“山西造”中国首台氢能机车上线

 

　　氢能作为绿色、高效、可持续的新能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。中车大同公司积极探索将氢能应用于轨道交通装备事业，于2021年2月研制开发出首台氢燃料电池混合动力机车，并在国内氢能机车研制领域，从核心动力到主要零配件首次全部实现国产化。

 

　　氢能机车项目由国家电投内蒙古公司、氢能公司和中车大同公司以战略合作的形式共同推动。该机车由中车大同公司研制，以国家电投氢能公司研制的“氢腾”燃料电池为核心动力，通过央企间的强强联合，使氢能机车制造从核心动力到主要零配件首次全部实现国产化。国家电投内蒙古公司依托自有铁路率先投入应用，实现从国产研发到应用的全闭环。

 

　　锦白铁路位于内蒙古赤峰市，线路全长627公里，分别连接霍白、锡乌、集通、京通等铁路干线，是蒙煤东运出海的重要运输通道。此次运行的氢燃料电池混合动力机车将服务锦白铁路调车、取送车等作业运输，并且机车输入能源为氢气，排放物为水，可实现零污染、零排放，在绿色环保方面有较突出优势。

 

　　据测算，相较内燃机车，氢燃料电池混合动力机车每万吨公里减少碳排放约80千克，全部锦白铁路干线使用该型机车后，每年可减少碳排放量约9.6万吨，相当于种植600多万棵树，为碳达峰、碳中和目标作出积极贡献，也为全球轨道交通装备创新打造了清洁能源的新标杆。

 

　　中车大同公司与国家电投集团内蒙古公司、国家电投集团氢能科技发展有限公司等还将共同打造全国首个氢能机车示范项目，加快合作开发可供干线运用的大功率氢能机车，不断提升氢能轨道交通装备的产业链专业化研发制造水平。

 

　　氢燃料电池混合动力机车于2020年立项，被列为山西省和中国中车重大科研专项，机车设计时速达到80公里，持续功率700千瓦，满载氢气可单机连续运行24.5小时，平直道最大牵引载重超过5000吨。在不用改变任何铁路基础线路条件下，机车可在各类机务段、车辆段、编组站以及大型工厂、矿山、港口等场所执行运转、调车、救援等多用途的任务。由于没有任何污染物的排放，也不用重新架设取电网，相较传统燃油和电力机车，氢燃料电池混合动力机车在相对密闭的地铁、隧道、矿山等环境下使用优势更加明显，应用和维护成本也更低。

 

　　通过试验运行数据显示，氢燃料电池混合动力机车氢燃料电池的能量转换效率大幅高于传统的内燃机组，同时机车在制动时可以吸收回馈能量，通过制定合理的能量管理策略，完全能够实现最优的能量输出。由于氢燃料电池混合动力机车整车采用了模块化设计，包括司机室在内的全部设备都实现了模块化安装，这也使氢燃料混合动力机车能够依据客户的实际需求和应用条件，进行不同功率等级和传统+新能源等不同动力方式的灵活搭配，产业化应用前景十分广阔。

 

　　湖北

 

　　氢能机车将在湖北轨道交通领域得到应用，市民有望坐上“氢能火车”。

 

　　2021年4月，三环集团、湖北省铁路建设投资集团、氢阳新能源、中国民生信托、金凰实业集团等制造、研发、金融机构在武汉签约，将率先在国内推动氢能源在交通领域里的运用和推广。

 

　　早在2018年6月，三环集团曾就联手氢阳能源、金凰实业，联合研制出世界首台常温常压液体有机储氢燃料电池物流车——“氢卡”。

 

　　据介绍，签约各方将推进新能源汽车、火车机车氢燃料电池动力装置的研制，加快基于“液体有机储氢技术”的燃料电池在汽车、轨道交通、船舶、无人机和分布式储能领域大规模商用，加快氢动力汽车的市场化进程，推进推动湖北新能源发展，打造中国区域氢动力轨道交通示范工程。

 

　　湖北省国资委相关负责人介绍，湖北是工业大省、交通大省，却不是能源大省，氢能在轨道交通领域应用，将推进湖北成为国内氢能产业高地，打造“一芯两带三区”的动能之心，并推动长江经济带生态保护、绿色发展。

 

　　台湾

 

　　在政府推动氢能及燃料电池相关研究补助计划下，氢能燃料电池机车首次道路实证。这不仅是台湾在推动新能源科技的重大里程碑，也是全球第一件政府补助氢能燃料电池机车标准确证计划，意义重大。经济部标准检验局曾委托台湾经济研究院进行30辆燃料电池机车、12万公里的远端监控，效果良好，证实这项便利、不用充电的燃料电池机车，将是台湾未来10年唯一可以在全世界立足的先进技术。亚太燃料电池公司日前安排80部燃料电池机车在垦丁奔驰，进行全世界第一个燃料电池机车示范。其中的氢气罐在垦丁的加油站、机车行、便利商店都可以更换。

 

　　四川

 

　　2021年2月，由西南交大与中车大同联合研制的中国首台氢燃料电池混合动力机车在中车大同电力机车有限公司成功下线，这标志着我国氢能轨道交通技术取得关键突破。而这项关键技术的成功研发正是成都市新都区与西南交通大学合作引入的四川荣创新能动力系统有限公司制造。

 

　　我国首台氢燃料电池混合动力机车设计时速每小时80公里，满载氢气可单机连续运行24.5小时，平直道最大牵引载重超过5000吨，在不用改变任何铁路基础线路条件下，可在各类机务段、车辆段、编组站以及大型工厂、矿山、港口等场所执行运转、调车、救援等多用途任务。而运行整个机车的发动机仅仅只有不到2立方米。

 

　　四川荣创新能动力系统有限公司已形成年产1000套轨道交通用燃料电池动力系统，3000套公路交通用燃料电池动力系统和1000套分布式燃料电池发电系统的生产能力。在未来，四川荣创新能动力系统有限公司还将进一步加大技术投入，开发包括氢能源有轨电车、氢能源3D动车组在内的更有市场竞争力的领先车型，将公司核心技术带到更为广阔的市场。

 

　　广东

 

　　国内首条氢能轨道交通项目——佛山高明低地板有轨电车将按运营时刻表试运行。该车的牵引、辅助等核心子系统，由株洲中车时代电气股份有限公司提供。

 

　　这款车型为三模块铰接低地板有轨电车，车顶安装有储氢瓶，加注一次氢气可持续行驶100千米，整个过程唯一的产物是水。

 

　　中车株洲时代电气公司提供了该车的牵引、辅助等核心子系统，采用高集成度、小型化、轻量化程度方案，满足列车车顶因安装储氢瓶导致车顶设备安装空间狭小的要求。

 

　　其中，牵引系统采用先进的全独立轮轮边永磁直驱驱动系统以实现100%低地板技术。整个电气牵引系统采用全新的能量分配及功率匹配控制策略，实现氢能的最优利用。

 

　　随着这条交通线路正式与公众见面，也标志着国内轨道交通迈入氢能时代。该项目的实施，对于中车株洲时代电气公司低地板有轨电车牵引系统的技术推广及市场开拓，起到积极意义

 

　　全球首辆氢动力列车

 

　　2018年9月17日，欧洲（法国）铁路制造商阿尔斯通宣布世界上第一辆氢动力列车正式进入客运服务并准备进行批量生产。世界上第一辆氢动力列车已经问世，但绝不可能是最后一列。

 

　　利用氢燃料电池为车辆提供动力是更绿色环保的方式，但与之对应的却是高昂的成本。2018年9月17日，欧洲（法国）铁路制造商阿尔斯通（Alstom）宣布世界上第一辆氢动力列车正式进入客运服务并准备进行批量生产。德国乘客登上了世界上第一辆氢动力列车，两种型号的低噪音、零排放列车将进入德国下萨克森州的商业运输系统，这预示着无排放铁路运输的新纪元已然开启！

 

　　青岛市轨道交通产业招商合作推介会举行“甲醇氢能”助力绿色出行新生态

 

　　2022年1月20日，“青岛市轨道交通产业招商合作推介会暨高峰论坛”在青岛国际会议中心举行。会上，青岛地铁同31家企业签订了30份合作框架协议，其中，太阳氢能与青铁产投公司签订了产业合作框架协议，双方将在氢能设备产业制造领域开展深度合作。

 

　　“聚力轨道产业、共建地铁名城”

 

　　青岛市人民政府副市长张军指出，青岛地铁规划到2025年，轨道交通装备产业链产值规模力争突破1500亿元，带动轨道交通产业全产业集群产值突破2000亿元。着眼远期发展，到2035年，全市轨道交通装备产业集群产值规模力争达到2500亿元，带动轨道交通全产业集群产值突破5000亿元。

 

　　目前，青岛地铁已经研究梳理出包括传统土建、设备以及新兴领域（例如“四新”技术、绿色能源、云平台）等在内的36大类146个开放场景，将在全面可研和评估的基础上，陆续向市场开放。今年起，青岛地铁将与高水平科研院所、研发团队、科技企业合作进行技术创新。以加快智慧地铁建设为例，以15号线为试点，青岛地铁与中车集团合作，联合研发基于全生命周期的一流智慧城轨系统。全力加快推进6号线TACS项目招标，实现工程应用，为后续向其他城市推介创造有利条件，尽快抢占市场。

 

　　地铁建设三年攻坚行动，让青岛轨道交通产业迎来了加速发展的窗口期。“十四五”期间，地铁建设将衍生出千亿级的市场场景。作为我市轨道交通产业发展的“双龙头”企业之一，青岛地铁集团拥有足够广阔的市场空间，能够为企业提供充足的产业投资和市场参与机会。在这一窗口期内，可以快速实现做强、做大地铁产业的目标。

 

　　“十四五”期间青岛市地铁建设预计完成投资1100亿元，由此将衍生出千亿级的市场场景，青岛地铁已经研究梳理出包括传统土建、设备以及新兴领域在内的36大类146个开放场景，将在全面可研和评估的基础上陆续向市场开放，为企业提供充足的产业投资和市场参与的机会。

 

　　据介绍，氢燃料商用车示范成本高，在购车、建站、用氢上严重依赖财政补贴，1辆31吨氢能渣土车购置价格约160万，需要补贴120万，相比而言，在非车领域的甲醇氢燃料电池发电和氢能两三轮轻型车领域，设备采购无需依赖政府补贴，具备独立市场化批量示范条件。

 

　　此次太阳氢能与青铁产投签订了产业合作框架协议，双方将在氢能设备生产制造领域开展深度合作，为地铁工地汽柴油车辆、机具换装氢燃料以后提供供氢保障，大会期间同时启动了青岛和鄂尔多斯两地站内制氢供氢示范运营；与青铁建立首台套兆瓦级煤基新燃料氢动力应急储能中心示范，未来支持地铁场站、上盖的供给侧能源结构减碳增效。

 

　　国内外氢能轨道交通发展现状

 

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　　1、国内

 

　　目前，氢能列车在国内除了佛山、山西之外，湖北、成都等地也有氢能列车相关项目。

 

　　湖北方面，今年4月，湖北省铁路建设投资集团等制造、研发、金融机构在武汉签约，将率先在国内推动氢能源在交通领域里的运用和推广。

 

　　成都方面，则有“燃料电池混合动力列车”研发项目，计划为轻轨方面实现氢燃料电池的应用。

 

　　2、国外

 

　　国际上，德国、日本、韩国等均有氢能列车相关项目，其中德国在2018年率先实现了氢能列车的商业化应用。德国的氢能列车由法国轨道列车巨头阿尔斯通公司提供，最高时速达到140公里/小时，一次加氢续航1000公里。

 

　　而近日东日本旅客铁路有限公司，日立有限公司（Hitachi），丰田汽车有限公司（Toyota）宣布已经同意联合开发配备了由氢燃料电池和蓄电池供电的混合动力系统的列车。通过相互合作开发这种测试车辆，旨在进一步提高铁路交通的环境友好优势，实现可持续发展。

 

　　3、优势

 

　　氢能列车行驶路线确定、路况相对简单、车厢空间充裕对燃料电池与储氢罐体积要求低，对比汽车更加适合应用燃料电池。尤其是在西北人烟稀少的地区，普通有轨电车轨道出现故障时维修困难。

 

　　4、困难

 

　　对于氢能列车的推广难题，技术人员表示，最大的问题还是在于缺乏相应的标准规范，尤其是安全方面的标准，这样氢能产业在其他方面应用遇到的难题相似。但由于轨道车辆运行情况相对简单，推动相关标准制定更为容易。

 

　　氢能列车的应用，有望在轨道交通方面实现一定的变革，并拓展氢能的应用领域，让更多人了解氢能产业，从而吸引更多产业主动应用氢能源。只有在各个领域实现氢能应用，才能在降低氢能产业建设的社会总成本，提高氢能源的总体竞争力。

 

　　本月各地氢能开工项目

 

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　　●中沁泰康科技能源集团（濮阳）有限公司与华龙区政府联合打造的氢能研究院将于今年10月建设完成并启用。

 

　　企业为何选择落户濮阳？一方面是濮阳光伏和风力发电发展较为成熟，制氢成本低；还有更重要的一方面是濮阳非常重视氢能产业发展，不仅以前瞻性的眼光于2021年出台了《濮阳市支持氢能与氢燃料电池产业发展若干政策》等文件，还专门成立项目专班、派出首席服务员开展跟踪服务，营商环境非常好，为了企业落户发展“氢”尽所能。

 

　　盯上濮阳氢能产业的不仅仅是中沁泰康科技能源集团（濮阳）有限公司。中国石化集团将中原油田列为新能源制氢试点，正在建设首个兆瓦级电解水制氢示范项目；河南省宗惠氢气有限公司投资建设的高纯氢及特种气体项目正在加快建设；濮阳新型化工基地气化岛项目正在加快推进……

 

　　按照规划，到2024年，濮阳氢能产业年产值达50亿元，初步形成氢能全产业链发展格局；到2030年，濮阳市氢气产量将达35万吨/年，建成中部地区重要的氢能装备制造基地，氢能产值超过200亿元。

 

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　　●粤水电（002060）发布公告，公司与内蒙古自治区乌海市人民政府、江苏兴邦能源科技有限公司签订《战略合作框架协议》。兴邦科技与公司将协助乌海市打通氢能全产业链，构建氢燃料电池产品从研发、制造、销售、使用、维保全生命周期服务生态体系。

 

　　此次合作投资氢电产业链将设立1个国际院士未来零碳氢能科创中心，建设2个碳中和氢电产业园（风光绿氢制储运加产业园和氢燃料电池发动机及其核心部件产业园），打造上中下游3个产业集群（上游风光发电、绿氢制储运加；中游燃料电池发动机及其核心部件研发生产制造；下游绿氢及其燃料电池在交通运输、建筑、公用设施、军事、船舶及航空航天领域的应用）。

 

　　氢电发展规划将紧扣一体化、高标准分三年完成整体产业链落地，预计总投资168-188亿元。项目预计形成1万台（套）氢燃料电池模组、氢燃料电池重卡和公交环卫车辆等应用，并形成满足1万台氢燃料电池车辆所需制氢、加氢供给服务能力。推动光伏风能电站和电解水制氢耦合及规模化发展，逐步建立绿色、安全、高效的氢能供应体系，打造国内重要的绿氢生产基地。其中，粤水电主要负责风电、光伏新能源及绿氢制储运加的投资、建设、运营

 

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　　●2月9日，江西九江举行一季度“100·50·20”项目集中签约仪式，其中包括上海德瀛睿创氢能科技有限公司投资约50亿元建设绿氢科技项目。

 

　　上述项目由上海德瀛睿创氢能科技有限公司投资建设，项目位于九江共青城高新技术产业开发区，总投资约50亿元。主要包含光伏电力电解水制氢、氢储能、加氢站示范、半导体绿氢储氢罐的研发和制造等项目。建成达产后，将形成年产绿色电力约2.28亿度，半导体级绿氢300吨的生产能力，项目计划于2022年6月前开工建设，计划3年内建成，项目一期计划于2022年12月底前投产。

 

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　　●美国博格华纳氢燃料产线将落地山东烟台

 

　　2月15日，根据烟台发布的消息，2月11日上午，博格华纳燃油系统（中国区）总经理杨宏勇先生一行到烟台福山洽谈重型柴油生产线+氢燃料产线10亿投资项目建设等重点项目合作事宜。

 

　　会上，双方回顾了2021年博格华纳燃油系统（烟台）公司运营情况，对2022年公司业务发展计划进行探讨，并就重型柴油生产线+氢燃料产线10亿投资计划落地情况进行深入磋商，达成初步合作意向。下步，双方将进一步沟通合作模式与细节，争取项目早日落地投产，全力打造重型机械车辆及新能源汽车领域领军企业。