需重整为氢气），提升能量转化效率（可达60%以上）。
- **混合动力架构**：燃料电池与锂电池/超级电容协同，应对船舶动态负荷（如ABB的Azipod®电力推进系统）。
应用场景：
- 短途渡轮、内河船舶优先采用纯燃料电池；
- 远洋船舶采用“燃料电池+内燃机”混合模式，兼顾续航与零排放。
- 燃料电池寿命和成本（目前PEMFC寿命约2万小时，需提升至5万小时以上）；
- 高功率燃料电池堆的散热与安全设计。
风力与太阳能辅助推进的复兴
创新方向：
- **旋翼帆与硬质风帆**：结合气象大数据和自动控制系统，最大化利用风能（如BAR Tech的旋翼帆可节省20%燃料）。
- **光伏-氢能耦合系统**：甲板太阳能发电电解水制氢，供燃料电池使用。
案例：
- 嘉吉海运的WindWings风帆散货船；
- 日本“Eco Ship”概念船（太阳能+风能覆盖50%能耗）。
核能推进的潜在商业化探索
技术背景：
- 第四代小型模块化核反应堆（SMR）具备更高安全性和更低成本，可为大型船舶提供零排放动力。
应用前景：
- 俄罗斯已部署核动力破冰船，未来或扩展至大型商船；
- 英国Core Power公司研发船用熔盐反应堆，目标2030年商业化。
障碍：
- 公众接受度与核废料处理难题；
- 国际海事法规对核动力商船的严格限制。
电推动力船舶的崛起
如今，电推动力船舶在全球范围内呈现出蓬勃发展的态势。市场调研数据显示，近年全球电动船舶市场规模达到了 104.1 亿美元，较以往有了显著增长，预计在未来几年还将保持较高的增长率。在全球市场中，不同地区的发展情况各有特点。
欧洲在电推动力船舶领域处于领先地位，近年其在全球电动船舶行业市场中占比约 37.9%。欧洲地区由于地理环境以及对于环保问题的高度重视，早在多年前就开始积极推动船舶的电动化转型。严格的排放标准促使船东们纷纷寻求更环保的动力解决方案，这为电推动力船舶的发展提供了广阔的市场空间。例如，挪威等国家在峡湾等旅游航线大力推广电动渡轮，这些电动渡轮不仅减少了对当地环境的污染，还为游客提供了更加安静、舒适的出行体验。同时，欧洲的一些企业和研究机构在电推动力船舶的技术研发方面投入巨大，不断推出新的技术和产品，进一步巩固了其在该领域的领先地位。
北美地区也是电推动力船舶的重要市场，主要得益于当地政府对新能源技术的大力支持，其在全球市场占比达 21.80%。美国在电动船舶技术研发和应用方面积极探索，在湖泊等水域，小型电动船的应用较为广泛，并且在一些大型港口，电动拖船等也开始投用。政府通过制定相关政策和提供补贴，鼓励企业和船东采用电推动力船舶，推动了该地区电推动力船舶市场的发展。
亚洲地区在全球电动船舶市场中占比 29.22%，其中中国和日本的发展尤为突出。在中国，随着 “双碳” 目标的提出，船舶行业迎来了电动化转型的重要契机。内河船舶电动化进程加速，近年来，我国电动船舶新建吨位数达到 约297750 吨。众多企业加大了在电推动力船舶领域的研发和生产投入，一些新型的电动内河货船、观光船等不断涌现。日本凭借其先进的制造业技术和对环保的重视，在电推动力船舶的技术研发和应用方面也取得了显著进展，在混合动力船舶等领域处于世界前列。
从应用的船型来看，电推动力船舶在不同类型的船舶上都有应用。在内河船舶领域，由于航程相对较短，充电设施相对容易布局，电推动力船舶的应用更为广泛。电动内河货船、观光船、渡轮等在各地的内河航道上越来越常见，有效减少了内河航运的污染排放。在海洋船舶方面，虽然目前应用比例相对较小，但随着技术的不断进步和成本的降低，也开始逐渐崭露头角。一些小型的海洋作业船舶，如海洋科考船、近海渔船等，开始采用电推动力系统，未来在大型远洋货轮等船型上，电推动力船舶也有望取得突破。
技术优势解析
电推动力系统在能量转换过程中展现出卓越的节能优势。传统船舶动力系统在能量转换时，从燃料的化学能转化为机械能，再传递到螺旋桨推动船舶前进，这一过程中存在着诸多能量损耗环节。例如，柴油机在燃烧过程中，由于燃烧不完全以及热量散失等原因，会造成大量能量浪费，其能源利用率仅在 30% - 40% 左右。而电推动力系统则不同，以采用先进的电力电子技术和电机控制技术的船舶为例，其电动机能够实现对电能的高效利用，将电能转化为机械能的效率通常可达到 90% 以上 。在船舶航行过程中，当需要调整航速时，电推动力系统可以通过精确控制电机的转速和转矩，实现对船舶推进功率的精准调节，避免了传统动力系统在调速时因机械结构的惯性和能量损耗导致的能源浪费。在船舶低速航行时，电推动力系统能够根据实际需求，降低电机的输出功率，使能量得到更合理的分配和利用，而传统动力系统则难以在低速工况下保持高效运行。
在环保要求日益严格的今天，电推动力船舶的清洁特性显得尤为重要。国际海事组织（IMO）制定了一系列严格的环保法规，对船舶的污染物排放进行了明确限制，如对硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等的排放上限作出规定 。电推动力船舶在运行过程中，不直接燃烧化石燃料，因此不会产生这些有害污染物，真正实现了零排放。与传统燃油船舶相比，其在减少大气污染方面效果显著。在港口等人口密集区域，传统船舶排放的尾气中含有大量的硫氧化物、氮氧化物和颗粒物，这些污染物会对周边空气质量造成严重影响，危害居民健康，而电动船舶则不会对港口的空气质量产生负面影响。在保护海洋生态环境方面，电推动力船舶也发挥着重要作用。传统船舶在航行过程中，可能会因燃油泄漏等问题对海洋水体造成污染，影响海洋生物的生存和繁衍，而电推动力船舶则不存在这一风险，为海洋生态系统的稳定和健康发展提供了保障。
电推动力系统摆脱了传统轴系的束缚，为船舶内部布局带来了极大的灵活性。在传统船舶中，柴油机和螺旋桨之间需要通过复杂的传动轴系进行连接，这不仅占据了大量的船舶内部空间，而且对船舶的舱室布局产生了诸多限制，使得船舶在空间利用上存在一定的局限性。而电推动力船舶的电动机和控制器可以根据船舶的实际需求进行灵活布置。在一些内河观光船上，由于电推动力系统无需庞大的传动轴系，船舶可以将更多的空间用于乘客区域的设计，增加了乘客的活动空间，提升了乘客的游览体验。在海洋工程船舶中，灵活的布局使得船舶能够更好地安装各种专业设备，满足不同的作业需求。例如，在海洋科考船上，可以将电动机布置在合适的位置，为科考设备腾出更多的空间，便于安装和操作各种先进的科考仪器，提高科考工作的效率和质量。
电推动力船舶在运行时，能够有效降低噪音和振动，为船员和乘客创造更加舒适的环境。传统船舶的柴油机在工作过程中，由于机械部件的高速运转和燃烧过程的不稳定性，会产生强烈的噪音和振动。这些噪音和振动不仅会干扰船员的工作和休息，影响船员的身心健康，还会对船舶上的设备造成额外的磨损和疲劳，降低设备的使用寿命。据测试，传统柴油机动力船舶在运行时，噪音水平可达 80 - 90 分贝，而电推动力船舶由于电动机的运行相对平稳，其噪音水平通常可控制在 60 - 70 分贝，明显低于传统船舶。在振动方面，电推动力船舶的振动幅度也大幅减小，使得船舶在航行过程中更加平稳。这对于一些对舒适性要求较高的船舶，如豪华邮轮、观光船等来说，具有重要意义。在豪华邮轮上，安静平稳的航行环境能够为乘客提供更加惬意的旅行体验，提升邮轮的服务品质。而且，低噪音和低振动的运行环境还有利于保护船舶上的精密设备，减少设备因振动而产生的故障，延长设备的使用寿命，降低船舶的维护成本。
政策扶持
在国家层面，许多国家都制定了明确的政策目标和支持措施。中国作为全球最大的造船国和航运大国之一，积极推动船舶行业的绿色转型。2022 年 1 月，工业和信息化部等六部门发布《船舶工业深化结构调整加快转型升级行动方案（2022 - 2025 年）》，提出到 2025 年，船型的能耗经济性、环保性、安全性、智能化水平达到国际领先水平，高技术船舶和海洋工程装备概念 / 基础设计达到世界先进水平，全面掌握船舶动力、甲板机械、舱室设备、通导与智能系统及设备的核心技术 。在这一政策的引导下，中国加大了对电推动力船舶技术研发的投入，鼓励企业开展相关技术创新和产品研发，同时积极推动内河船舶的电动化改造，为电推动力船舶的发展提供了广阔的市场空间。福建省工信厅等十部门联合印发《全面推进 “电动福建” 建设的实施意见（2023 - 2025 年）》，提出推动电动船舶全产业链发展，支持船舶电池动力推进系统研制与应用、标准化箱式电池开发，培育具有全球领先优势的电动船舶动力电池及电池动力推进系统供应商，并对相关企业给予补助。
欧洲国家在环保政策方面一直走在世界前列，对船舶的排放标准提出了极为严格的要求。国际海事组织（IMO）制定的相关环保法规对船舶的硫氧化物、氮氧化物和颗粒物排放进行了严格限制，欧洲各国在此基础上进一步加强了监管力度。这使得传统燃油船舶在欧洲市场面临巨大的环保压力，而电推动力船舶因其零排放的优势，成为了船东们满足环保要求的首选。为了鼓励船东采用电推动力船舶，一些欧洲国家还提供了补贴政策，降低了船东的采购成本，进一步促进了电推动力船舶在欧洲市场的推广应用。
未来技术路线图与市场预测
零碳航的三大支柱
1. 燃料革命：绿色氢、氨、甲醇替代化石燃料；
2. 技术融合：燃料电池、CCS、AI与传统动力系统深度结合；
3. 全球协作：统一燃料标准、建设加注网络、完善碳定价机制。
未来船舶主机的核心竞争力将体现在“低碳适应性”和“能源韧性”上，技术路线可能呈现多元化（如远洋船以氨/氢为主，近海船以电池/甲醇为主）。唯有全产业链协同创新，才能实现航运业的绿色转型。
来源：海员科技网、睿略咨询与Marine Eengineering综合整理