沿海船舶液化氢与液化天然气动力系统技术经济分析：经济可行性及关键参数

为应对航运业减排压力，韩国海洋水产部资助团队开展液化氢(LH2 )与液化天然气(LNG)船舶动力系统的全生命周期成本(LCC)对比研究。通过构建1.3-2.2 MW级沿海船舶模型，发现当前LNG系统更具经济性，但揭示LH2 系统需满足燃料价格目标且设备成本降至LNG两倍以内才具竞争力，为氢能船舶商业化路径提供量化依据。

　　

全球航运业正面临前所未有的减排挑战。国际海事组织(IMO)数据显示，2012年航运碳排放达7.96亿吨，超过德国全国排放量。面对2030年减排20%、2040年减排70%的硬性目标，传统化石燃料已无法满足需求，氢能被视为实现零排放的关键突破口。然而，氢能船舶的商业化面临经济性瓶颈——液化氢(LH₂
)系统的高成本使其难以与成熟的液化天然气(LNG)系统竞争。

韩国海洋水产部资助团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表的研究，首次针对1.3 MW和2.2 MW级沿海船舶开展LH₂
与LNG系统的技术经济对比。研究人员采用全生命周期成本(LCC)分析法，构建包含资本支出(CAPEX)、运营支出(OPEX)的评估模型，重点考察三类目标船舶（170GT/400GT清洁船、400GT汽车渡轮）的氢燃料电池系统与LNG系统经济性差异。

设计目标系统
研究选取质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为LH₂
系统核心，对比LNG双燃料发动机系统。通过建立船舶能量需求模型，计算不同船型的年燃料消耗量，其中LH₂
系统需额外考虑-253℃超低温储存导致的蒸发损失(BOG)。系统成本涵盖发电装置、燃料储罐、辅助设备等关键组件。

不同动力系统的LCC比较
结果显示，当前技术条件下所有船型的LNG系统LCC均更低。以170GT清洁船为例，LH₂
系统LCC比LNG系统高40.18%，主要源于PEMFC设备成本高昂（约占LH₂
系统CAPEX的62%）。但2.2MW级船舶表现出更好的经济弹性——当LH₂
燃料价格降至2040年路线图目标（约4.5美元/kg）且系统成本控制在LNG系统2倍以内时，其LCC可实现反超。

关键参数敏感性分析
研究识别出三大决定性因素：

1. LH₂
   发电系统成本：每降低10%，LCC差距缩小3.2-4.7%
2. LH₂
   燃料价格：需较当前下降53-61%才能达到经济临界点
3. LNG燃料价格涨幅：年增长率需维持3.2-4.8%才能抵消LH₂
   系统劣势

结论与展望
Yujin Cheon等学者证实，高功率船舶更易实现LH₂
系统经济性，因其燃料成本占比更高（2.2MW级达LCC的51%）。研究强调，仅依赖LNG价格上涨的被动策略不可持续，必须通过技术创新降低PEMFC成本和LH₂
制备价格。该成果为氢能船舶的商业化路径提供了量化决策工具，尤其对东亚沿海航运减排政策制定具有重要参考价值。值得注意的是，研究建议优先在能源需求大的渡轮等船型试点LH₂
系统，这与韩国正在推进的济州岛氢能渡轮项目形成战略呼应。