揭秘成都造全球首列氫能源市域列車的“氫心臟”

2022年12月28日，全球首列氫能源市域列車在成都新津正式下線。該輛列車的動力系統——氫燃料電池，就誕生在成都。那么，它長啥樣兒？又有著怎樣的誕生故事呢？本報記者到全國最大的軌道交通用氫能及燃料電池研發和測試中心進行了獨家采訪。

↑全球首列氫能源市域列車在成都新津正式下線（圖據中車長客股份公司）

從1.0到3.0  功率不斷做加法“體重”不斷做減法

當天亮相的列車，看上去與普通的列車相差無幾，但因為擁有氫能動力系統，因而成為了全球首列氫能源市域列車。那氫能動力系統是什么樣子的？又“隱身”在列車的哪里呢？

↑全國最大的軌道交通用氫能及燃料電池測試中心

在位于新都區高新技術產業園區的全國最大的軌道交通用氫能及燃料電池測試中心，記者看到了神秘的氫能動力系統——只見它四四方方，看上去像是一個方正的大箱子；而箱子里面，就裝著整個系統。“2022年12月28日亮相的全球首列氫能源市域列車，氫能動力系統都安裝在車輛頂部，不依賴復雜的地面供電系統和弓網系統。”該中心所在的四川榮創新能動力系統有限公司（以下簡稱榮創新能）副總經理楊春華向記者介紹道。

↑楊春華介紹此次列車使用的氫能動力系統

這是榮創新能研制的第三代氫能動力系統。“我們從2008年在國內率先開展氫燃料電池在軌道交通中的應用研究，到今天為止，已經從1.0版本迭代到3.0版本，期間系統效率和功率不斷做加法，體積和重量不斷做減法。”該公司創始人、西南交大電氣工程學院院長、俄羅斯工程院外籍院士陳維榮告訴記者。目前，該公司擁有自主知識產權的產品可以以100千瓦和200千瓦為標準模塊，進行任意組合，“這個功率足以滿足軌道交通200公里的時速需求。”

“喝下”氧氣“吐出”水  氫能源列車環保指數滿格

就在2022年8月，德國宣告開啟“氫列車”時代——一批氫燃料電池列車進入客運服務。據報道，該客運服務試驗于2018年9月開始，持續了近兩年，當時只有兩輛列車。現在，該項目已正式開啟公共服務，并擴大到14輛列車。與成都此次亮相的市域列車不同，德國的氫能源列車屬于“大鐵”，即大干線鐵路，而且最高時速僅為140公里。

“在安全性上，國外運營多年的氫能源線路已經做了驗證，是完全毋庸擔心的。其他國家愿意使用氫能源車，也是基于它的環保性——運行時，由安裝在車輛頂部的儲氫瓶中的氫氣與空氣中的氧氣發生電化學反應產生電能，從而用于為列車提供動力。列車在行駛中不產生廢氣，反應產物僅為水。”陳維榮表示，氫能是一種清潔、零碳的可再生能源，是國家推進“雙碳”戰略落地的重要新型能源選擇。“氫能市域列車采用氫燃料電池和超級電容相結合的能源供應方式，替代原有接觸網供電方案，具備環保、零碳的特征。”據測算，一列時速160公里的氫能源市域動車，一天來回運行500公里，一年大概可以減少1萬多公斤二氧化碳的排放，減碳效果非常明顯。

“氫能源在軌道交通的應用，可以讓列車擺脫接觸網運行條件的束縛，我們業內叫‘剪辮子’。這樣的話，車輛就可以廣泛應用于現存的非電氣化線路區段，大幅提升市域車輛的應用范圍，同時避免了進行電氣化改造帶來的龐大基建投入和維護成本。”陳維榮表示。

多款氫能源車將“上新” 產業規模將達到上萬億級

“全球首列氫能源市域列車的研制成功，將引領市域交通綠色低碳發展新方向，帶動氫能源相關產業鏈的良性循環和創新發展。”成都市經濟和信息化局相關負責人表示。

除了在減碳上具有積極意義，從算經濟賬來看，根據測算，使用氫能源的軌道交通線路，一次性建設成本和全壽命周期運營成本比傳統軌道交通的成本低10%—20%，同時，建設周期短，運營維護更簡單。

“目前氫燃料電池已開始在乘用車、客車、物流車等領域推廣應用，但由于需要布局更多的加氫站，短期內難以大規模商業化。相比而言，軌道交通系統的線路相對固定，這就讓氫氣的運輸和儲存途徑更簡單。”在陳維榮看來，未來，氫能源列車會成為傳統軌道交通的重要補充，與此同時，市域動車、工程檢修車、有軌電車、貨運列車等，都適合使用氫能源。“由此產生的市場空間巨大，我們保守估計，由氫能源列車，包括氫能源的貨運、客運列車、工程作業車等，以及帶動的制氫、儲氫、運氫、加氫、氫燃料電池動力系統等相關領域，產業規模將達到上萬億級，所以現在很多國家都把它作為熱點和前沿來研發。”他表示，目前成都市積極推進產業建圈強鏈，氫能源軌道列車現在在成都已經有成熟的研發和生產制造能力，是產業鏈構建和發展的好機會。

↑榮創新能燃料電池系統生產線