老舊型鐵路內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)力源系統(tǒng)改造將為氫燃料電池在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用帶來巨大市場空間。

近日，國家鐵路局組織編制《老舊型鐵路內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)力源系統(tǒng)改造管理規(guī)定》（以下簡稱《規(guī)定》），其中提到，老舊型鐵路內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)力源系統(tǒng)改造，是將老舊型鐵路內(nèi)燃機(jī)車的化石燃料動(dòng)力系統(tǒng)替換為“柴油機(jī)+動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)”“動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)”“氫燃料電池系統(tǒng)+動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)”等動(dòng)力系統(tǒng)，具有更優(yōu)的能效和排放水平。

“這一政策不僅標(biāo)志著我國鐵路裝備綠色轉(zhuǎn)型進(jìn)入實(shí)操階段，更釋放出強(qiáng)烈信號：氫能機(jī)車正從試點(diǎn)示范邁向規(guī)模化應(yīng)用，數(shù)十億級市場藍(lán)海將加速開啟。”西南交通大學(xué)氫能及儲(chǔ)能技術(shù)研究院院長、國家軌道交通電氣化與自動(dòng)化工程技術(shù)研究中心常務(wù)副主任陳維榮在接受《中國能源報(bào)》記者采訪時(shí)說。

支持政策頻出

“綠氫”驅(qū)動(dòng)可減排千萬噸二氧化碳

“截至2024年底，全國鐵路機(jī)車擁有量為2.25萬臺(tái)，其中內(nèi)燃機(jī)車0.78萬臺(tái)，占比為34.67%。”國鐵集團(tuán)發(fā)布的《2024年統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示。這意味著，目前超1/3的機(jī)車仍在燒柴油。

“這些內(nèi)燃機(jī)車目前仍承擔(dān)大量調(diào)車作業(yè)、建設(shè)施工、應(yīng)急救援以及非電氣化鐵路的運(yùn)輸作業(yè)等重要任務(wù)。但由于采用柴油內(nèi)燃動(dòng)力，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重尾氣排放。”陳維榮說，在“雙碳”目標(biāo)下，對老舊型鐵路內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)力源系統(tǒng)進(jìn)行改造或新能源替代，已迫在眉睫。

從政策層面看，國家對鐵路行業(yè)綠色發(fā)展給予強(qiáng)有力支持。2024年6月，交通運(yùn)輸部等十二部門發(fā)布《交通運(yùn)輸大規(guī)模設(shè)備更新行動(dòng)方案》，提出推動(dòng)老舊內(nèi)燃機(jī)車更新升級，采用氫動(dòng)力系統(tǒng)等技術(shù)；同年9月，國家鐵路局印發(fā)《老舊型鐵路內(nèi)燃機(jī)車淘汰更新監(jiān)督管理辦法》，要求至2027年底，重點(diǎn)區(qū)域的老舊型鐵路內(nèi)燃機(jī)車全部退出鐵路運(yùn)輸市場，至2035年底基本退出。

中國中車相關(guān)負(fù)責(zé)人近日表示，內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車經(jīng)動(dòng)力源系統(tǒng)改造、擴(kuò)展配置后，可替代目前90%以上的機(jī)車，大大延長現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)車的服務(wù)周期。同時(shí)，氫動(dòng)力機(jī)車可以實(shí)現(xiàn)無弓網(wǎng)運(yùn)行，節(jié)約用戶電氣化改造成本。

除降本外，減排效果也很可觀。“目前，全國內(nèi)燃機(jī)車大概超1萬輛，其產(chǎn)生的二氧化碳、氮氧化物等尾氣排放不容小覷。”陳維榮給記者算了一筆賬，若這些內(nèi)燃機(jī)車都采用清潔環(huán)保的“綠氫”驅(qū)動(dòng)，預(yù)計(jì)每年將減少千萬噸二氧化碳排放。

技術(shù)與產(chǎn)品都已成熟

亟需解決與之配套的加氫站難題

經(jīng)過近20年的科技攻關(guān)，目前我國氫能機(jī)車動(dòng)力系統(tǒng)在技術(shù)上已很成熟，產(chǎn)品也已經(jīng)系列化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，各種類型的氫能機(jī)車以及氫能客運(yùn)列車相繼推出，如氫能有軌電車、氫能市域動(dòng)車、氫能智軌列車等，其牽引力、速度加速度等動(dòng)力性能，已達(dá)到甚至超過傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車水平，而能量轉(zhuǎn)換效率，內(nèi)燃機(jī)車一般為35%—40%，但氫能機(jī)車可以達(dá)到45%—65%。

在眾多企業(yè)努力下，氫能軌道交通項(xiàng)目建設(shè)持續(xù)推進(jìn)，并已從產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行。

盡管如此，在陳維榮看來，從全壽命周期看，目前氫能機(jī)車的采購成本比內(nèi)燃機(jī)車高，約為內(nèi)燃機(jī)車的2倍，而燃油成本基本相當(dāng)。“因此，目前氫能機(jī)車的全壽命周期成本略高于內(nèi)燃機(jī)車。但隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、氫動(dòng)力系統(tǒng)以及氫氣價(jià)格的不斷降低，以及碳交易市場的逐漸完善，氫能機(jī)車的全壽命周期成本將以較快速度縮小與內(nèi)燃機(jī)車的差距。”

記者了解到，目前，我國鐵路沿線的加氫設(shè)施還嚴(yán)重缺乏，難于滿足氫能機(jī)車的運(yùn)行需求。具體表現(xiàn)在：一是缺乏針對氫能機(jī)車加氫站的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，包括土地使用、安全標(biāo)準(zhǔn)等，目前僅是參考汽車加氫站相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；二是缺乏氫能機(jī)車專用的大容量、快速加氫裝備；三是氫氣價(jià)格貴、加氫站建設(shè)初期投資收益不佳，投資回報(bào)周期長。

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，為氫能機(jī)車配套的專用加氫站，目前全國僅有國家能源集團(tuán)在內(nèi)蒙古巴圖塔建設(shè)的1座重載機(jī)車專用加氫站，以及在寧夏寧東基地的2座可支持氫能機(jī)車的多場景加氫站。

“因此，在實(shí)施老舊型鐵路內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)力系統(tǒng)改造過程中，除了需要政策、資金的大力支持外，還需盡快完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等。”陳維榮建議。

兩種應(yīng)用方式前景看好

初步估計(jì)市場規(guī)模可達(dá)數(shù)十億元

有分析人士認(rèn)為，老舊型鐵路內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)力源系統(tǒng)改造將為氫燃料電池在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用帶來巨大市場空間。尤其是隨著清潔電力和氫能基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，未來機(jī)車能源結(jié)構(gòu)將逐步擺脫化石燃料依賴，加速向多元化清潔能源方向演進(jìn)。

據(jù)香橙會(huì)氫能數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)，目前全國已公開下線氫能軌道車超20列，預(yù)計(jì)未來氫能軌道交通將朝著高速化和重載化方向發(fā)展。

那么，未來氫能用于機(jī)車，主要有哪些方式？陳維榮向記者介紹，一是采用電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的氫燃料電池系統(tǒng)，二是采用氫燃燒方式的氫內(nèi)燃機(jī)。“前者是當(dāng)前氫能應(yīng)用的主流技術(shù)，已經(jīng)很成熟，也是目前氫能應(yīng)用能效最高的技術(shù)，而后者技術(shù)尚不成熟，且能效較低，但也是氫能應(yīng)用的一個(gè)發(fā)展方向，一旦成熟，有望大大降低動(dòng)力系統(tǒng)成本。”

“結(jié)合目前的技術(shù)發(fā)展，尤其是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的配套情況，很難預(yù)計(jì)今后5年的氫能機(jī)車市場空間。”據(jù)陳維榮判斷，初步估計(jì)市場規(guī)模可達(dá)數(shù)十億元。

多位業(yè)內(nèi)人士表示，隨著政策的持續(xù)推進(jìn)和技術(shù)的不斷成熟，氫燃料電池機(jī)車在替代老舊內(nèi)燃機(jī)車的過程中有望發(fā)揮越來越重要的作用，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)將逐步受益。

文 | 本報(bào)記者 張勝杰

End

歡迎分享給你的朋友！

出品 | 中國能源報(bào)（cnenergy）

編輯 | 趙方婷