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政策+需求催化，內(nèi)河船舶電動化有望加速
來源 信達(dá) 思瀚    2024-09-21

1、電動船舶經(jīng)濟(jì)性逐步體現(xiàn)，設(shè)備更新政策驅(qū)動

內(nèi)河船舶電動化中國電動船舶發(fā)展迅速。EVTank 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止到 2023 年年底，中國電動船舶保有量數(shù)量已經(jīng)超過700艘，當(dāng)年新增船舶數(shù)量已經(jīng)超過200艘，帶動船舶用鋰電池出貨量達(dá)到0.61GWh，同比增長 80%以上，電動船舶成為鋰電池下游應(yīng)用領(lǐng)域增速較快的行業(yè)之一。

老舊船舶更新，電動船舶滲透率有望加速提升。2024 年 7 月，國家發(fā)改委出臺《關(guān)于加力支持大規(guī)模設(shè)備更新和消費(fèi)品以舊換新的若干措施》，有望加速內(nèi)河、沿海船舶設(shè)備更新，同時(shí)對新能源船舶補(bǔ)貼增多。以杭州為例，2024 年杭州需完成 78 艘船齡在 15-30 年的內(nèi)河老舊營運(yùn)貨船淘汰工作，該數(shù)量相比 2023 年增加了近一倍，內(nèi)河+沿海船舶更新大勢所趨，在此過程中，電動船舶滲透率有望加速。

岸電覆蓋率和使用率提升，內(nèi)河電動船舶滲透率有望提速。參考港口圈數(shù)據(jù)，截至 2022 年，中國共有7個(gè)沿海港口和 21個(gè)內(nèi)河港口五類專業(yè)化泊位 3岸電覆蓋率達(dá)到100%。在沿海港口，可獲得數(shù)據(jù)的 21個(gè)港口專業(yè)化泊位岸電覆蓋率平均達(dá)到 84%，其中天津港、湛江港、大連港的岸電覆蓋率提升較快，較 2021 年分別提升 50%、41%和 27%。我們認(rèn)為未來隨著岸電的覆蓋率提升和使用情況的提升，電動船舶補(bǔ)能效率有提升，有望帶動船舶電動化進(jìn)程。

續(xù)航和載重持續(xù)提升，電動船舶經(jīng)濟(jì)性逐步體現(xiàn)。從 2020 年投運(yùn)的長江流域首艘千噸級純電動貨船“中天電運(yùn) 001”，到 2024 年投運(yùn)的萬噸級“中遠(yuǎn)海運(yùn)綠水 01”，續(xù)航里程由 50 公里到超過 380 公里，電動船舶載重和續(xù)航持續(xù)提升。

我們認(rèn)為電動船舶逐步展現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，在客運(yùn)、中小貨運(yùn)場景下運(yùn)營成本相比燃油船舶有所節(jié)約，考慮到船舶電池相比汽車電池依然有較大下降空間，未來隨著電動船舶成本下降和換電設(shè)施逐步成熟，電動船舶滲透率有望逐步提升。

1）在拖船領(lǐng)域，參考港口圈微信公眾號，“云港電拖一號”的馬力為 4000HP，每小時(shí)能源成本約為 260 元，單艘次能源成本約為 330 元。相較而言，5200HP 的燃油拖輪每小時(shí)的能源成本則高達(dá) 880 元，單艘次成本超 1000 元?！霸聘垭娡弦惶枴泵孔鳂I(yè)艘次費(fèi)用為 2600HP 拖輪的 59%，為 5200HP 拖輪的 28%。

2）貨船方面，參考安徽省首艘 3000 噸級“油改電”貨船情況，運(yùn)營成本可以降為原先三分之一。

我們測算國內(nèi)內(nèi)河電動船舶 2030 年市場超過 500 億。

1) 我們假設(shè)隨著船舶帶電量增加，內(nèi)河船舶保有量每年略微減少。

2) 參考沿海省際貨運(yùn)船舶數(shù)據(jù)，新船舶更新約為 9%，老舊船舶占比 25%，在設(shè)備更新和以舊換新政策下，我們假定未來以舊換新政策能帶動一定比例的老舊船舶更新。

3) 我們假設(shè)電動船舶滲透率逐步提升，船舶帶電量和功率逐步提升。

4) 假設(shè)電動船舶隨著向中大型船舶滲透，價(jià)值量逐步提升。

2、電動船舶產(chǎn)業(yè)鏈

電動船舶的趨勢下，核心動力系統(tǒng)、充換電基礎(chǔ)設(shè)施等有望快速發(fā)展。與傳統(tǒng)燃油船舶相比，電動船舶在船體結(jié)構(gòu)上差別不大，核心區(qū)別是在能源與動力系統(tǒng)方面。由于能源動力系統(tǒng)方面的差異，電動船舶增加了一些新的零部件，例如相應(yīng)的電子控制系統(tǒng)、充/換電設(shè)施等。

從成本角度來看，三電系統(tǒng)成本占比較大。船舶定制化特點(diǎn)明顯，不同船型、運(yùn)營場景下其成本構(gòu)成差異較大。以小型電動游覽船為例，如果采用中等容量的鋰離子電池組和普通的鋼結(jié)構(gòu)船體，整船建造成本在數(shù)十萬到百萬元級別，其中電池組成本占比最大，約占整船成本的30%-40%，船體結(jié)構(gòu)與材料占比為 20-30%，電氣系統(tǒng)占比為 10-15%，內(nèi)飾與設(shè)備占比 10-15%，研發(fā)、人工、檢測等占比 10-20%。

動力系統(tǒng)是電動船舶的核心之一，可以分為能源系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)。隨著新能源動力的發(fā)展，在電力推進(jìn)船舶中，電力系統(tǒng)逐漸由交流向直流電力系統(tǒng)發(fā)展，直流組網(wǎng)技術(shù)逐漸成為新能源船舶動力系統(tǒng)發(fā)展趨勢。在動力系統(tǒng)中，能源系統(tǒng)是負(fù)責(zé)能量的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換及流動載體，其不僅為動力系統(tǒng)提供動力源，也負(fù)責(zé)為船艇內(nèi)各大用能子系統(tǒng)提供能量；推進(jìn)系統(tǒng)是能源系統(tǒng)承接動力系統(tǒng)的通道，是船艇動力系統(tǒng)的“骨架”，可通過控制系統(tǒng)精準(zhǔn)、穩(wěn)定、高效地輸出動力。

鋰電池是電動船舶常用動力源，國內(nèi)主要采用磷酸鐵鋰電池。參考張小玉《船用新能源動力技術(shù)現(xiàn)狀與展望》，常見的鋰電池類型有三元鋰電、錳酸鋰電、磷酸鐵鋰和鈷酸鋰 4 種，其中磷酸鐵鋰的能量密度高，循環(huán)壽命長，安全性好，被廣泛應(yīng)用于船舶和汽車行業(yè)。

雖然國外有些船舶允許用三元鋰電，但中國船級社（China Classification Society, CCS）現(xiàn)階段暫時(shí)僅允許磷酸鐵鋰上船。從企業(yè)來看，寧德時(shí)代和億緯鋰能在電動船舶布局較深：1）截至 2023 年底，全球已有 500 多艘搭載寧德時(shí)代電池的新能源船舶投入應(yīng)用。

其中包括我國自主設(shè)計(jì)建造的首艘海上危險(xiǎn)品應(yīng)急指揮船“深海 01”號，我國首艘油電混合、豪華雙體游船“大灣區(qū)一號”，全球電量最大的純電動綠色商用船舶“長江三峽 1”號等都采用了寧德時(shí)代研制的動力電池系統(tǒng)。

同時(shí)，寧德時(shí)代于 2024 年 3 月獲得 CCS 首次頒發(fā)的《產(chǎn)品檢驗(yàn)和試驗(yàn)機(jī)構(gòu)認(rèn)可證書》，有望進(jìn)一步加速船舶電動化；2）2016 年，億緯鋰能的船用動力電池已獲得了中國船級社 CCS 認(rèn)證，并于 2019 年獲得德國萊茵防爆認(rèn)證。

億緯鋰能從電芯到電池包到電池系統(tǒng)的船舶動力產(chǎn)品覆蓋了從游船、觀光船、渡輪、貨船、集裝箱船、海上養(yǎng)殖平臺到大型遠(yuǎn)洋混動船的絕大部分應(yīng)用場景。截止2023 年 12 月，億緯鋰能全球累計(jì)裝船量超 1000 艘，全國有超過 50%的電動船舶配套億緯的電池解決方案，累計(jì)出貨規(guī)模超過200MWh，億緯鋰能的船用電池系統(tǒng)已經(jīng)過市場的良好應(yīng)用驗(yàn)證。

全電推進(jìn)系統(tǒng)分為推進(jìn)電機(jī)、逆變器和推進(jìn)器，推進(jìn)系統(tǒng)可以采用交流組網(wǎng)技術(shù)和直流組網(wǎng)技術(shù)。隨著船舶電動化的推進(jìn)，中小功率的高性能船舶的推進(jìn)系統(tǒng)開始從傳統(tǒng)的柴油機(jī)直接推進(jìn)向全電力推進(jìn)，全電力推進(jìn)的主要優(yōu)勢在于驅(qū)動性能好、噪聲低、布置簡單。參考武治江等《船用直流組網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和實(shí)際案例分析》，直流組網(wǎng)比交流組網(wǎng)增加了 2 個(gè)逆變電源數(shù)量，但是減少了主配電板、推進(jìn)變壓器，而且電纜布置較為簡單，總體來說直流組網(wǎng)系統(tǒng)方案的初期投資成本有所降低。

在性能方面，直流組網(wǎng)體積減少、設(shè)備效率提升、噪聲降低，同時(shí)由于直流組網(wǎng)系統(tǒng)采用的是直流電制，因此系統(tǒng)兼容性更高，儲能設(shè)備、新能源及岸電電源等只需要通過集成在直流母線變頻控制配電系統(tǒng)中的 DC/DC 斬波器便可接入直流母線，接口和控制簡便。

海外企業(yè)在電動推進(jìn)技術(shù)上占據(jù)主導(dǎo)，國內(nèi)企業(yè)加速布局。在全球市場范圍內(nèi)，主導(dǎo)艦船綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)的主要企業(yè)包括來自瑞士的 ABB集團(tuán)、英國的勞斯萊斯公司、德國的肖特爾公司、芬蘭的瓦錫蘭集團(tuán)和斯迪舶公司，以及挪威的斯卡納伏爾達(dá)公司，日本方面則有川崎重工和中島電機(jī)等知名企業(yè)。

這些公司在電推技術(shù)領(lǐng)域憑借先進(jìn)的技術(shù)研發(fā)能力和產(chǎn)品性能表現(xiàn)，在全球市場競爭中占據(jù)了顯著地位，尤其是 ABB、勞斯萊斯和肖特爾三家企業(yè)在電力推進(jìn)市場上憑借領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力而處于領(lǐng)先地位。近年來，以賽思億、時(shí)代電氣等為代表的國內(nèi)企業(yè)加速布局直流組網(wǎng)技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)在電動船舶推進(jìn)技術(shù)滲透率有望逐步提升。

根據(jù)中國船檢，船舶岸電系統(tǒng)可以分為兩塊，岸電系統(tǒng)是指在船舶正常營運(yùn)靠港期間港口向船舶供電的系統(tǒng)，包括船載裝置和岸基裝置。以電壓 1KV 為分界線，岸電系統(tǒng)分為高壓岸電系統(tǒng)和低壓岸電系統(tǒng)。業(yè)界低壓岸電主要采用的電壓等級為 380V/50Hz 或 440V/60Hz，高壓岸電采用的電壓等級為 6KV/50Hz 或 6.6KV/60Hz 或 11KV/60Hz。岸電系統(tǒng)工作原理相對簡單，是將岸上供電系統(tǒng)(即岸基裝置)通過船岸交互部分將電力送至船舶受電系統(tǒng)(即船載裝置)。

1） 岸上供電系統(tǒng)是將電網(wǎng)電源經(jīng)過變壓器、變流器及隔離變壓器轉(zhuǎn)換成靠港船舶所需要的電壓及頻率等級的電源，并最終送至碼頭接線箱處(下圖表30所示)。值得一提的是岸基裝置中的變流器以功率器件變頻技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的產(chǎn)品，是岸上供電系統(tǒng)中核心設(shè)備。

2） 船舶受電系統(tǒng)是船舶配電系統(tǒng)的一部分。擁有岸電系統(tǒng)的船舶一般在入級證書上會有 AMPS標(biāo)志。其主要由電纜絞車、船載變壓器和電氣管理系統(tǒng)組成。其中電氣管理系統(tǒng)要具備電壓指示、極性或相序(三相交流)檢測、應(yīng)急切斷、安全聯(lián)鎖、負(fù)載轉(zhuǎn)移、短路保護(hù)、逆功率保護(hù)等功能。

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