2024年新能源船舶行业专题报告：内河船舶电动化加速，远洋航运有望打开绿色甲醇空间

一、航运减碳大势所趋，新能源船舶蓄势待发

1.1 航运减排潜力大，绿色转型是重要方向

船运行业碳排放大，减排空间明显。航运业的碳排放量在过去几年中有所增长。根据 IMO 的第 四次温室气体研究报告 (Fourth IMO GHG Study2020 ) , 全球航运业 CO 当量排放量从 2008 年 的 7.94 亿吨增长至 2018 年的 10.76 亿吨，十年间年均增长 3.1%。根据国家生态环境部，2022 年船舶排放 HC 的份额达 24.2%，位居第三；排放 NOx 的份额达 32.5%，位居第二。

国内外政策支持，航运减碳成大势所趋。近年来，全球对环境保护和可持续发展的重视，各 大国际组织纷纷提出减排计划。2015 年，联合国环境规划署发布《排放差距报告》，预计 2030 年全球温室气体排放基础上进一步减排 25%；2018 年，国际海事组织（IMO）就减少航运业二 氧化碳排放的“初步战略”达成协议，提出了至 2050 年，将航运板块的二氧化碳总排放量削 减 50%的减排目标；2023 年国际海事组织（IMO）通过《2023 年船舶温室气体减排战略》，再次 确认国际减排计划。欧美各个国家和地区也纷纷响应，加强船舶碳排放量管控。2023 年，欧盟 公布“将航运业纳入欧盟碳排放交易体系（EU ETS）的改革立法”。

新能源船舶具有降碳等多重优势，有望推动航运绿色发展。新能源船舶较常规柴油 机船舶在运营成本方面具有较大优势，并且能源转换效率高。同时，新能源船舶环保 性能强，工作期间无大气污染物排放，也减少燃油对水域污染的可能性。除此以外， 新能源船舶在能源供应和航行策略上具有更高的灵活性和适应性，配置操控便捷、集 成化智能化更高的电气设备，自动化程度高，更有利于实现“机驾合一”模式。这些 优势不仅有助于提升船舶行业的竞争力，而且有助于推动航运行业的绿色发展和可持 续发展。

1.2 新能源船舶逐步发展

按照动力类型，新能源船舶可以分为电动、替代燃料船舶等。1）电动船舶可以分为 纯电动和混动，纯电池动力船型意指船舶的驱动能源全部由电池提供的船型，具有绿 色环保零排放、内部结构简单、动力好、噪声小以及运营维护成本低等优势。2）替 代能源可以分为绿色甲醇、LNG、氨、氢等，以绿色甲醇为例，主要甲醇作为替代燃 料的绿色船舶，甲醇燃料将化学能转化为机械能，推动机械设备工作。

目前全球船舶主要以传统燃料为主，清洁能源占比有望提升。从目前全球商船队对数据来看， 截止 2023 年 7 月，合计 2002 艘新能源商船队，其中 1079 艘采用 LNG，800 艘采用电动，91 艘 采用 LPG;订单方面，合计 1376 艘新能源商船队，其中 829 艘采用 LNG，295 艘采用电动，151 艘采用绿色甲醇。

欧洲在新能源船舶的发展上较为领先。2023 年欧洲电动船舶占比达到 38%，亚洲占比约为 29%， 北美占比 22%。

电动船舶保持较快增长。近年来，随着环保观念的加强和政策的出台，推进船舶绿色转型， 降低污染物排放已成为全球主流国家的共识。2017-2023 年，全球电动船舶市场规模由 23.91 亿美元增长至 104.1 亿美元。

二、政策+需求催化，内河船舶电动化有望加速

2.1 电动船舶经济性逐步体现，设备更新政策驱动内河船舶电动化

中国电动船舶发展迅速。EVTank 统计数据显示，截止到 2023 年年底，中国电动船舶保有量数 量已经超过700艘，当年新增船舶数量已经超过200艘，带动船舶用锂电池出货量达到0.61GWh， 同比增长 80%以上，电动船舶成为锂电池下游应用领域增速较快的行业之一。

老旧船舶更新，电动船舶渗透率有望加速提升。2024 年 7 月，国家发改委出台《关于加力支 持大规模设备更新和消费品以旧换新的若干措施》，有望加速内河、沿海船舶设备更新，同时 对新能源船舶补贴增多。以杭州为例，2024 年杭州需完成 78 艘船龄在 15-30 年的内河老旧营 运货船淘汰工作，该数量相比 2023 年增加了近一倍，内河+沿海船舶更新大势所趋，在此过程 中，电动船舶渗透率有望加速。

岸电覆盖率和使用率提升，内河电动船舶渗透率有望提速。参考港口圈数据，截至 2022 年， 中国共有7 个沿海港口和 21 个内河港口五类专业化泊位 3岸电覆盖率达到100%。在沿海港口， 可获得数据的 21 个港口专业化泊位岸电覆盖率平均达到 84%，其中天津港、湛江港、大连港的 岸电覆盖率提升较快，较 2021 年分别提升 50%、41%和 27%。我们认为未来随着岸电的覆盖率 提升和使用情况的提升，电动船舶补能效率有提升，有望带动船舶电动化进程。

续航和载重持续提升，电动船舶经济性逐步体现。从 2020 年投运的长江流域首艘千吨级纯电 动货船“中天电运 001”，到 2024 年投运的万吨级“中远海运绿水 01”，续航里程由 50 公里到 超过 380 公里，电动船舶载重和续航持续提升。我们认为电动船舶逐步展现经济性，在客运、 中小货运场景下运营成本相比燃油船舶有所节约，考虑到船舶电池相比汽车电池依然有较大下 降空间，未来随着电动船舶成本下降和换电设施逐步成熟，电动船舶渗透率有望逐步提升。 1）在拖船领域，参考港口圈微信公众号，“云港电拖一号”的马力为 4000HP，每小时能源成 本约为 260 元，单艘次能源成本约为 330 元。相较而言，5200HP 的燃油拖轮每小时的能源成本 则高达 880 元，单艘次成本超 1000 元。“云港电拖一号”每作业艘次费用为 2600HP 拖轮的 59%， 为 5200HP 拖轮的 28%。 2）货船方面，参考安徽省首艘 3000 吨级“油改电”货船情况，运营成本可以降为原先三分之 一。

我们测算国内内河电动船舶 2030 年市场超过 500 亿。 1) 我们假设随着船舶带电量增加，内河船舶保有量每年略微减少。 2) 参考沿海省际货运船舶数据，新船舶更新约为 9%，老旧船舶占比 25%，在设备更新和以旧 换新政策下，我们假定未来以旧换新政策能带动一定比例的老旧船舶更新。 3) 我们假设电动船舶渗透率逐步提升，船舶带电量和功率逐步提升。 4) 假设电动船舶随着向中大型船舶渗透，价值量逐步提升。

2.3 电动船舶产业链

电动船舶的趋势下，核心动力系统、充换电基础设施等有望快速发展。与传统燃油船舶相比， 电动船舶在船体结构上差别不大，核心区别是在能源与动力系统方面。由于能源动力系统方面 的差异，电动船舶增加了一些新的零部件，例如相应的电子控制系统、充/换电设施等。

从成本角度来看，三电系统成本占比较大。船舶定制化特点明显，不同船型、运营场景下其 成本构成差异较大。以小型电动游览船为例，如果采用中等容量的锂离子电池组和普通的钢结 构船体，整船建造成本在数十万到百万元级别，其中电池组成本占比最大，约占整船成本的 30%-40%，船体结构与材料占比为 20-30%，电气系统占比为 10-15%，内饰与设备占比 10-15%， 研发、人工、检测等占比 10-20%。

动力系统是电动船舶的核心之一，可以分为能源系统和推进系统。随着新能源动力的发展， 在电力推进船舶中，电力系统逐渐由交流向直流电力系统发展，直流组网技术逐渐成为新能源 船舶动力系统发展趋势。在动力系统中，能源系统是负责能量的产生、转换及流动载体，其不 仅为动力系统提供动力源，也负责为船艇内各大用能子系统提供能量；推进系统是能源系统承 接动力系统的通道，是船艇动力系统的“骨架”，可通过控制系统精准、稳定、高效地输出动 力。

锂电池是电动船舶常用动力源，国内主要采用磷酸铁锂电池。参考张小玉《船用新能源动力技 术现状与展望》，常见的锂电池类型有三元锂电、锰酸锂电、磷酸铁锂和钴酸锂 4 种，其中磷 酸铁锂的能量密度高，循环寿命长，安全性好，被广泛应用于船舶和汽车行业。虽然国外有些 船舶允许用三元锂电，但中国船级社（China Classification Society, CCS）现阶段暂时仅 允许磷酸铁锂上船。 从企业来看，宁德时代和亿纬锂能在电动船舶布局较深：1）截至 2023 年底，全球已有 500 多 艘搭载宁德时代电池的新能源船舶投入应用。其中包括我国自主设计建造的首艘海上危险品应 急指挥船“深海 01”号，我国首艘油电混合、豪华双体游船“大湾区一号”，全球电量最大的 纯电动绿色商用船舶“长江三峡 1”号等都采用了宁德时代研制的动力电池系统。同时，宁德 时代于 2024 年 3 月获得 CCS 首次颁发的《产品检验和试验机构认可证书》，有望进一步加速船 舶电动化；2）2016 年，亿纬锂能的船用动力电池已获得了中国船级社 CCS 认证，并于 2019 年 获得德国莱茵防爆认证。亿纬锂能从电芯到电池包到电池系统的船舶动力产品覆盖了从游船、 观光船、渡轮、货船、集装箱船、海上养殖平台到大型远洋混动船的绝大部分应用场景。截止 2023 年 12 月，亿纬锂能全球累计装船量超 1000 艘，全国有超过 50%的电动船舶配套亿纬的电 池解决方案，累计出货规模超过200MWh，亿纬锂能的船用电池系统已经过市场的良好应用验证。

全电推进系统分为推进电机、逆变器和推进器，推进系统可以采用交流组网技术和直流组网 技术。随着船舶电动化的推进，中小功率的高性能船舶的推进系统开始从传统的柴油机直接推 进向全电力推进，全电力推进的主要优势在于驱动性能好、噪声低、布置简单。参考武治江等 《船用直流组网系统的特点和实际案例分析》，直流组网比交流组网增加了 2 个逆变电源数量， 但是减少了主配电板、推进变压器，而且电缆布置较为简单，总体来说直流组网系统方案的初 期投资成本有所降低。在性能方面，直流组网体积减少、设备效率提升、噪声降低，同时由于 直流组网系统采用的是直流电制，因此系统兼容性更高，储能设备、新能源及岸电电源等只需 要通过集成在直流母线变频控制配电系统中的 DC/DC 斩波器便可接入直流母线，接口和控制 简便。

海外企业在电动推进技术上占据主导，国内企业加速布局。在全球市场范围内，主导舰船综 合电力推进系统的主要企业包括来自瑞士的 ABB 集团、英国的劳斯莱斯公司、德国的肖特尔公 司、芬兰的瓦锡兰集团和斯迪舶公司，以及挪威的斯卡纳伏尔达公司，日本方面则有川崎重工 和中岛电机等知名企业。这些公司在电推技术领域凭借先进的技术研发能力和产品性能表现， 在全球市场竞争中占据了显著地位，尤其是 ABB、劳斯莱斯和肖特尔三家企业在电力推进市场 上凭借领先的技术实力而处于领先地位。近年来，以赛思亿、时代电气等为代表的国内企业加 速布局直流组网技术，国内企业在电动船舶推进技术渗透率有望逐步提升。

根据中国船检，船舶岸电系统可以分为两块，岸电系统是指在船舶正常营运靠港期间港口向 船舶供电的系统，包括船载装置和岸基装置。以电压 1KV 为分界线，岸电系统分为高压岸电系 统和低压岸电系统。业界低压岸电主要采用的电压等级为 380V/50Hz 或 440V/60Hz，高压岸电 采用的电压等级为 6KV/50Hz 或 6.6KV/60Hz 或 11KV/60Hz。岸电系统工作原理相对简单，是将 岸上供电系统(即岸基装置)通过船岸交互部分将电力送至船舶受电系统(即船载装置)。 1） 岸上供电系统是将电网电源经过变压器、变流器及隔离变压器转换成靠港船舶所需要的电 压及频率等级的电源，并最终送至码头接线箱处(下图表30所示)。值得一提的是岸基装置 中的变流器以功率器件变频技术为基础开发的产品，是岸上供电系统中核心设备。 2） 船舶受电系统是船舶配电系统的一部分。拥有岸电系统的船舶一般在入级证书上会有 AMPS 标志。其主要由电缆绞车、船载变压器和电气管理系统组成。其中电气管理系统要具备电 压指示、极性或相序(三相交流)检测、应急切断、安全联锁、负载转移、短路保护、逆功 率保护等功能。

三、远洋船舶降碳背景下，绿色甲醇大势所趋

3.1 绿色甲醇优势明显，渗透有望加速

减碳背景下，远洋船舶有望加速新能源化。远洋船舶燃料国际海事组织（IMO）提出，2030 年， 国际航运温室气体年度排放总量比 2008 年应至少降低 20%，并力争降低 30%；到 2040 年，国 际航运温室气体年度排放总量相比 2008 年应至少降低 70%，并力争降低 80%。

参考杨艳平等《船舶减污降碳技术综合分析及排放预测研究》，二氧化碳减排技术可以分为 4 组技术，包括节能技术、使用可再生能源、替代燃料以及船舶减速等，从减碳潜力来看替代燃 料潜力较大。我们认为，相比内河船舶，远洋船舶对续航和载重要求更高，因此有望选择可替 代燃油的绿色燃料来降低碳排放。

根据浙能产业研究院，目前主流替代燃料包括 LNG、甲醇、氨等。总体来看，成熟程度：LNG > 甲醇/锂电>液氨；减碳程度：氨/锂电>甲醇>LNG；体积密度：LNG>甲醇>氨>锂电。我们认为， 随着甲醇逐步从灰色甲醇转到绿色甲醇，减排潜力有望进一步提升，成为中长期可替代燃料之 一。 1） LNG：目前过渡燃料。优势主要在于燃料成本较低，且容易获得、具有一定的减排能力。 根据 DNV 统计，相较传统内燃机，LNG 燃料可减少 24%左右的碳排放。使用 LNG 作为燃料的 船舶可以避免硫化物、可吸入颗粒物的产生，氮排放可最多降至同航程燃油的 30%。劣势 方面，依然属于于化石能源，制冷成本高企。由于低温液态的 LNG 需要存放在低温储存罐 里，绝缘燃料罐会增加船舶的建造成本，且从 LNG 蒸发容易产生经济损失。 2） 绿色甲醇：中长期可选方案。优势一是改造成本较低。在发动机技术上，甲醇发动机在现 有部分双燃料发动机的基础上只需要进行较小幅度的改动，就可以使用甲醇作为燃料，有 效节约投资成本并缩短了研发和应用周期。二是常温呈现液态，储运和使用较为方便。劣 势主要是绿醇生产受限，灰色甲醇（煤制甲醇或天然气制甲醇）的减排效果有限，而绿色 甲醇只能由生物质裂解、绿电制氢+二氧化碳捕集两种方式进行生产。 3） 氨：零碳燃料。优势是实现零碳排放。氨的分子式为 NH3，既不含碳也不含硫，作为船用 燃料，能够真正实现船舶零碳排放。但化学性质欠佳，液氨具有较高的腐蚀性、毒性和爆 炸风险，同时能量密度较低，此外氨燃料动力装置尚不成熟。 4） 氢：零碳燃料，但储运困难。

绿色甲醇渗透率有望快速提升。国际可再生能源署（IRENA） 报告《到 2050 年实现航运业脱 碳的途径》认为最适合国际航运的可再生燃料是甲醇和氨。由于工业界还在努力攻克氨燃料的 毒性、低热值和加注等问题，使得甲醇正在迅速发展成为当下可行、排放较少且成本最低的一 种船用燃料替代品。 航运业减碳远期空间大。1）远期角度，参考 DNV 基于国际海事组织（IMO）2030 年的脱碳目 标，预测 2030 年航运业将需要 700 万到 4800 万吨燃油当量的碳中和燃料。与此同时，需要碳 捕集与存储（CCS）的化石燃料在 200-3100 万吨燃油当量。（相当于需要捕集 400-7600 万吨二 氧化碳）。2）订单情况，目前甲醇船舶数量持续增加，截至 2024 年 5 月，甲醇船舶在建订单 约为 269 艘，数量有望持续提升。

欧洲航运相关公司在航运行业占据主导地位，有望推动绿色甲醇加速渗透。截止 2024 年 8 月 2 日，全球在运营集装箱船数量共计 7038 艘，总运力为 3038.6 万 TEU，折合约 3.6 亿载重吨。 其中，全球班轮公司运力排名前三是地中海航运（602.2 万 TEU，占比 20%）、马士基航运 （436.2 万 TEU，占比 14.5%）以及达飞轮船（378.5 万 TEU，占比 12.5%），这三大班轮公司总 运力占全球市场的 47%，欧洲航运相关公司在全球占据主导地位。而全球航运巨头马士基中国 脱碳业务总监卡卡就公开表示：“我们迫切需要大量绿色甲醇燃料，2023 年已经投运的首艘船 舶所需绿色甲醇总量为 1 万吨，2025 年交付 18 艘大型甲醇船舶后，每年需要绿色甲醇 75 万 吨，到 2030 年这个需求量将达到 500 万吨，2040 年大概需要 2000 万吨。”同时欧洲在绿色甲 醇标准制定等方面相对靠前，有望带动绿色甲醇渗透加速。

绿色甲醇渗透率相对较低，前期广阔。截至 2023 年 12 月，据全球甲醇协会数据显示，当前全 球绿色甲醇产能仅为 80 多万吨，而 2023 年，全球甲醇年产能约 1.8 亿吨，绿色甲醇渗透率依 然处于相对较低水平，发展潜力较大。

3.2 远期降本空间大，产业化推进加速

绿色甲醇目前没有形成标准的定义。欧盟可再生能源指令（REDⅡ）的补充条例中表示，考虑 脱碳进程，在短期内，利用已计入欧盟排放交易体系，在工业中捕集获得的二氧化碳制备甲醇 可以暂认为绿色甲醇，但全生命周期碳排放不超过 28.2 克二氧化碳每兆焦。根据国际可再生 能源署 IRENA 在 2021 年的《创新场景：可再生甲醇》报告指出，绿色甲醇需要原料来源全部 符合可再生能源标准，只有两种方式制取的甲醇才能称为“绿色甲醇”： 1） 生物质循环利用制甲醇（生物甲醇 Bio-methanol）。将生物质原料进行预处理后，通过热 解气化，产生含有一氧化碳、二氧化碳、氢气的合成气，再经过催化剂合成生物甲醇。将 生物质厌氧发酵产生的沼气，直接重整，或将其中的二氧化碳分离，加氢重整，也可合成 生物甲醇。 2） 绿电制绿氢再制甲醇（生物电子甲醇 Bio-e-methanol / 电子甲醇 E-methanol）：利用绿 氢和可再生二氧化碳合成绿色甲醇，重点是要求的二氧化碳是可再生的(Renewable carbon dioxide)，意思是只有来自于生物质能的或者是从空气捕集的二氧化碳才能称之 为“可再生二氧化碳”，经过高温高压下合成绿色甲醇，尽管后续甲醇燃烧时还会产生二 氧化碳，但是由于这些碳排放是经过循环捕集来的所以全生命周期绿色甲醇的碳排放为 0。

绿色甲醇产业发展进程中，生物质气化路线（生物甲烷和生物质气化路线）的技术相对成熟、 项目开发周期较短，可作为前期技术路线。电解水路线作为中远期技术路线具有较好前景，降 本空间大。

绿色甲醇成本下降空间大。我们认为随着电力成本的不断下降，以电力成本为主要生产成本 的电制甲醇路线有望在中长期实现绿色甲醇制备下降，而生物质甲醇主要取决于生物质价格。 参考 IRENA 数据（2021 年测算）： 1） 生物甲醇：生物甲醇的生产成本受原料成本、技术成熟度、规模效应等多重因素影响。当 前，由于技术不断进步和生物质原料的可获取性，生物甲醇的生产成本大约在 320-770 美 元/吨之间。原料成本占据了生产成本的重要比重，因此，寻找低成本、可持续的生物质 原料是降低成本的关键。 2） 电解甲醇的成本主要受制约于绿色氢的生产成本和二氧化碳捕集技术的经济性。当前，电 解甲醇的生产成本范围大致在 800-1600 美元/吨，主要由高昂的电解设备投资和可再生电 力成本所致。

参考舒斌等《CO2 加氢制绿色甲醇的成本测算及预测》，随着绿电成本的下降，“光伏+储能” 制氢技术的进步，绿氢未来有望具备大规模应用的经济可行性，在此基础上，绿色甲醇的单吨 成本可以达到 3950 元/吨。

2024 年 1 月 1 日起，航运业已经正式被纳入欧盟碳排放交易体系（EU Emission Trading System，简称 ETS），要求所有进出欧盟和欧洲经济区（EEA）港口的 5000 总吨以上船舶收集并 报告其二氧化碳排放数据，并要求航运公司为其碳排放行为买单。我们假设欧盟碳配额价格为 90 欧元/吨，参考图表 41 绿醇成本情况，假设绿色甲醇价格未来达到 5000 元，同时燃油价格 保持高位，单位热值的燃料单价已经接近柴油价格，考虑到单位质量体积影响，若未来绿色甲 醇价格进一步降低，经济性会逐步显现。

国内绿色甲醇产业化持续推进。中国天楹、吉电股份、上海电气等企业开始布局绿色甲醇产 能，产业化持续推进，我们认为绿色甲醇产业正处于早期阶段，随着商业化逐步探索和落地， 绿醇性价比有望逐步提升,逐步满足航运等方向的需求。

编辑：火腿肠