國內首列時速160公里氫能源市域動車月底亮相，氫能列車發展的背后是什么？

 

根據陳維榮院士團隊的測算，一列時速160公里的氫能源市域動車，一天來回跑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。陳維榮院士介紹，氫能源列車是軌道交通領域實現“雙碳”目標的一個重要手段。

 

除此之外，以氫燃料電池為動力的有軌電車、城市輕軌、調車機車等新型供電制式軌道車輛，具有清潔環保、續航里程長、建設周期短、不依賴復雜的地面供電系統和弓網系統等優點，已成為軌道交通綠色低碳化發展的重要方向。

 

近年來，氫能源一直都是全球能源界關注的重點，其中氫燃料電池的應用與研發也是許多科研工作者技術攻關的重要領域。氫能作為構建以清潔能源為主的綜合能源供給系統的重要載體，已被應用于交通體系之中，并且不斷發展。目前，氫燃料電池已開始在乘用車、客車、物流車等當中進行推廣應用，而氫能源列車也會在不久的將來成為傳統軌道交通的重要補充。

 

“一提到氫能源應用，可能大家想到的是公路交通，比如轎車、大巴車等等，但實際上鐵路同樣面臨巨大的節能減排壓力，以去年為例，全系統機車擁有量為21,000多臺，但其中內燃機有7600多臺，占比超過了1/3，所以鐵路交通也迫切需要新能源的應用。 ”西南交通大學電氣工程學院院長、俄羅斯工程院外籍院士陳維榮表示。

 

事實上，如今在全球向低碳、綠色轉型的大背景下，世界各國都在進行積極探索，利用氫燃料實現“零排放、無污染”，氫能在軌道交通上的應用也一直在推進探索中。

 

阿爾斯通氫能列車Coradia iLint，圖源阿爾斯通

 

在國外，2016年世界上第一列由氫燃料電池驅動的客運列車阿爾斯通氫能列車Coradia iLint首次在柏林展Innotrans亮相。日本最大的客運鐵路公司東日本鐵路公司(JR East)于2019年公布了測試燃料電池列車的計劃。法國國家鐵路公司(SNCF)也公布，法國將加入氫能列車革命。斯塔德勒公司(Stadler US)與加州圣貝納迪諾縣運輸管理局(SBCTA)也將零排放客運鐵路技術引入美國，宣告著美國首輛商用氫動力客運火車(Flirt H2)項目正式啟動。

 

今年5月，阿爾斯通與全球最大的氫氣生產商美國AP公司簽署了一份諒解備忘錄，雙方將合作在捷克引進氫能列車，包括在捷克建設相關的基礎設施。

 

8月，德國首條運行氫能列車的鐵路線路正式啟用。列車使用純氫氣作為燃料，從環境空氣中收集氧氣，再利用燃料電池將這兩種氣體轉化為電能，行駛時只產生蒸汽和冷凝水，且噪音很低。

 

據線路設計公司介紹，這種列車的續航能力為1000公里，最高時速可達140公里，1公斤氫氣能替代約4.5升的柴油，能明顯減少對環境的影響。“零排放交通是可持續發展的重要目標之一，這種氫能列車體現了綠色交通與先進技術的結合。”相關人員表示。

 

應用氫燃料電池技術的iLint列車，圖源新能源驛站

 

在國內，氫動力列車也在持續發展中。

 

政策上，今年3月，國家發展改革委、國家能源局聯合印發的《氫能中長期規劃(2021-2035年)》提出，應發揮氫能對碳達峰、碳中和目標的支撐作用，深挖跨界應用潛力，因地制宜引導多元應用，推動交通等用能終端的能源消費轉型和高耗能、高排放行業綠色發展;結合道路運輸行業發展特點，重點推進氫燃料電池中重型車輛應用。

 

此外，北京、唐山、長治、大連、濟南、濟寧、廣州、佛山、成都、內江、青島等省市制定政策積極推進氫能在軌道交通領域的裝備研究及示范應用。其中大連明確到2023、2025、2035年氫燃料電池軌道交通車輛保有量分別達到5、10、30輛以上;青島鼓勵在新建軌道交通項目中試點燃料電池軌道列車，青島西海岸新區明確到2030年建成1條氫能軌道交通示范線;佛山提出在高明區建成全國領先的氫燃料電池有軌電車生產基地，預計到2021年、2025年和2030年，有軌電車數量分別達到5輛、10輛和15輛。

 

在具體應用方面，中國的氫動力列車幾乎與世界同時“發車”。2016年4月，世界首列商用型燃料電池/超級電容混合動力100%低地板現代有軌電車在中車唐山公司下線。2019年，佛山高明氫燃料電池有軌電車就已正式投用。

 

今年4月，由國家能源集團國華投資(氫能公司)蒙西公司建設的我國首個重載鐵路加氫科研示范站正式完工并具備加氫條件。該站將為國內首臺大功率氫能源動力調車機車和國內首臺以“氫燃料電池+鋰電動力電池”為動力的“零排放”接觸網作業車保障氫能供應。

 

5月，由中國中車集團有限公司自主研制的氫燃料電池混合動力機車在內蒙古赤峰市大板東機務段運行考核公里數突破1萬公里。

 

9月16日，江蘇興邦能源科技有限公司與中車集團旗下江蘇中城交通裝備有限公司共同簽署了《戰略合作協議》，計劃攜手打造江蘇第一列氫燃料電池超級虛擬軌道列車。

 

全國首臺氫能機車在國家電投錦白鐵路試運行，圖源新華社

 

10月29日，由國家電力投資集團公司內蒙古公司、中國中車集團有限公司大同公司、國家電力投資集團公司氫能公司以戰略合作的形式共同推動的完全國產化氫燃料電池混合動力機車從國家電投錦州—白音華鐵路大板東站成功駛出，實現上線試運行，標志著我國軌道交通裝備在新能源領域實現了由產品開發到實踐應用的重大跨越。

 

12月初，中車大同公司研制的全國首臺氫燃料電池混合動力機車安全運行突破20000公里，為“雙碳”目標下軌道交通領域的綠色變革提供了有益探索和成功范例。這也是我國氫能源動力裝備市場化運用的又一階段性成果。

 

在氫能列車發展的背后，是全球能源變革的縮影。 氫能及燃料電池技術作為柴油的替代，以減緩溫室效應、提高能源利用率、削減列車運行能耗為目的，逐步在鐵路運輸中嶄露頭角。氫能列車的研發和商運的軌跡背后，是能源變革的縮影。未來，氫燃料電池列車項目將致力于克服成本、融資、氫的監管和跨部門協作等挑戰，并進一步降低成本，延長運營里程，完善基礎設施和法律問題。