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零碳燃料下一站:氨与氢能否重塑航运能源格局

2026年6月,比利时气体运输公司EXMAR在韩国HD现代尾浦造船正式接收全球首艘远洋氨双燃料气体船"ANTWERPEN"号,标志着航运业氨燃料应用从实验室走向商业化运营的历史性转折。与此同时,MAN Energy Solutions与WinGD两大低速机巨头的氨发动机订单已累计突破70台,氢燃料电池在近海航运中的试点亦呈加速态势。零碳燃料的竞赛,正在从"是否可行"进入"谁先规模化"的新阶段。

氨燃料的零碳潜力与技术瓶颈

01

氨(NH₃)作为船用燃料的吸引力在于其分子结构中不含碳原子,燃烧过程理论上不产生CO₂,从化学本质上具备"零碳"属性。同时,氨的储运技术高度成熟——全球每年已有约2亿吨氨通过海运、管道和陆路运输,港口液氨装卸基础设施体系完备,这使其在从"化工原料"向"船用燃料"角色延伸时,具备了其他零碳燃料难以比拟的先发优势。

然而,技术的另一面同样不容乐观。氨的能量密度仅为12.7 MJ/L,约为船用柴油的三分之一,意味着在同等航程条件下需要2.8至3.4倍的燃料储存空间。对于货舱容积敏感的集装箱船和散货船而言,这意味着载货能力的直接牺牲。更根本的挑战在于燃烧特性——氨的火焰传播速度低、自燃温度高(约651℃),纯氨压燃极为困难,现有技术路线普遍采用约5%的柴油引燃辅助,严格来说仍属"低碳"而非"零碳"。

此外,氨燃烧过程中可能产生氧化亚氮(N₂O),其温室效应约为CO₂的265倍。欧盟已明确从2026年起将N₂O纳入航运碳排放交易体系(EU ETS)核算范围,这意味着氨发动机若无有效的后处理系统,其真实温室气体排放足迹可能远高于账面数据。MAN ES和WinGD均表示,其氨发动机配备的SCR(选择性催化还原)系统可将N₂O排放控制在可忽略的水平,但这一结论仍需实际运营数据的长期验证。
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两大巨头的竞赛:MAN ES与WinGD的氨发动机进展

02

全球船用低速机市场长期由MAN Energy Solutions和WinGD两家主导,在氨燃料赛道上的争夺同样激烈。据克拉克森研究数据,截至2026年上半年,全球氨燃料发动机订单已达约40-50台,覆盖气体运输船、散货船、油轮和集装箱船等主要船型。

MAN Energy Solutions:ME-LGIA系列 MAN ES于2025年1月在哥本哈根研发中心完成了全球首次大缸径低速氨发动机的100%满负荷台架试验,其ME-LGIA系列采用缸内高压液氨直喷技术,柴油引燃比例可低至满负荷的约5%,氨模式下NOx排放较燃油模式降低40%。目前MAN ES已获得约30台氨发动机订单,首台商用7S60ME-LGIA型主机正在日本Nihon Shipyard建造,将安装于一艘20万载重吨散货船,预计2026-2027年交付。韩国三星重工、中国船企亦有多个氨动力试点项目同步推进。

WinGD:X-DF-A系列 WinGD的X-DF-A系列在商业化进度上略占先机。2026年1月,WinGD在HD现代重工发动机与机械事业部(HHI-EMD)完成了全球首个氨燃料二冲程发动机的型式认可试验(TAT)与工厂验收试验(FAT),获得劳氏船级社(LR)及所有主要船级社的联合见证。2026年5月,搭载WinGD X52DF-A发动机的"ANTWERPEN"号在韩国海域顺利完成海试,氨燃料模式下的负荷响应、燃油效率和动力输出均与同等级柴油机持平,N₂O排放被确认"可忽略不计"。目前WinGD已获得约40台氨发动机订单,首批四艘EXMAR姊妹船将在2026-2027年间陆续交付。
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氢燃料电池:从渡轮到集装箱船的渐进之路

03

相较于氨燃料在远洋大型商船上的快速推进,氢燃料电池在航运业的应用则呈现出"由小及大、由近及远"的渐进特征。氢燃料电池的能量转换效率可达50%-60%,远高于内燃机的35%-45%,且副产物仅为水,在零排放的纯净度上优于氨。然而,液态氢的能量密度虽高(120 MJ/kg),体积密度却极低,储存温度需保持在-253℃,储氢系统的体积和重量制约了其在大型远洋船舶上的应用。

近两年来,多个标志性氢燃料电池船舶项目相继落地。2025年3月,日本首艘氢燃料电池客船"まほろば"(Mahoroba)在大阪湾投入运营,搭载丰田燃料电池系统,航程150公里。2025年5月,荷兰Feadship船厂下水全球首艘氢燃料电池超级游艇"Breakthrough"号,全长119米,配备3MW燃料电池系统。2025年12月,印度首艘国产氢燃料电池客船在瓦拉纳西恒河航线投入商业运营,采用50kW PEM燃料电池与锂电池混合动力方案。

在商用航运领域,2026年2月,韩国VINSSEN与荷兰MANA Engineering签署谅解备忘录,联合开发800TEU支线集装箱船氢燃料电池改造方案,采用可更换式储氢模块设计,以规避港口加氢基础设施不足的瓶颈,目标获得劳氏船级社原则性认可(AIP)。ABB与法国HDF Energy的合作则将目光投向兆瓦级船用燃料电池系统,计划2028-2029年进行实船试点安装。在更前瞻的方向上,Pherousa公司联合BHP、Berge Bulk和Engie,正在开发船上氨裂解制氢技术——将氨在船上分解为氢气后供给PEM燃料电池,首台集装箱化样机计划2027年海试,若成功,将绕开氢储运难题、同时利用氨的储运便利性和燃料电池的高效零排优势。
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订单井喷与商业化时间表:2026成为关键转折年

04

根据DNV最新替代燃料洞察(AFI)数据,2025年全球替代燃料船舶新造订单中,氨燃料船舶占34艘,氢燃料船舶占12艘,虽在绝对数量上仍远不及LNG(221艘)和甲醇(184艘),但增速远超后两者。截至2026年上半年,全球氨燃料船舶手持订单已超40艘,另有超过100艘"氨就绪"(ammonia-ready)船体已交付或正在建造。挪威Enova基金已累计资助11艘氢动力船和13艘氨动力船,并计划每年两轮征集项目。

行业普遍认为,2026年是氨燃料船舶从"示范验证"走向"早期商业化"的转折年份。除EXMAR的ANTWERPEN号已投入运营外,NYK与YARA联合订造的全球首艘"氨燃料氨运输船"(AFMGC)计划2026年11月交付,搭载日本J-ENG公司氨发动机,氨共燃比例已达95%。Eastern Pacific Shipping据传订购的6艘氨动力散货船首制船也预计2026年下半年交付。然而,真正意义上的大规模船队交付将集中出现在2028-2030年——届时氨燃料加注基础设施、绿色氨产能和船员安全培训体系有望初步完备。
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安全挑战与法规框架:IMO的追赶之路

05

全球船用低速机市场长期由MAN Energy Solutions和WinGD两家主导,在氨燃料赛道上的争夺同样激烈。据克拉克森研究数据,截至2026年上半年,全球氨燃料发动机订单已达约40-50台,覆盖气体运输船、散货船、油轮和集装箱船等主要船型。

MAN Energy Solutions:ME-LGIA系列 MAN ES于2025年1月在哥本哈根研发中心完成了全球首次大缸径低速氨发动机的100%满负荷台架试验,其ME-LGIA系列采用缸内高压液氨直喷技术,柴油引燃比例可低至满负荷的约5%,氨模式下NOx排放较燃油模式降低40%。目前MAN ES已获得约30台氨发动机订单,首台商用7S60ME-LGIA型主机正在日本Nihon Shipyard建造,将安装于一艘20万载重吨散货船,预计2026-2027年交付。韩国三星重工、中国船企亦有多个氨动力试点项目同步推进。

WinGD:X-DF-A系列 WinGD的X-DF-A系列在商业化进度上略占先机。2026年1月,WinGD在HD现代重工发动机与机械事业部(HHI-EMD)完成了全球首个氨燃料二冲程发动机的型式认可试验(TAT)与工厂验收试验(FAT),获得劳氏船级社(LR)及所有主要船级社的联合见证。2026年5月,搭载WinGD X52DF-A发动机的"ANTWERPEN"号在韩国海域顺利完成海试,氨燃料模式下的负荷响应、燃油效率和动力输出均与同等级柴油机持平,N₂O排放被确认"可忽略不计"。目前WinGD已获得约40台氨发动机订单,首批四艘EXMAR姊妹船将在2026-2027年间陆续交付。

成本同样是不可忽视的瓶颈。以能量等效衡量,绿氨成本约1,200美元/吨VLSFO当量,约为传统低硫燃油的1.8倍、LNG的2.7倍。蓝氨(配合碳捕集与封存)约750美元,虽有一定成本优势但受制于CCS设施的规模化进度。氨燃料动力新造船建造成本较同型常规动力船舶高出15%-20%,对于阿芙拉型油轮而言增幅可达19%,改造现有船舶的成本则可能高达船舶残值的60%。在缺乏有效碳定价机制和绿色走廊补贴的情况下,氨燃料的经济性鸿沟仍将制约船东的决策意愿。
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结语

站在2026年的中点回望,氨与氢作为航运零碳转型的两大候选燃料,均已走过了概念验证的阶段,进入了"先有鸡还是先有蛋"的关键博弈期。正如全球海事脱碳中心(GCMD)首席执行官Lynn Loo教授所言:"我们既没有鸡也没有蛋"——燃料供应与船舶需求之间的双向等待,是当前最大的不确定性。

MAN ES与WinGD的发动机竞赛、EXMAR与NYK的先行者实践、IMO法规框架的加速构建、以及韩国与中国船企的积极布局,共同构成了航运能源转型的全景拼图。2026年或许不会被铭记为"氨燃料元年",但大概率将成为航运业从"是否能够"转向"如何更快"的思维拐点。对于航运从业者而言,理解氨与氢的技术本质、跟踪法规演进、评估商业可行性,已不再是远见——而是生存技能。

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这个“隐藏在供应链现实里”的答案,可以拆解为以下三个核心逻辑:

1. 供应链的“双极”博弈:打破单一依赖与产能瓶颈
马士基全力推进绿色甲醇时,赫然发现了一个残酷的供应链现实:绿色甲醇的产能、技术优势与项目落地速度,目前高度集中在中国市场。

缓解供应紧张: 尽管马士基订购了大批甲醇双燃料集装箱船,但绿色甲醇在全球范围内的实际量产节奏远落后于船队扩张速度。
地理对冲: 与之形成鲜明对比的是,美国和巴西是全球生物乙醇生产的绝对主力(基于玉米和甘蔗的燃料乙醇产业极其成熟)。马士基布局乙醇,本质上是在燃料产地上玩一把“东边日出西边雨”的风险对冲,利用美、巴成熟的农业和工业基础,快速形成区域性的“乙醇航运走廊”。

2. 用“利益均沾”破解 IMO 气候规则的政治僵局
能源转型不仅是技术和环保问题,更是产业红利与经济利益的再分配。马士基首席执行官柯文胜(Vincent Clerke)在近期对媒体的表态中,直言不讳地指出了背后的国际政治经济学逻辑:

“如果所有的上行收益都只集中在单一供给的一个国家,部分国家可能会持反对态度。而如果收益分布得更均匀,就会有更多的国家支持它。”

航运业要实现净零排放,依赖于国际海事组织(IMO)推进全球统一的碳税或燃料标准。如果这条绿色供应链完全倒向某一国,其他大国在政策谈判中必然会消极怠工甚至设置阻碍。马士基把乙醇拉进核心朋友圈,是想把美、巴等极具政治话语权的国家纳入绿色航运的“受益圈”,用产业红利换取全球政治共识,从而打破碳减排规则的博弈僵局。

3. 极佳的技术协同:甲醇船队的“第二套钥匙”
从技术和资产保护的角度来看,乙醇对马士基而言是一个能够“无缝衔接”的完美配角:

船型兼容: 乙醇(C2H5OH)与甲醇(CH3OH)在物理与化学性质上具有很高的相似性。对于**马士基已经投入巨资建造、或在建的大批甲醇双燃料货轮而言**,经过主机软件微调或相对低成本的改装,就可以直接具备燃烧乙醇的能力。
从掺烧到主燃料: 马士基在船舶上进行的乙醇试验,已经从最初的低比例掺烧(E10)逐步推向更高掺比(E50 甚至更高)。这意味着乙醇不再是“备用燃油”,而是直接给甲醇船队配了“第二套钥匙”。一旦绿色甲醇断供或溢价过高,大船随时可以“喝酒”出发。

总结来说:
马士基“大船喝酒”的叙事,表面上看是燃料池的多元化,底牌却是一场极其精明的供应链防御战与地缘博弈。它用乙醇的成熟规模做缓冲,用利益分享做筹码,以此来确保自己在未来海运绿色版图中绝对的掌控力与战略回旋余地。

这条运河能否在改写西南经济地理的同时,重塑沿线城市的命运?南宁、钦州、柳州、百色乃至广东和东南亚城市,谁将成为这场“江海握手”中最大的受益者?答案,正沿着这条134.2公里的水道流淌而来。
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平陆运河进入通航倒计时,图为正在开展有水调试的青年枢纽。图/IC photo

“桂运所系”:打通西南江海“任督二脉”

平陆运河的命运,有一条清晰的历史轴线。1919年,孙中山在《建国方略》中首次设想打通珠江、西江及北部湾,提出把钦州建设成为南方第二大港的愿景,并以极具远见的目光预言:“凡在钦州以西之地,将择此港以出于海,则比经广州可减400英里……在重庆、贵州、云南及广西之一部言之,其经济上受益为不小矣。”这一跨越百年的蓝图,此后被一代代人接力论证。
进入21世纪,平陆运河相继被纳入《西部陆海新通道总体规划》《国家综合立体交通网规划纲要》等国家顶层规划。2021年,国家发展改革委明确由广西审批平陆运河项目;2022年3月项目正式立项,8月开工建设。

这个百年愿景,远不止填补一项交通基础设施的空白。要理解平陆运河何以被视为改写广西命运的关键,首先要读懂广西长期面临的地理瓶颈。尽管广西拥有北部湾的天然深水良港,但境内大部分河流并非就近向南入海,而是向东流向珠三角,导致“有海不能达海”“有港无货可运”。西南货物出口东南亚,只能经西江水道一路向东绕行出海,绕行距离和运输成本皆居高不下。

一组数据足以说明问题的严峻:西江“咽喉”梧州长洲水利枢纽船闸年过货量远超三峡枢纽,成为全国天然河流过货量最大的船闸,严重超负荷运转下的季节性拥堵几乎成为常态。这种长期存在的“江海分离”,让北部湾港的深水优势始终未能充分释放。

通江达海、江海联运,成为广西未来发展的潜力所在。《广西壮族自治区平陆运河保护与管理条例》的立法说明中明确指出,这是“广西所盼、桂运所系的战略工程,是谱写中国式现代化广西篇章的标志工程”。一系列顶层设计信号已然明确,平陆运河将成为驱动广西跨越地理瓶颈、重塑经济版图的核心引擎。

平陆运河集团广西平陆运河建设有限公司总工程师潘剑介绍,今后,从西南乃至西北经公路、铁路、水路接入西江水系后,经平陆运河出海,较以往经广州港出海可缩短内河航程约560公里,成为运距最短、最经济、最便捷的出海通道。

“通江达海”这四个字,在平陆运河的工程图景中,有着极其坚实的物理落点。运河全长134.2公里,按内河I级航道标准建设,可通行5000吨级船舶,项目概算总投资700多亿元。为克服起点与终点之间65米的水位落差,马道、企石、青年三大梯级枢纽依次排列,宛如三级巨型“水上电梯”,将千吨级船队平稳从内陆送入大海。

在建设尺度上,该项目同样堪称“超级工程”。据介绍,平陆运河是国内土石方工程量最大的交通工程,总共要开挖土石方约3.15亿立方米,差不多是三峡工程的3倍;船闸混凝土浇筑总量约584万立方米,足以填满2300多个标准游泳池。工程技术上的突破尤为令人瞩目。马道枢纽是世界在建最大的内河省水船闸,闸室面积相当于1.5个足球场;三级枢纽均可实现水资源循环利用,省水率高达50%至60%;阀门启闭速度全球最快,每个重达70吨的工作阀门开门仅需1分钟、关门只需30秒。

向南向海:运河岸边的城市谋篇

平陆运河通航,谁最直接受益?答案已经显现。

该运河北起广西南宁横州市平塘江口,经钦州市灵山县陆屋镇、沿钦江进入北部湾。从上游的百色到入海口的钦州,从工业重镇柳州到东部转型城市贵港,广西多个城市都将平陆运河写入了“十五五”发展坐标,一场以运河为轴的产业空间重塑正在展开。
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5月10日,广西南宁,航拍平塘江口。图/IC photo

运河的战略地位被反复确认。广西在“十五五”规划建议中明确“着力打造平陆运河经济带”,提出坚持“一轴牵引、两翼联动,陆海统筹、全域向海”的发展路径,用好“海”的资源、做好“港”的文章、积蓄“融”的动能,加快推动向海经济高质量发展。

《平陆运河经济带总体规划》明确圈定以5个设区市作为核心发展区域,包括南宁、钦州、 防城港、北海、贵港市,同时,与柳州、百色、崇左、来宾、河池、梧州、玉林、桂林、贺州市9个设区市联动融合发展。核心区和联动融合区共同构建了涵盖14个城市的经济协同发展格局。广西主要工业城市和物流枢纽城市,都将与运河发生深度的连接与绑定。
南宁这座不靠海的省会城市,被推到了“江海连接”的起点位置,开始从传统的沿江城市向出海枢纽转型。根据《南宁港总体规划》,南宁港将形成长9.795公里的码头岸线,全部为深水码头岸线,可建94个深水泊位,年通过能力为货物4990万吨,成为连接西江黄金水道与北部湾港的江海联运中转枢纽。

南宁的产业布局也随之深度调整,东部新城被定位为核心承载区,重点布局新能源、新能源汽车、精细化工及造纸、铝精深加工等临港产业。南宁提出的“十五五”建设目标是“华南地区重要的中心城市、全国性综合交通枢纽城市和面向东盟开放合作的国际化大都市”。运河通航后,南宁作为“华南乃至西南地区物流中转节点”的区位价值将被彻底激活。

钦州,作为运河的出海口城市,它的角色定位已不再只是“海港”。广西在规划中明确要求“构建以平陆运河为牵引的广西水运联运体系”,而钦州作为运河与北部湾港的衔接点,需承担起江海联运换装、大宗货物集散的核心功能。未来,钦州港将直面云贵川渝等腹地经运河辐射而来的大宗货源,从区域型港口跃升为对接东盟与内陆腹地的核心枢纽。

柳州这座不沿江也不靠海的内陆工业重镇,正以极大的积极性嵌入运河经济带。柳州明确提出必须坚定走好向海图强之路,认真谋划衔接平陆运河的最优路线,帮助企业算好成本账。柳州正在打通经平陆运河至钦州港的水路运输通道,探索在北部湾共建“飞地港”,汽车、机械、螺蛳粉等优势产品将借运河通道打开出海口。

百色被视作平陆运河经济带向西南腹地延伸的重要节点,明确提出“打造平陆运河‘上游第一港’”。百色水利枢纽通航设施工程已进入冲刺阶段,西南地区货物经“百色—平陆运河—北部湾港”出海,将大幅压缩运输时间和物流成本。

贵港这座西江黄金水道上的传统港口城市,同样将运河视为转型契机,聚焦现代纸业、粮油食品加工等大进大出的“运河产业”,将通道流量转化为产业增量。

运河的通航,不仅打开了这些城市的新坐标系,也打开了广西乃至整个西南地区向南向海的大门。然而,物理连接的打通只是第一步。当货物与船只从航道上一一驶过,城市是否已经做好准备,将通道流量转化为实实在在的产业动能?这或许是一场比开河挖渠更为持久的考验。

哪些中外城市将加入“运河群聊”?

视角再拉远些,平陆运河的“群聊”,远不止于广西城市。

单有航道,没有货源组织和产业布局,运河就只是一条“空渠”。平陆运河通航的真正意义,在于它将区域联结的网络全面铺开,从粤桂协作到西南腹地联动,再到中国—东盟国际通道的纵深拓展,一张贯穿南国的经济协作大网正在成形。

在各地的棋局中,湛江是行动最为主动的观察者之一。随着平陆运河全线通水调试,这座西部陆海新通道重要节点城市迅速意识到,运河将为自身带来经贸、港口、产业、文旅等多维度发展红利。湛江与运河沿线港口形成了“内河近洋+远洋深水”的错位互补格局:平陆运河承接西南中小吨位内河货船就近从钦州出海,湛江港则聚焦铁矿石、油气、大型装备等超大型远洋货源中转。

两广产业互通正随之提速。广东已将西江干线航道纳入内河高等级航道升级工程,规划未来通过平陆运河对接北部湾,形成江海联运通道,助力大湾区与海南、西南地区的大宗商品运输。这意味着,“西江—平陆运河—北部湾”新通道将在两广之间连通。

运河的战略地图,同样指向广阔的经济腹地。从西南乃至西北经公路、铁路、水路接入西江水系后,再经平陆运河出海,将成为连通西南腹地至东南亚等地的“第一通道”。据初步测算,西南地区货物经此出海,整体物流成本预计降低18%—30%。

物流成本的下降也将成为产业升级的催化剂。运河催生的一条“矿产品进—制造品出”的闭环产业链将清晰浮现。例如,钦州推动钦州港石化产业园与横州生物质能源、灵山农产品加工等产业循环链接,以绿色化工、新能源装备、现代农业为重点,建立平陆运河沿线产业协同联盟,构建“化工副产品—生物基材料—绿色包装”的闭环链条。立足降本通道之上的产业集群,正在从点到链、逐层生长。

更前沿的国际层面,平陆运河正在打开面向东盟的外贸新通道。西南腹地的大量内贸货源,正是通过运河与东盟市场完成外贸切换,中国铝材、建材以更大规模进入东盟,东盟农产品经运河进入内陆省份。

广西社会科学院东南亚研究所副所长雷小华分析认为,平陆运河带来的物流格局变化,将使中国水运物流形成“东西向”和“南北向”均衡发展的格局,并重塑中国西南与东盟国家的经贸版图。“东盟各国,尤其是越南等中南半岛国家,对运河建设高度关注。东盟的原材料可以更低成本经北部湾进入中国腹地,中国的铝材、建材也能更高效辐射东南亚。在中越产业链深度融合背景下,运河提供的低成本大运量通道有望催生跨境产能合作新模式。”雷小华指出。

钦州已在实践中走在前列,全国首条中国-东盟燕窝跨境产业链、中国-马来西亚“两国双园”跨境产业链相继搭建完成。平陆运河的建成让广西在西部陆海新通道中从“节点”变成“枢纽”,使广西真正形成一个“通道+产业+政策”的立体优势。

“平陆运河一定会创造中国运河史上一个新的格局。以前(运河)都是对内的发展,今天是要通过它的引导,形成对外的发展格局。”清华大学人文学院副院长倪玉平表示,随着平陆运河的通航,再加上湘桂运河,以及其他运河通航,整个中国运河网络体系将全部打开。水是“流动的黄金”,只要水在流动,船在流动,人员在流动,资金就来了,老百姓的生活水平自然就提高了。

新京报记者 吴为

“当尽可能多的工作在场外完成时,可以最大限度地利用体积模块化结构的好处。”
当尽可能多的工作在场外完成时,体积模块化结构的好处可以最大化。虽然所有项目的基础都将采用传统的施工方法建造,但建筑的其余部分可以完全模块化,可达一定数量的层。对于较高的建筑物,可能需要一个常规建造的横向系统。然而,模块化结构不必是一种全部或全部的策略。如果组件(例如浴室吊舱)是模块化建造的,这些组件可以与体积模块化建造或传统的建造方法相结合。

模块化项目可以由结构材料建造,包括钢、混凝土或木材,或这些材料的组合。据估计,在美国和加拿大,木框架、钢和混凝土分别占模块化建筑材料的70%、25%和5。这种分配直接关系到低层建筑的材料选择,这一直是模块化市场的最大部分。在新加坡和香港,混凝土模块比北美更常见。
对于高层建筑来说,钢结构体系在北美一直是主要的类型。预制混凝土地板已在北美的体积应用中得到应用以及国际上。在美国和加拿大,最近和即将进行的法规修改允许在高层应用中使用大量木材(例如交叉层压木材),为结构材料提供了另一种选择。在高层应用中,大量的木材通常是面板化的,尽管也出现了体积系统。
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英国/美国氢动力航空开发商 ZeroAvia 目前的核心产品线主要围绕两款分阶段推进的氢电(Fuel Cell + Electric Motor)动力推进系统:针对小型区域支线的 ZA600 以及针对大中型支线客机的 ZA2000。

ZA600 动力系统(中小支线客机)

最大输出功率: 600 kW(约 800 马力)
发电系统(PGS): 由 3 台 200 kW 的氢燃料电池模块(Fuel Cell Stacks)组成,相互冗余。
储氢方式: 现阶段商用版本主要采用 350 bar 气态氢(Gaseous Hydrogen) 储罐。
动力推进(EPS): 采用专有逆变器驱动的 直驱电机(Direct Drive Motor)。
混合动力冗余: 飞行测试阶段(如Dornier 228 测试机)通常辅以锂离子电池组(Li-ion Battery),用于在起飞阶段提供峰值功率支持并增强安全冗余。
设计航程目标: 约 300 海里(约 560 公里)
最新进展: 其 600 kW 电机系统已获得美国 FAA 发布的特殊技术条件(Special Conditions),正向最终商用认证迈进。

ZA2000 动力系统(中大支线客机)

ZA2000 是面向未来更大型、更长航程区域航空的多兆瓦(Multi-Megawatt)级模块化氢电动力推进系统,主要针对 40–80 座的支线双发涡桨客机(如冲 8/DHC-8、ATR 72)。
最大输出功率: 2,000 kW 至 5,000 kW(2 MW - 5 MW+)
技术架构
高功率密度电机: 基于模块化设计的多兆瓦级电驱动系统(曾展示过 1.8 MW 的模块化电机系统)。
储氢方式: 为了满足更大机身的能量密度需求,该系统将逐步转向液氢(LH2,Liquid Hydrogen) 或高密度的 低温压缩氢(CcH2, Cryo-compressed Hydrogen)。液氢在体积能量密度上比 350 bar 气态氢提升明显,是解锁长航程的核心。
设计航程目标: 约 700 英里(约 1,100 公里)。
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参考: 氢能航空ZeroAvia创始人兼CEO米夫塔霍夫辞职
瑞典PowerCell公司收到来自ZeroAvia 航空 的燃料电池后续订单
ZeroAvia & Hydrogen electric engine in aircraft

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https://zeroavia.com/powertrains/

美国

肯沃斯Kenworth)T680 氢燃料电池重卡(T680 FCEV)是公路长途干线物流领域(Class 8 级别)的明星车型。这款车最大的技术亮点在于肯沃斯极其成熟的 T680 旗舰重卡底盘平台,与丰田(Toyota)行业领先的第二代商用燃料电池技术实现了深度集成。

核心动力源:丰田第二代双电堆模块

T680 FCEV 的电能输出高度依赖丰田的燃料电池技术,整体采用“燃料电池为主、大容量动力电池为辅”的干线混合动力架构:
丰田第二代双燃料电池模块(Toyota Gen 2 Dual Fuel Cell Module):
两组高效大功率燃料电池堆并联,直接布置在原本的柴油发动机舱内。
电堆发电后,经过高压直流变流器直接向驱动电机输送高达 310 kW(约 415 马力)的持续稳定驱动功率。
高压锂动力电池组(High Voltage Batteries):
容量: 搭载了一组容量达 200 kWh 的锂电池组。
定位: 相比尼古拉(164kWh)或海松(110-150kWh),肯沃斯保留了稍大容量的电池缓冲。它的主要任务是存储燃料电池的富余电量、全量回收长途下坡或减速时的制动能量(Regenerative Braking),并在车辆全力起步、重载爬坡需要爆发力时,瞬时为电机叠加提供更强的大电流放电支持。

传动与驱动系统

在整车驱动输出上,T680 FCEV 并没有采用初创公司偏爱的轮毂电机,而是选择了契合传统车队运营习惯的高集成电驱桥,并匹配了变速机构以优化北美长途高速巡航的能效。
驱动电机: 搭载 丰田 310 kW 双电机总成(Dual Motor Assembly)。
多挡位变速: 部分量产车型匹配了 伊顿(Eaton)专为重型电动车开发的 4 速重载电驱变速箱。通过多挡位调节,卡车在低速爬坡时能释放极高的轮端扭矩,而在高速巡航(最高限速 70 英里/小时,约 113 km/h)时能使电机保持在最高效的转速区间,避免纯电动直驱在大功率高速行驶时能耗骤增。
最大总重(GCWR): 满载最大总重高达 82,000 磅(约 37.2 吨),完全符合北美 Class 8 最重级别商用车的承载标准

储氢系统与公路续航表现

储氢规格: 采用 700 bar(70 MPa)碳纤维缠绕高压气态储氢罐。
车载储氢量: 约 58.8 kg(公斤) 压缩氢气。
续航里程: 在 82,000 磅满载总重的重载工况下,单次充满氢气可提供高达 450 英里(约 724 公里) 的续航里程。由于绝大部分能量以高密度氢气形式携带,相比纯电动重卡(BEV),它成功为车队省去了数吨重的电池死重,大幅提升了实际载货额度。
补能效率: 在专用的重卡高压加氢站,完成近 60kg 氢气的全量加注仅需 20 到 30 分钟,真正实现了接近传统柴油重卡的高运转率

总结:

肯沃斯 T680 FCEV 的动力精髓在于“稳”。它利用丰田二代成熟的双电堆提供 415 马力的持续基础动力,再用 200 kWh 动力电池吞吐多余和回收的能量,最后配合伊顿 4 速变速箱将这股电能平稳、高效地传递到车轮上。这种与汽车巨头(丰田)和传动巨头(伊顿)强强联合的配置,使其在传统燃油物流车队向新能源转型的商业化过程中具有极高的可靠性。
来源:Toyota, Kenworth Fuel Cell Electric Truck 视频

荷兰内河集装箱运输船(2024 年 2 月:FPS Waal 号下水,100% 使用绿色氢能航行)每年减少2000吨二氧化碳当量
船舶尺寸:110米 x 11.4米
氢燃料电池 1200kW PEM Fuel Cell system (6x200kW)
锂电池: 682 kWh battery pack
储氢系统: 2 x 500 kg in swappable containers
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美国

尼古拉(Nikola)公司的氢能重卡(主要是已量产投入商业运营的 Nikola Tre FCEV)是针对公路物流设计的 Class 8(8类重型商用车)长途牵引车。
氢燃料电池模块(FCEV Power Module):搭载两组高度集成的燃料电池模块,总输出功率为 200 kW(约 268 马力)。由全球一级供应商博世(Bosch)在德国制造电堆及关键部件,并由尼古拉在北美完成系统集成。
动力电池组(Battery Pack):总容量达 164 kWh(千瓦时)。虽然容量远小于纯电动卡车(纯电版 Tre 电池达 733 kWh),但在公路重卡里这已属于大容量。它不仅作为燃料电池充放电的缓冲,更在车辆起步、爬坡等高负载工况下释放大电流,与燃料电池叠加提供超强输出,并高效回收长途高速行驶中的制动能量(Regenerative Braking)。

传动与驱动系统(电驱桥)

与传统重卡通过传动轴连接发动机和车桥不同,尼古拉采用了由菲亚特动力科技(FPT Industrial)联合开发的集成式双电机电驱桥技术。
驱动形式: 常用为 6×4 或 6×2 驱动架构。
额定持续功率: 536 马力(400 kW)
峰值输出功率: 最高可瞬时爆发至 643 马力。
轮端扭矩(Wheel Torque): 拥有极为惊人的瞬时扭矩响应(额定扭矩和峰值扭矩转换到轮端后巨大),相比传统柴油机具有无延迟、低速大扭矩的压倒性优势,最高时速可限制在 70 英里/小时(约 113 km/h),完美匹配北美高速公路巡航需求。

储氢系统与续航配置

采用 700 bar(70 MPa)高压气态储氢系统。 可携带约 70 kg(公斤) 的高压氢气
满载总重(约 37 吨 GCWR)情况下,最大续航里程可达 500 英里(约 800 公里)。

市值曾超2000亿 “卡车界特斯拉” 2025年正式破产了,市值申请破产前已不足1亿美元。创始人特雷弗·米尔顿(Trevor Milton),出生于一个美国普通家庭。虽然高中辍学,但他是一位连续创业者,早年有过三段创业经历,直到2009年他联合成立一家天然气存储技术公司dHybrid,最终以1590万美元卖给金属加工巨头沃辛顿工业,赚到人生第一桶金。Nikola的融资来的很快:先是老朋友沃辛顿工业拿出200万美元种子轮融资,随后米尔顿以此为背书,撬动了更多资源。到2019年,公司接受汽车工业巨头CNH Industrial以及博世集团投资的1.5亿美元D轮融资时,估值达到30亿美元。Nikola手握众多订单,客户包括美国最大货运公司US Xpress和百威英博——后者曾一次性订购800辆氢卡用于啤酒运输。

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高光时刻是2020年,Nikola通过SPAC上市,募得资金7亿美元,市值一度飙升至130亿美元,并很快突破300亿美元,一度超越福特汽车。接着,通用汽车宣布与其合作,获得其11%的股权,还宣布将为其生产氢燃料电池电动皮卡Badger。
市场狂欢中,米尔顿个人身价一度超过80亿美元。
回头望去,一切都顺利得不太正常。直到技术造假、创始人入狱、管理层真空等泡沫被戳破,Nikola才暴露它最真实的一面——本周,Nikola股价跌至0.466美元,较巅峰期暴跌超99%;市值不足5000万美元,令人叹息。

日本日野汽车(Hino)在氢燃料电池重卡领域的旗舰代表作是 Hino Profia Z FCV(在部分海外市场被称为日野 700 系列 FCEV)。这款重卡是日野与母公司丰田(Toyota)深度合作的结晶。它直接移植并放大了丰田在乘用车(Mirai)上积累的燃料电池技术,并且是日本首款走向商用量产(通过租赁方式向物流车队投放)的 25 吨级氢能重卡。
储氢压力:700 bar(70 MPa) 高压系统
储氢质量:可容纳约 50 kg 气态氢气
续航里程:在满载总重 25 吨的实际商用综合工况(城市+高速)下,续航里程可达 650 公里(早期原型车规划为 600 公里,最终量产版优化至 650 公里)。
加氢时间:即便有 50 kg 的超大储氢量,在 70 MPa 专用重卡加氢站,完全加满也只需要 10 - 15 分钟。
实际有效载重量:在搭载厢式货车(Wing Van 飞翼车厢)的状态下,其纯拉货的载重能力依然能够保持在 11.6 吨 左右。这一数据几乎逼近了同级别传统柴油重卡的运载效率,解决了以往电动重卡“自重过大导致拉货少”的痛点。
它融合了日野在中重型卡车底盘调校、混合动力控制技术(日野在商用车混动领域深耕多年)上的经验,配合丰田目前全球量产规模最大、技术最成熟的 Mirai 燃料电池电堆。这种“双电堆并联+高压锂电”的电-电混动架构,让 25 吨的庞然大物在主要物流干线(如日本东名高速)上高速巡航时,能够保持极高的能量转化效率。

意大利

Solaris 向意大利 TPER 交付的这批 12 米级氢燃料电池公交车(型号为 Solaris Urbino 12 hydrogen),其核心动力系统采用了业界非常成熟的模块化氢动力方案。

以下是该车型的氢燃料电池及相关动力系统的核心规格参数:

1. 燃料电池模块规格
核心电堆:采用加拿大巴拉德动力系统(Ballard Power Systems)的 FCmove-HD 燃料电池系统(属于巴拉德第 8 代重载产品)。

额定功率:70 kW(部分早期版本为 60 kW,目前量产标准升级为 70 kW 高效电堆)。

技术特点

高集成度与轻量化:相较于上一代产品,该电堆体积缩小了约 40%,重量减轻了 35%(系统总重约 250 kg)。

耐低温启动:系统具备极佳的环境适应性,可在 -25°C 的极端低温下实现冷启动。

2. 储氢与供氢系统
储氢瓶类型:采用 Type 4(IV型) 碳纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶,具有极高的耐压与轻量化特性。

布置方式:5 个 312 升的气瓶(总容积 1560 L)纵向纵置在公交车的前轴上方车顶。

储氢质量:可在 350 bar(35 MPa) 的压力下储存约 37.5 kg 的气态氢气。

加氢时间:完全注满仅需数分钟(一般为 5-10 分钟)。

3. 辅助电驱与热管理系统
动力电池:配备容量为 30 kWh 的 Solaris High Power 钛酸锂(LTO)或高功率锂离子驱动电池。作为辅助动力源,它用于在车辆加速、爬坡时提供峰值功率支持,并在刹车时回收制动能量。

驱动电机:采用 ZF AVE110 电驱动桥,集成双异步轮边电机,最大输出功率为 2 × 125 kW(或 2 × 110 kW)。

热管理(高效能):车辆配备了基于 $CO_2$ 载冷剂的热泵空调系统。该系统设计非常巧妙,能够回收燃料电池工作时产生的副产物废热,将其用于车厢内的冬季供暖,从而大幅降低了传统电加热对续航的消耗。

综合性能表现
凭借 70 kW 燃料电池 + 30 kWh 动力电池 的混动配置,这批在博洛尼亚和费拉拉投入运营的公交车,在满氢状态下的标准续航里程可达 350 公里以上,且唯一的尾排副产物只有纯水,完全实现了城市公共交通的零排放。

虚拟细胞(AI Virtual Cell, AIVC)是当前 AI 制药与计算生物学领域最前沿的颠覆性方向之一。如果说过去的 AI 制药(如 AlphaFold)是帮我们看清了蛋白质这一件件“武器”的结构,那么虚拟细胞就是在计算机中构建出整个“战场”的数字孪生体(Digital Twin)。

传统的 AI 制药主要解决“锁与钥匙”(靶点与分子结构)的问题,而虚拟细胞解决的是“药物进入细胞后会发生什么”的全局系统性问题。

什么是 AI 虚拟细胞?

AI 虚拟细胞是一个基于多尺度、多模态大规模神经网络的生命模拟器。它通过整合单细胞测序、蛋白质组学、空间转录组学等海量生物数据,在计算机中高保真地还原细胞在不同生理或病理状态下的行为。

传统的生物学研究依赖于大量的湿实验(Wet Lab),而虚拟细胞就像是生命科学的“全息沙盘”,让科学家能够通过“干实验”(Dry Lab)在毫秒级的时间尺度上模拟细胞对药物刺激的动态响应。

虚拟细胞如何重塑 AI 制药?
在药物研发的传统流程中,从发现分子到最终上市,面临着极其高昂的失败率(尤其是进入临床后的有效性和毒性问题)。虚拟细胞的引入,正在从以下三个核心维度彻底改写制药范式:

1. 从“单靶点”走向“全局网络机制”
传统的药物设计通常针对某一个特定靶点(如激活或抑制某个酶)。然而,细胞内部的信号传导和代谢网络是极其错综复杂的,单一靶点的改变往往会引发意想不到的补偿通路,导致药物失效或产生严重毒副作用。

虚拟细胞的优势: 它能够从分子、细胞器、单个细胞甚至多细胞组织的全局物理尺度出发,预测药物在复杂生物网络中的级联反应。例如,通过模拟药物对细胞周期调控的影响,准确率已能达到极高水平(如 2024 年《Cell》论文中提及的相关调控模拟准确率可达 98.7%)。

2. 机制预测的“白盒化”:解决 AI 的黑盒难题
过去很多深度学习模型虽然能预测某个分子是否有效,但无法解释“为什么有效”,这让药企和监管机构难以完全信任。

最新突破: 国内外顶尖团队(如上海交通大学郑双佳教授团队开发的 VCWorld 系统,以及斯坦福、哥伦比亚大学等联合团队的生成式框架 Squidiff)正致力于打造“白盒”虚拟细胞模型。它们通过大语言模型与生物知识图谱混合增强的方式,不仅能预测抗癌药对靶标的影响,还能检索推理出清晰的结论和分子机制解释,推理结果与真实的湿实验高度一致。

3. 高通量“虚拟扰动实验”替代动物实验
在实际研发中,做一次基因敲除、加入一种新药或者改变培养条件,都需要消耗大量的生化试剂和时间。

虚拟孪生: 虚拟细胞具备强大的“涌现能力”(Emergence capabilities)和泛化能力。科学家可以通过“虚拟仪器”在电脑中直接对细胞进行数百万次“虚拟扰动(Perturbation)”,例如预测未知的炎症状态、干细胞在不同条件下的分化路径,或者肿瘤细胞如何产生耐药性。这能帮助药企在真正进入临床前,过滤掉 80% 以上有潜在毒性或无效的化合物,大幅削减对动物实验的依赖。

构建 AI 虚拟细胞的底层技术支撑

要实现如此复杂的数字化生命,当前的科研界普遍采用 “3 + 1” 驱动模式:

先验知识 (生物学定律/文献) ──┐
静态结构 (高精蛋白质/细胞结构) ┼─>【AI基础模型 (如扩散模型/Transformer)】 ─> 闭环主动学习 (数据自动迭代)
动态状态 (多组学实时表达数据) ──┘
三大数据支柱:

先验知识: 已知的生物学通路、生化反应方程和代谢网络定律。

静态结构: 蛋白质三维结构、细胞器空间分布的冷冻电镜数据。

动态状态: 单细胞动态转录组、实时代谢物浓度等时序数据。

闭环主动学习(Active Learning): AI 预测出某种细胞行为 -> 引导机器人或实验室进行精准的湿实验验证 -> 实验数据反哺并修正 AI 模型,形成自我进化的闭环。

挑战与未来展望

尽管前景广阔,但虚拟细胞在 AI 制药中的全面落地仍面临两大门槛:

数据的跨模态整合: 细胞内部的空间分辨率和时间跨度极大(从飞秒级的分子碰撞到数天甚至数年的细胞分化与衰老),如何让同一个 AI 模型同时理解如此复杂的时空多尺度数据是极大的技术挑战。

开放科学与数据壁垒: 2024 年底,斯坦福大学、基因泰克等全球顶尖机构联合在《Cell》发文呼吁,构建真正的 AI 虚拟细胞需要全球学术界、工业界和非营利组织将所得模型和多组学数据毫无保留地开放共享,打破各大药企和科研所的“数据孤岛”。

随着技术的演进,预计到 2030 年代,患者专属的“虚拟细胞库”和“数字人”将实现商业化,届时药物研发将不再是“神农尝百草”式的筛选,而是演变为类似飞机制造前的“风洞模拟演练”——在软件中完成设计与验证,直接走向终点。

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