全國(guó)首臺(tái)氫能機(jī)車(chē)運(yùn)行突破2萬(wàn)公里，軌道交通領(lǐng)域的綠色變革「加碼」

2022-12-07 來(lái)源：大同發(fā)布、中國(guó)工程院、中國(guó)氫能聯(lián)盟及網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)渠道瀏覽數(shù)：645

近日，中車(chē)大同公司研制的全國(guó)首臺(tái)氫燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車(chē)安全運(yùn)行突破20000公里，為“雙碳”目標(biāo)下軌道交通領(lǐng)域的綠色變革提供了有益探索和成功范例。這也是我國(guó)氫能源動(dòng)力裝備市場(chǎng)化運(yùn)用的又一階段性成果。

該氫燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車(chē)自2021年投運(yùn)試運(yùn)行以來(lái)，在錦白鐵路線(xiàn)上已安全運(yùn)行20384公里，承受了雨、雪、風(fēng)、霜的考驗(yàn)，也經(jīng)受了-30℃極低氣溫和32℃高溫的考驗(yàn)，累計(jì)完成調(diào)車(chē)作業(yè)7127鉤，完成機(jī)車(chē)牽引總重428萬(wàn)噸公里，總耗電15.29萬(wàn)千瓦時(shí)，節(jié)省燃油消耗約110噸，減少碳排放約350噸。

氫能作為構(gòu)建以清潔能源為主的綜合能源供給系統(tǒng)的重要載體，已被應(yīng)用于交通體系之中，并且不斷發(fā)展。目前，氫能汽車(chē)、卡車(chē)和公交車(chē)已逐步進(jìn)入商用化階段，氫能列車(chē)也逐步投入運(yùn)營(yíng)。由于沒(méi)有任何污染物的排放，也不用重新架設(shè)取電網(wǎng)，相較傳統(tǒng)燃油和電力機(jī)車(chē)，氫燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車(chē)在地鐵、隧道、礦區(qū)等環(huán)境下使用優(yōu)勢(shì)更加明顯，應(yīng)用和維護(hù)成本也更低，應(yīng)用前景廣闊。

國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》提出，應(yīng)發(fā)揮氫能對(duì)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的支撐作用，深挖跨界應(yīng)用潛力，因地制宜引導(dǎo)多元應(yīng)用，推動(dòng)交通等用能終端的能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型和高耗能、高排放行業(yè)綠色發(fā)展；結(jié)合道路運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，重點(diǎn)推進(jìn)氫燃料電池中重型車(chē)輛應(yīng)用。

在國(guó)內(nèi)，北京、唐山、長(zhǎng)治、大連、濟(jì)南、濟(jì)寧、廣州、佛山、成都、內(nèi)江、青島等省市制定政策積極推進(jìn)氫能在軌道交通領(lǐng)域的裝備研究及示范應(yīng)用。其中大連明確到2023、2025、2035年氫燃料電池軌道交通車(chē)輛保有量分別達(dá)到5、10、30輛以上；青島鼓勵(lì)在新建軌道交通項(xiàng)目中試點(diǎn)燃料電池軌道列車(chē)，青島西海岸新區(qū)明確到2030年建成1條氫能軌道交通示范線(xiàn)；佛山提出在高明區(qū)建成全國(guó)領(lǐng)先的氫燃料電池有軌電車(chē)生產(chǎn)基地，預(yù)計(jì)到2021年、2025年和2030年，有軌電車(chē)數(shù)量分別達(dá)到5輛、10輛和15輛。

國(guó)際上，法國(guó)、蘇格蘭以及荷蘭部分地區(qū)的國(guó)家列車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)承諾在2035年前以清潔能源系統(tǒng)取代客運(yùn)和（或）貨運(yùn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。德國(guó)承諾在2038年前取締柴油列車(chē)，英國(guó)承諾在2040年前實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。與此同時(shí)，政策推動(dòng)綠色電力需求，而綠色電力（包括氫能發(fā)電）的需求，又將推動(dòng)氫能列車(chē)實(shí)現(xiàn)發(fā)展。氫能列車(chē)在由柴油列車(chē)占據(jù)主導(dǎo)地位的鐵路線(xiàn)上行駛的商業(yè)案例越來(lái)越引人注目。建造高架電氣化線(xiàn)路的技術(shù)難度大、成本高，而且這種鐵路線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)或地勢(shì)過(guò)于陡峭，所以由電池供電的發(fā)動(dòng)機(jī)不能滿(mǎn)足要求。由此，氫能列車(chē)對(duì)“綠氫”產(chǎn)生了需求，對(duì)它的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了反向推動(dòng)作用。

圖 | 在德國(guó)成功試運(yùn)營(yíng)18個(gè)月后，14輛氫能列車(chē)Coradia iLint于2022年3月正式在德國(guó)投入運(yùn)營(yíng)，未來(lái)幾年將在歐洲各地推出更多氫能列車(chē)。

在全新需求的推動(dòng)下，阿爾斯通公司先拔頭籌，在2016年對(duì)一個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整，制造了第一輛由氫燃料電池供能電力發(fā)動(dòng)機(jī)的Coradia iLints列車(chē)。同時(shí)為給氫能列車(chē)建造加氫設(shè)施，阿爾斯通公司先后與位于不同國(guó)家的石油與天然氣公司合作建造移動(dòng)加氫站。

此外，中國(guó)的氫動(dòng)力列車(chē)幾乎與世界同時(shí)“發(fā)車(chē)”。2016年4月，世界首列商用型燃料電池／超級(jí)電容混合動(dòng)力100％低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)在中車(chē)唐山公司下線(xiàn)。2019年，佛山高明氫燃料電池有軌電車(chē)就已正式投用。今年4月，由中國(guó)氫能聯(lián)盟理事長(zhǎng)單位國(guó)家能源集團(tuán)國(guó)華投資（氫能公司）蒙西公司建設(shè)的我國(guó)首個(gè)重載鐵路加氫科研示范站正式完工并具備加氫條件。該站將為國(guó)內(nèi)首臺(tái)大功率氫能源動(dòng)力調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)和國(guó)內(nèi)首臺(tái)以“氫燃料電池+鋰電動(dòng)力電池”為動(dòng)力的“零排放”接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)保障氫能供應(yīng)。5月，由中國(guó)氫能聯(lián)盟副理事長(zhǎng)單位中國(guó)中車(chē)集團(tuán)有限公司自主研制的氫燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車(chē)在內(nèi)蒙古赤峰市大板東機(jī)務(wù)段運(yùn)行考核公里數(shù)突破1萬(wàn)公里。10月29日，由國(guó)家電力投資集團(tuán)公司內(nèi)蒙古公司、中國(guó)氫能聯(lián)盟副理事長(zhǎng)單位中國(guó)中車(chē)集團(tuán)有限公司大同公司、國(guó)家電力投資集團(tuán)公司氫能公司以戰(zhàn)略合作的形式共同推動(dòng)的完全國(guó)產(chǎn)化氫燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車(chē)從國(guó)家電投錦州—白音華鐵路大板東站成功駛出，實(shí)現(xiàn)上線(xiàn)試運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)軌道交通裝備在新能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了由產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到實(shí)踐應(yīng)用的重大跨越。

在國(guó)外，日本最大的客運(yùn)鐵路公司東日本鐵路公司（JR East）于2019年公布了測(cè)試燃料電池列車(chē)的計(jì)劃。法國(guó)國(guó)家鐵路公司（SNCF）也公布，法國(guó)將加入氫能列車(chē)革命。斯塔德勒公司（Stadler US）與加州圣貝納迪諾縣運(yùn)輸管理局（SBCTA）也將零排放客運(yùn)鐵路技術(shù)引入美國(guó)，宣告著美國(guó)首輛商用氫動(dòng)力客運(yùn)火車(chē)（Flirt H2）項(xiàng)目正式啟動(dòng)。2022年，由中國(guó)氫能聯(lián)盟理事單位德國(guó)林德集團(tuán)提供加氫系統(tǒng)、阿爾斯通公司打造的世界上第一列100%氫動(dòng)力列車(chē)Coradia iLint在德國(guó)下薩克森州布雷梅爾弗爾德正式投入客運(yùn)服務(wù)。

圖 | 加拿大Ballard Power Systems公司與中國(guó)中車(chē)（CRRC）青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司合作開(kāi)發(fā)的有軌氫能列車(chē)目前正在中國(guó)唐山市和佛山市運(yùn)行。

在氫能列車(chē)發(fā)展的背后，是全球能源變革的縮影。氫能及燃料電池技術(shù)作為柴油的替代，以減緩溫室效應(yīng)、提高能源利用率、削減列車(chē)運(yùn)行能耗為目的，逐步在鐵路運(yùn)輸中嶄露頭角。氫能列車(chē)的研發(fā)和商運(yùn)的軌跡背后，是能源變革的縮影。未來(lái)，氫燃料電池列車(chē)項(xiàng)目將致力于克服成本、融資、氫的監(jiān)管和跨部門(mén)協(xié)作等挑戰(zhàn)，并進(jìn)一步降低成本，延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)里程，完善基礎(chǔ)設(shè)施和法律問(wèn)題。

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