近日,国家铁路局组织编制的《老旧型铁路内燃机车动力源系统改造管理规定》(以下简称《规定》),向社会公开征求意见。
该《规定》第三条明确提出:老旧型铁路内燃机车动力源系统改造,是将老旧型铁路内燃机车的化石燃料动力系统替换为“柴油机+动力蓄电池系统”“动力蓄电池系统”“氢燃料电池系统+动力蓄电池系统”等动力系统,具有更优的能效和排放水平。
随着该《规定》的提出,公路、低空、水域之后,铁路系统终于发起氢能源应用变革!氢能交通运输体系关键拼图落位,全面的氢能源替代大势所趋。
铁路应用氢能源的必然性
1. 低碳/零碳动力革新的必然选择
老旧内燃机车依赖化石燃料提供动力,碳排放占铁路系统总量的70%以上。氢动力机车通过燃料电池发电驱动,生成物与排放物仅为水,若搭配绿氢(可再生能源电解水制氢),可实现全生命周期“零碳运行”。德国铁路(DB)已投入运营的Mireo Plus H氢燃料电池列车,续航超1000公里,相比柴油机车减排90%以上,为我国重载货运、偏远线路电气化改造提供了参考。
2.打破铁路供能地理限制
铁路电气化需铺设接触网,我国幅员辽阔,山区、沙漠、戈壁等地理环境复杂,给铁路接触网建设带来了巨大挑战。氢动力机车可通过车载储氢罐供能,无需依赖固定电网,可深度适配我国西北、西南等可再生能源富集但电网薄弱的地区,因地制宜利用当地可再生能源制氢,实现“就地制氢-机车用氢”的闭环,降低长距离输电成本。
氢动力机车的核心优势
氢动力机车具备续航与载重能力强、环境适应能力强、补能效率高三大优势;
续航与载重能力强:氢燃料电池能量密度达3-5kWh/kg,且综合能效高,同等体量的氢能源可为机车提供更长时间的动力供应与更高功率的动力输出,提升了机车续航里程与载重,适合长途货运。
环境适应能力强:氢燃料电池+保温储氢罐的设计能够让机车动力系统具备宽工况运行能力,适应不同外界气候条件与地理环境。
补能效率高:氢动力机车加注时间较短,可在几分钟内完成,相较于数小时的充电时间,更适合干线铁路“多拉快跑” 的需求。
提升加氢站经济性
氢能机车的改建能够推动现有氢能源产业体系深度变革,铁路线路的确定性与用氢的稳定性是其他场景不具备的优势,可统一规划建设,与氢燃料电池汽车、氢轨交通共享加氢站,实现“氢网同频”,扩大应用市场规模,降低基础设施建设成本,从而进一步提升加氢站建设与运营的经济性,助力加氢站在能源市场获得更大发展空间。
“交通革命+能源安全”双重价值
1. 降碳提质,用能优化
氢能源动力系统的应用,将逐步降低铁路系统对化石燃料的使用量,这标志着铁路机车用能结构的变革,随着氢能应用技术与动力技术的发展,氢能铁路机车将补齐交通运输领域的氢能源终端应用场景,推动全国更广范围的交通能源革命。
2. 重塑能源运输格局
氢动力机车可将“西电东送”转化为“西氢东输”,通过铁路系统大大提升氢能源运输范围,相比特高压输电,氢能源制备+储运综合能源转化效率更高,且能够避免长距离输电损耗(特高压输电损耗约6-8%)造成的能源浪费。
铁路系统是氢能应用的超级场景,老旧机车动力系统氢能化改造已经释放出了积极信号,铁路机车一旦大规模应用氢能源,氢能市场需求量将快速增长,必将引起制-储-运-用全产业链的深度变革。