随着全世界对环境污染、资源紧缺等问题越来越重视，航运业或者说船舶造成的类似问题也受到越来越多人的关注。仅仅从温室气体的排放上来说，目前整个航运业产生的 二氧化碳排放量约为全球人为排放量的 3%，绝大多数船舶动力系统仍在使用重油或柴油，不仅在二氧化碳的排放上产生极大负担，造成环境污染，而且也给全球日益短缺的化石能源带来了沉重的压力。

一、当前船舶动力系统存在问题

众所周知，一辆汽车上最重要的就是发动机，同样的在一艘船舶上，由船舶主机、传动系统和推进器组成的动力系统也是这艘船上最不可或缺的部分。但目前，在世界范围内使用最多的柴油机船舶动力系统存在着许多的问题。第一，柴油机使用的是重油或是不可再生能源，资源压力大，使用成本也极高。第二，柴油机运行中产生的噪音、振动问题难以解决，让使用人员苦不堪言。第三，柴油机的废气废料排放问题极其严重，对环境造成的污染是显而易见的。这些问题在当前船舶动力系统是广泛存在的。

二、目前新能源船舶动力系统应用现状与问题分析

（一）目前，全世界在船舶动力系统上开发应用的新能源类型其实并不少，大家耳熟能详的就有风能、太阳能、核能，还有大家不熟悉的生物质能、氢能和燃料电池。在这么多新能源之中首当其冲的就是核能，核能是在这几十年来世界能源界炙手可热的弄潮儿， 核能相对于化石能源清洁且环保，基本不会污染空气或是加剧温室效应，其能耗比更是比化石燃料要低得多。而且其占地面积要比同功率的风能和太阳能小得多，仅为太阳能及风能的 1/20和 1/80。不过可惜的是， 核能仅在军事船舶上开展了运用，核能技术要求高、一旦泄漏危害严重、民众对核能的恐惧……虽说现在 核能已经有了一定的发展，但要在民用船舶上大规模 推广还是困难重重。

（二）开发替代能源类型，包括风能、太阳能、核能、氢能、生物质能和混合能是新能源在节能减排中的典型代表。其独特的优势变得越来越重要，新能源的开发使用使得船舶运输行业的应用和推广呈现出飞速发展的趋势。风能利用主要由风能（风帆辅助导航）和风力发电驱动组成，它主要以三种形式使用，并且在船舶上的应用集中于作为导航的驱动力。发展太阳能动力船，特别是大型太阳能动力船具有重要意义，在这项项目开始之前，有几项关键技术需要研究、解决、改进和完善：①太阳能船体平台的研究属于船舶整体技术，包括适用船型分析与论 证、船型方案论证设计及其水动力性能研究、太阳能系统布局等。②高效太阳能光伏发电开发设备。太阳能的能量密度不高，太阳能光伏器件的能耗低，转换 效率对于太阳能船的发展非常重要。③大容量、高输出功率。为了实现大型船舶的全天候太阳能导航，只能提高储能装置的效率，如果太阳能光伏装置的效率不够，那么船舶的运行也会受到影响，储能装置的关键技术应用也很重要。④（氢）燃料电池是太阳能船舶最有前途的储能设备。⑤太阳能储氢技术的研究与开发：氢气用作燃料，氧气用作氧化剂，并且通过化 学反应产生电流。由于上述关键技术难以在短时间内 突破，因此大规模应用也很不切实际。

（三）民用核动力船的应用现状和发展趋势。由于核电站的特殊性，整个系统的建设和设备的设计非常重要。这种设计对配套设施的要求不同于常规动力船，对船舶的设计、建造、操作、导航、最终验收以及交付等一系列链接将对技术提出更高的要求。通常，它不适合在民用船上推广和应用。

（四）氢能源中最具有代表性的就是天然气和石油气，氢无味无毒，可以以低温液态、压缩气态以及化合物三种形式储存。充分燃烧后对环境的影响几乎可以忽 略不计，与此同时，当氢气被液化时，它一单位的能量密度可以达到重油的 3 倍，但体积密度却只相当于重油的 7%，其效率要远远高于传统化石燃料。氢能使用时清洁无污染、投资维护成本低、安全也有保障，可以说是当前能利用在船舶动力系统上最理想的一种新能源。

三、综上所述，当前最有可能大规模推广的毫无疑问是氢能，太阳能与风能受外界条件影响大、 能量转化效率偏低；生物质能原料成本较高、与柴油的掺混比低；核能由于经济、法规、安全种种方面的掣肘难以大规模在民用船舶上推广。不过在这些有着或多或少缺陷的能源中，氢能却是一个“异类”，它不仅仅有着新能源有清洁无污染、可再生等优点，更有着其他新能源没有的成本低、安全、效率高等优点。仅从中国来看，2019 年天然气地址资源量达到 90×㎥ ，初步推测海域天然气水合物资源达到了 800× t 吨油当量。而且，氢能的两大代表 LPG（液化石油气）和 LNG（液化天然气）早就已经应用在生 活中的各个方面了，在汽车领域，有 38 个国家或地区的超过 900×辆汽车在使用 LPG（液化石油气） 作为燃料。同时早在 2000 年，我国南方多地就投入使用了多艘 LPG（液化石油气）动力装置船，之后不久在桂林漓江、北京昆玉河等地也有了 LPG 动力装置船。同样的，对于 LNG（液化天然气）国内外也很早开始了应用。和 CNG（压缩天然气）相比，第一，液化天然气的储能密度更大，三倍于压缩天然气；第二，液化天然气的热值要更优，这也导致了它的性能也要更好；第三投资成本低，运行费用低，对资本的准入门槛不高，就在 2010 年上半年，江苏省宿迁市地方海事局牵头进行了相关船舶的改装和研究，对这些改装后的“LNG+ 柴油”混合动力船进行了试验，实验结果证明，这些船只不仅动力完全满足要求，而且大大降低了成本：平均一年一艘要消耗 60t柴油的船只在采用混合动力后平均每年可以节省 15×元， 如果京杭运河上的船舶都用上相关技术，那么每年节省的燃料费用预计可以达到 45×元。这还只是采用“LNG+ 柴油”的混合动力，未来若是技术更加进步， 能达到完全舍弃柴油的地步，那么每一艘船只的燃料成本将会更低、运行效益也会更好。