国内首列时速160公里氢能源市域动车月底亮相，氢能列车发展的背后是什么？

 

根据陈维荣院士团队的测算，一列时速160公里的氢能源市域动车，一天来回跑500公里，一年大概可以减少1万多公斤二氧化碳的排放，减碳效果非常明显。陈维荣院士介绍，氢能源列车是轨道交通领域实现“双碳”目标的一个重要手段。

 

除此之外，以氢燃料电池为动力的有轨电车、城市轻轨、调车机车等新型供电制式轨道车辆，具有清洁环保、续航里程长、建设周期短、不依赖复杂的地面供电系统和弓网系统等优点，已成为轨道交通绿色低碳化发展的重要方向。

 

近年来，氢能源一直都是全球能源界关注的重点，其中氢燃料电池的应用与研发也是许多科研工作者技术攻关的重要领域。氢能作为构建以清洁能源为主的综合能源供给系统的重要载体，已被应用于交通体系之中，并且不断发展。目前，氢燃料电池已开始在乘用车、客车、物流车等当中进行推广应用，而氢能源列车也会在不久的将来成为传统轨道交通的重要补充。

 

“一提到氢能源应用，可能大家想到的是公路交通，比如轿车、大巴车等等，但实际上铁路同样面临巨大的节能减排压力，以去年为例，全系统机车拥有量为21,000多台，但其中内燃机有7600多台，占比超过了1/3，所以铁路交通也迫切需要新能源的应用。 ”西南交通大学电气工程学院院长、俄罗斯工程院外籍院士陈维荣表示。

 

事实上，如今在全球向低碳、绿色转型的大背景下，世界各国都在进行积极探索，利用氢燃料实现“零排放、无污染”，氢能在轨道交通上的应用也一直在推进探索中。

 

阿尔斯通氢能列车Coradia iLint，图源阿尔斯通

 

在国外，2016年世界上第一列由氢燃料电池驱动的客运列车阿尔斯通氢能列车Coradia iLint首次在柏林展Innotrans亮相。日本最大的客运铁路公司东日本铁路公司(JR East)于2019年公布了测试燃料电池列车的计划。法国国家铁路公司(SNCF)也公布，法国将加入氢能列车革命。斯塔德勒公司(Stadler US)与加州圣贝纳迪诺县运输管理局(SBCTA)也将零排放客运铁路技术引入美国，宣告着美国首辆商用氢动力客运火车(Flirt H2)项目正式启动。

 

今年5月，阿尔斯通与全球最大的氢气生产商美国AP公司签署了一份谅解备忘录，双方将合作在捷克引进氢能列车，包括在捷克建设相关的基础设施。

 

8月，德国首条运行氢能列车的铁路线路正式启用。列车使用纯氢气作为燃料，从环境空气中收集氧气，再利用燃料电池将这两种气体转化为电能，行驶时只产生蒸汽和冷凝水，且噪音很低。

 

据线路设计公司介绍，这种列车的续航能力为1000公里，最高时速可达140公里，1公斤氢气能替代约4.5升的柴油，能明显减少对环境的影响。“零排放交通是可持续发展的重要目标之一，这种氢能列车体现了绿色交通与先进技术的结合。”相关人员表示。

 

应用氢燃料电池技术的iLint列车，图源新能源驿站

 

在国内，氢动力列车也在持续发展中。

 

政策上，今年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发的《氢能中长期规划(2021-2035年)》提出，应发挥氢能对碳达峰、碳中和目标的支撑作用，深挖跨界应用潜力，因地制宜引导多元应用，推动交通等用能终端的能源消费转型和高耗能、高排放行业绿色发展;结合道路运输行业发展特点，重点推进氢燃料电池中重型车辆应用。

 

此外，北京、唐山、长治、大连、济南、济宁、广州、佛山、成都、内江、青岛等省市制定政策积极推进氢能在轨道交通领域的装备研究及示范应用。其中大连明确到2023、2025、2035年氢燃料电池轨道交通车辆保有量分别达到5、10、30辆以上;青岛鼓励在新建轨道交通项目中试点燃料电池轨道列车，青岛西海岸新区明确到2030年建成1条氢能轨道交通示范线;佛山提出在高明区建成全国领先的氢燃料电池有轨电车生产基地，预计到2021年、2025年和2030年，有轨电车数量分别达到5辆、10辆和15辆。

 

在具体应用方面，中国的氢动力列车几乎与世界同时“发车”。2016年4月，世界首列商用型燃料电池/超级电容混合动力100%低地板现代有轨电车在中车唐山公司下线。2019年，佛山高明氢燃料电池有轨电车就已正式投用。

 

今年4月，由国家能源集团国华投资(氢能公司)蒙西公司建设的我国首个重载铁路加氢科研示范站正式完工并具备加氢条件。该站将为国内首台大功率氢能源动力调车机车和国内首台以“氢燃料电池+锂电动力电池”为动力的“零排放”接触网作业车保障氢能供应。

 

5月，由中国中车集团有限公司自主研制的氢燃料电池混合动力机车在内蒙古赤峰市大板东机务段运行考核公里数突破1万公里。

 

9月16日，江苏兴邦能源科技有限公司与中车集团旗下江苏中城交通装备有限公司共同签署了《战略合作协议》，计划携手打造江苏第一列氢燃料电池超级虚拟轨道列车。

 

全国首台氢能机车在国家电投锦白铁路试运行，图源新华社

 

10月29日，由国家电力投资集团公司内蒙古公司、中国中车集团有限公司大同公司、国家电力投资集团公司氢能公司以战略合作的形式共同推动的完全国产化氢燃料电池混合动力机车从国家电投锦州—白音华铁路大板东站成功驶出，实现上线试运行，标志着我国轨道交通装备在新能源领域实现了由产品开发到实践应用的重大跨越。

 

12月初，中车大同公司研制的全国首台氢燃料电池混合动力机车安全运行突破20000公里，为“双碳”目标下轨道交通领域的绿色变革提供了有益探索和成功范例。这也是我国氢能源动力装备市场化运用的又一阶段性成果。

 

在氢能列车发展的背后，是全球能源变革的缩影。 氢能及燃料电池技术作为柴油的替代，以减缓温室效应、提高能源利用率、削减列车运行能耗为目的，逐步在铁路运输中崭露头角。氢能列车的研发和商运的轨迹背后，是能源变革的缩影。未来，氢燃料电池列车项目将致力于克服成本、融资、氢的监管和跨部门协作等挑战，并进一步降低成本，延长运营里程，完善基础设施和法律问题。