近日，上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程系黄文焘、李然等在能源领域顶级期刊Nature Energy发表了研究性论文“Accelerating green shipping with spatially optimized offshore charging stations”。该研究提出了一种面向海运电动化的全球海上充电平台规划方法，将新能源船舶的理论经济续航里程从3000公里提高至9000公里，并促进海上风电就地消纳，降低海上输电线路投资成本。为海上能源与交通系统融合提供新思路。

文章内容

海运是全球贸易的最主要载体，目前重油仍然是船舶的主导燃料，通过能耗优化远无法满足IMO制定的减排目标，海运减排亟需探索新的技术路线。纯电动船舶作为可能的替代方案之一，目前仍受制于电池能量密度，尚无法实现远距离航行。本文创新性地提出基于海上充电的千公里级纯电动航运路线，基于全球风光资源分布，考虑水深、浪高等地理环境约束，以及船舶载货量-电池容量-续航里程之间的约束关系，建立海上充电平台规划模型，分析并给出了海上充电平台在不同地区的经济技术适用性、减排效应以及电动船舶与绿色燃料船舶的互补特性。

图1 海上充电平台全球主要航线规划结果

文章贡献

传统观点认为纯电动船受限于电池能量密度等因素制约，短期内无法实现千公里以上的远洋航行。本文另辟蹊径，打通了海上新能源利用与电动船舶在途充电需求的桥梁，提出了海上可再生能源充电平台与电动航运联合规划这一原创性设想，通过同时考虑自然资源禀赋与海运流量分布的规划思想，显著缩短了能源供需链路，一方面打破了海上新能源发电只能依赖于能源外送通道的传统思维，拓展了海上新能源的利用模式，另一方面突破了电动船舶固有的电能供给形式，大幅提升电动船舶的续航里程、运载能力和经济性，实现新能源船舶的“驭风而行”。

本文所提方法不仅适用于海上充电平台的规划，还可进一步拓展至更加广义的海上补能平台，通过制备与为船舶补充绿色燃料。实现新能源的就地利用，丰富绿色海运的应用场景。

图2 纯电动、绿氨等驱动形式在主要航线的互补性分析

本文的第一作者为李然副教授，通讯作者为黄文焘教授，合作者包括李昊博士、徐威武硕士、陶瀚起硕士，邰能灵教授和黎灿兵教授。上海交通大学为唯一完成单位，参与的研究机构包括电力传输与功率变换控制教育部重点实验室、上海市智能船舶综合电力系统工程研究中心、上海长兴海洋实验室、上海非碳基能源转换与利用研究院等。本文受到国家自然科学基金（No. 52177100, No. 52337006,No. 52477111）及海外优青基金的资助，在此深表感谢。

关于Nature Energy

Nature Energy是Nature的子刊（Nature research journals），涵盖能源相关的所有领域。截至论文发表时的影响因子为49.7，五年影响因子为62.4。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41560-024-01692-7