科技日报记者 宋迎迎 通讯员 生训友
盛夏的胶州湾，海风裹挟着咸湿的气息扑面而来。7月16日清晨，晨曦微露，山东港口青岛港前湾港区已呈现一派繁忙景象。
四艘拖轮迎着风，稳稳驶向远处即将进港的大船。其中，一艘拖轮身姿矫捷。它个头不大，动力却异常强劲，船身上“氢电拖1”四个大字格外醒目。
它正是全国首艘氢电拖轮，也是全国马力最大、锂电池容量最大的港作拖轮。其创新搭载“氢燃料电池+液冷锂电池”混动系统，可实现真正意义上的零碳排放。
“小块头”蕴含大能量
“氢电拖1”轮长39米，由青岛港“连钢创新团队”设计、镇江船厂承建，今年6月在青岛港正式投用。此次，它执行的任务是辅助15万吨巨轮“达飞利拉”号靠泊。与万吨级的巨轮相比，“氢电拖1”轮显得“身材娇小”。
待完成系缆作业，与“达飞利拉”号紧紧绑定在一起后，“氢电拖1”轮开始发力，拽着船头向码头驶去。“这船开起来动力很猛，别看它个头不大，肚子里可装着强劲的动力系统。”“氢电拖1”轮船长周子祥介绍说，“氢电拖1”轮搭载的“氢燃料电池+液冷锂电池”混动系统，能输出7000匹马力。
7000匹马力的背后，是氢燃料电池与锂电池串联混动的完美融合。“拖轮搭载的集装箱式质子交换膜氢燃料电池系统，通过电化学反应将氢能转化为电能。”青岛港轮驳公司指导轮机长孙腾蛟介绍说，锂电池则采用宁德时代最新船用液冷磷酸铁锂电池，锂电池总容量7838千瓦时。
这种“氢锂双擎”的创新组合，让拖轮在满足港口频繁启停、短时高负载作业需求的同时，实现续航与动力的完美平衡。
“简单说，它就像一台‘海上混动车’。”周子祥打了个比方，锂电池提供瞬时高功率输出，氢燃料电池则保障长周期稳定供电，二者协同工作使“氢电拖1”轮在港内助泊作业中能释放82吨的强悍拖力，静水航速可达14.2节。
绿色节能零排放
传统港口拖轮是名副其实的“油老虎”，一艘船每年的二氧化碳排放量相当于几百辆小汽车的排放总和。而“氢电拖1”轮的诞生，直接颠覆了这一局面。它采用先进的氢燃料电池技术作为船舶电力来源，在运行过程中仅产生水，实现了零碳排放，是真正意义上的绿色环保船舶。
“‘氢电拖1’轮的投入使用，将使港口作业大幅降低碳排放。”山东港口青岛港轮驳公司副总经理张雷介绍，“氢电拖1”轮每年可减少二氧化碳排放约1500吨，相当于植树造林1000多亩。
除采用清洁能源动力系统之外，设计团队在船体构造上也下足了功夫。“氢电拖1”轮采用轻量化设计，最大限度减少船舶的空船重量，达到降低船舶推进和作业能耗的目的。
此外，“氢电拖1”轮推进系统具有经济和动力两种工作模式。选择经济模式时，电机加速曲线更加平缓，可满足拖轮正常的港内作业任务，让船舶续航力更加持久。在动力模式下，动力输出更为强劲，为拖轮助力大型船只靠离泊、在恶劣天气下工作提供了可靠的动力保障。
“两种模式根据工况一键切换，可满足不同功率需求。”周子祥说。
与传统燃油拖轮相比，“氢电拖1”轮在噪声控制方面优势显著。“这船开起来几乎没有震动和噪声。”周子祥说，他以前在柴油动力的拖船上工作，船加速过猛时烟囱就会冒黑烟，且噪声大得震耳朵，而“氢电拖1”轮运行起来安静得像电动车。
“盲航”升级为“智航”
走进“氢电拖1”轮驾驶舱，驾驶台颇具科技感，三块屏幕组成的综合显示屏环绕着驾驶位，将航行数据化作沉浸式全息画面。显示屏还能全自动升降，有效解决了驾驶员视线受遮挡的问题。
周子祥介绍，驾驶台应用基于北斗技术的多功能集成系统，实现一套系统替代传统ECS电子海图、全球定位系统、船舶自动识别系统，解决了传统船舶设备分散的问题，还为船舶安全航行、船岸协同管理提供了支持。
“北斗集成系统可实时接入港口数字孪生平台，与岸桥、集装箱实现毫米级协同作业，路径优化、碰撞预警等功能也一应俱全，让拖轮从‘盲航’升级为‘智航’。”周子祥说。
为支撑氢电拖轮“氢”装上阵，青岛港持续推进加氢站、智能充电网络等基础设施建设。青岛港在前湾港区建设了全国港口首座加氢站，为“氢电拖1”轮和氢能集卡提供加氢服务。该港口还自主研发了全自动智能岸基充电装置，让拖轮在作业间隙即可完成补能，充电效率提升200%以上。
“‘氢电拖1’轮的入列，是青岛港响应‘双碳’目标的重要成果。未来，青岛港将以该轮为核心进一步拓展氢能应用场景，持续推动港口装备绿色升级，引领港航业绿色转型。”山东港口青岛港安全环保科技部副部长齐斌表示。
