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(dòng)力系統(tǒng)——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(bào)記者到全國最大的軌道交通用氫能及燃料電池研發(fā)和測試中心進(jìn)行了獨(dú)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(jù)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(dāng)天亮相的列車，看上去與普通的列車相差無幾，但因?yàn)閾碛袣淠軇?dòng)力系統(tǒng)，因而成為了全球首列氫能源市域列車。那氫能動(dòng)力系統(tǒng)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(qū)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)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(dòng)力系統(tǒng)——只見它四四方方，看上去像是一個(gè)方正的大箱子；而箱子里面，就裝著整個(gè)系統(tǒng)。“2022年12月28日亮相的全球首列氫能源市域列車，氫能動(dòng)力系統(tǒng)都安裝在車輛頂部，不依賴復(fù)雜的地面供電系統(tǒng)和弓網(wǎng)系統(tǒng)。”該中心所在的四川榮創(chuàng)新能動(dòng)力系統(tǒng)有限公司（以下簡稱榮創(chuàng)新能）副總經(jīng)理?xiàng)畲喝A向記者介紹道。

↑楊春華介紹此次列車使用的氫能動(dòng)力系統(tǒng)

這是榮創(chuàng)新能研制的第三代氫能動(dòng)力系統(tǒng)。“我們從2008年在國內(nèi)率先開展氫燃料電池在軌道交通中的應(yīng)用研究，到今天為止，已經(jīng)從1.0版本迭代到3.0版本，期間系統(tǒng)效率和功率不斷做加法，體積和重量不斷做減法。”該公司創(chuàng)始人、西南交大電氣工程學(xué)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(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品可以以100千瓦和200千瓦為標(biāo)準(zhǔn)模塊，進(jìn)行任意組合，“這個(gè)功率足以滿足軌道交通200公里的時(shí)速需求。”

“喝下”氧氣“吐出”水  氫能源列車環(huán)保指數(shù)滿格

就在2022年8月，德國宣告開啟“氫列車”時(shí)代——一批氫燃料電池列車進(jìn)入客運(yùn)服務(wù)。據(jù)報(bào)道，該客運(yùn)服務(wù)試驗(yàn)于2018年9月開始，持續(xù)了近兩年，當(dāng)時(shí)只有兩輛列車。現(xiàn)在，該項(xiàng)目已正式開啟公共服務(wù)，并擴(kuò)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(shí)速僅為140公里。

“在安全性上，國外運(yùn)營多年的氫能源線路已經(jīng)做了驗(yàn)證，是完全毋庸擔(dān)心的。其他國家愿意使用氫能源車，也是基于它的環(huán)保性——運(yùn)行時(shí)，由安裝在車輛頂部的儲(chǔ)氫瓶中的氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，從而用于為列車提供動(dòng)力。列車在行駛中不產(chǎn)生廢氣，反應(yīng)產(chǎn)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(jìn)“雙碳”戰(zhàn)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(jí)電容相結(jié)合的能源供應(yīng)方式，替代原有接觸網(wǎng)供電方案，具備環(huán)保、零碳的特征。”據(jù)測算，一列時(shí)速160公里的氫能源市域動(dòng)車，一天來回運(yùn)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(yīng)用，可以讓列車擺脫接觸網(wǎng)運(yùn)行條件的束縛，我們業(yè)內(nèi)叫‘剪辮子’。這樣的話，車輛就可以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)存的非電氣化線路區(qū)段，大幅提升市域車輛的應(yīng)用范圍，同時(shí)避免了進(jìn)行電氣化改造帶來的龐大基建投入和維護(hù)成本。”陳維榮表示。

多款氫能源車將“上新” 產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到上萬億級(jí)

“全球首列氫能源市域列車的研制成功，將引領(lǐng)市域交通綠色低碳發(fā)展新方向，帶動(dòng)氫能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的良性循環(huán)和創(chuàng)新發(fā)展。”成都市經(jīng)濟(jì)和信息化局相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

除了在減碳上具有積極意義，從算經(jīng)濟(jì)賬來看，根據(jù)測算，使用氫能源的軌道交通線路，一次性建設(shè)成本和全壽命周期運(yùn)營成本比傳統(tǒng)軌道交通的成本低10%—20%，同時(shí)，建設(shè)周期短，運(yùn)營維護(hù)更簡單。

“目前氫燃料電池已開始在乘用車、客車、物流車等領(lǐng)域推廣應(yīng)用，但由于需要布局更多的加氫站，短期內(nèi)難以大規(guī)模商業(yè)化。相比而言，軌道交通系統(tǒng)的線路相對(duì)固定，這就讓氫氣的運(yùn)輸和儲(chǔ)存途徑更簡單。”在陳維榮看來，未來，氫能源列車會(huì)成為傳統(tǒng)軌道交通的重要補(bǔ)充，與此同時(shí)，市域動(dòng)車、工程檢修車、有軌電車、貨運(yùn)列車等，都適合使用氫能源。“由此產(chǎn)生的市場空間巨大，我們保守估計(jì)，由氫能源列車，包括氫能源的貨運(yùn)、客運(yùn)列車、工程作業(yè)車等，以及帶動(dòng)的制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫、氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)等相關(guān)領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到上萬億級(jí)，所以現(xiàn)在很多國家都把它作為熱點(diǎn)和前沿來研發(fā)。”他表示，目前成都市積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)建圈強(qiáng)鏈，氫能源軌道列車現(xiàn)在在成都已經(jīng)有成熟的研發(fā)和生產(chǎn)制造能力，是產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建和發(fā)展的好機(jī)會(huì)。

↑榮創(chuàng)新能燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)線