公司重载铁路氢能源动力装备研制项目形成重大科技示范成果

6月24日至25日，公司承担实施的国家能源集团十大重点科技攻关项目——“重载铁路氢能源应用关键技术装备研发与示范-重载铁路氢能源动力装备研制”完成运行测试及作业验证，并通过结题预验收，形成重大关键科技示范成果。

该项目由公司作为项目承担实施单位，联合中车株洲电力机车有限公司及宝鸡中车时代工程机械有限公司共同研发完成。历经技术条件及方案设计、氢燃料系统开发及组装、整车样机研制及下线、静态测试、型式试验、加氢调试、运行试验、作业示范及运营考核具体研发进程，目前已完成全部研究并形成了重大关键技术成果。该系列结晶成果包含成功研制出国内首台服务于重载铁路运输领域的大功率氢能源动力调车机车和国内首台以“氢燃料电池+锂电池动力电池”为动力的“零排放”接触网作业车样机；开发成型具有国际领先水平的应于重载铁路氢能源动力装备的大功率、长寿命、高可靠性的大功率氢燃料电池动力系统；研发形成基于重载铁路大功率氢能源动力装备平台集成开发、整车专项组装、氢能安全保障、动力系统综合匹配等相关成套核心关键技术集；挖掘凝练“一种氢燃料电池机车用供氢系统及其控制方法”等核心发明专利技术12项、实用新型专利技术9项，编纂形成《基于有限状态机架构的燃料电池混合动力系统耐久性优化双层能量管理方法》等科技论文12篇。初步构建形成国内首套安全、高效、绿色的重载铁路氢能源动力装备知识产权技术体系，为国内氢能动力装备铁路领域应用提供可靠、经济、稳定的氢能供应链解决方案。

图为我国首台重载铁路大功率氢能源动力调车机车

我国首台适用于重载铁路的大功率氢能源动力调车机车采用模块化、标准化、通用化设计，可根据不同牵引运用需求，实现氢燃料供电、锂电池供电、混合动力供电的多种供电模式和不同能量输出策略，可运行于“有网+无网”线路，更具广域环境适应能力，可覆盖站内调车、小运转、环线装车、电厂取送车等调车作业需求。样机设计时速100千米/小时，轮周功率短时可达2400千瓦，燃料电池功率400千瓦，最大起动牵引力560千牛，可满足平直道最大牵引载重10000余吨、4‰上坡道牵引5000吨负载要求，可承担5000吨的编组作业、调车作业及小运转作业，兼顾了调车机长续航和短时大功率的需求，更加高效节能。氢能源动力调车机车氢容量可达 5880升（约137公斤），满载氢气可连续运行作业8小时以上，单机续航里程达600公里。其搭载的基于氢燃料电池和锂电池的混合动力牵引电传动系统为目前国内功率最大。系统采用多堆联合的调车机车大功率氢燃料电池系统平台，采用4颗150千瓦金属电堆形态，具有重量轻、功率密度高、体积小，相比既有电堆使用寿命延展超1万小时，属国内首创核心技术。独创多燃料电池系统能量管理策略，可大幅提高大功率燃料电池系统平台的稳定性、一致性、高寿命性。

国内首台氢能源动力接触网作业车是以“氢燃料电池+钛酸锂电池”为动力的“零排放”接触网作业车，可根据不同牵引运用需求，实现氢燃料供电、锂电池供电、混合动力供电的多种供电模式和不同能量输出策略，装机功率330千瓦，最大轮周牵引功率260千瓦，燃料电池功率200千瓦，平直道最高运行速度为120公里/时，氢燃料电池等效带电量1200千瓦时，主要用于接触网日常维修、施工、巡视、抢险等作业，也可兼做牵引车辆。氢能源动力接触网作业车储氢容量为3360升（35MPa），满载氢气可连续运转32小时完成8个天窗作业，平均续航里程达500公里。单车每年可减少二氧化碳排放约43吨。独创燃料电池分级保护及智能监测技术，实现燃料电池在变载过程中的净输出功率最优化和多堆并联运行时系统服役性能趋同控制，确保燃料电池系统稳定、高效、安全运行，同时具备较好低温适应性能，可覆盖重载铁路氢能源动力接触网作业车的极限运行环境。搭载双旋转结构的作业装置，可实现接触网悬挂、立柱、附加悬挂及隧道全断面的检修和维护，满足重载铁路接触网接触网设备日常检修维护作业，符合铁路运输装备向绿色低碳转型的发展方向。

据悉，两台氢能源动力装备试验运行及作业示范的顺利完成，标志着重载铁路氢能源重大装备整车性能及氢燃料电池系统关键功能圆满完成可靠充分的技术验证，是国内大型氢能源动力移动作业装备在铁路领域加氢运营及运行作业的典型示范和氢能源产业在铁路运输领域成功进行氢气运储加供一体化技术应用的双重里程牌事件。该项目系列成果依托重载铁路运输典型应用场景优势，攻克新型能源科技创新发展的关键共性技术和前沿领先技术应用，承载担纲重大示范工程建设和产业技术升级，研制创造新型高端移动装备，设计开发氢能源产品关键成套技术等多项关键科研任务进程积累了充足的项目管理经验和详实的技术储备。同时，为国家能源集团抢占新能源科技制高点，践行新型绿色能源战略转型，引领适应未来能源发展脉络的环保型技术潮流，打造氢能源产业化市场化全景链条，建设核心自主创新知识产权体系，树立能源运输科技品牌整体形象，建设形成具有全球竞争力的世界一流能源企业集团提供了具有“智慧新朔”标签的技术引领和科技支撑。

公司将持续秉承集团公司“服务国家能源安全新战略、构建清洁低碳、安全高效现代能源体系，引领行业发展，创建世界一流示范企业提供科技支撑”宗旨理念，继续注重科研重大装备适用性及产品化，延伸氢能源技术应用及成果转化链条，为我国实现“双碳”战略目标践行央企责任，贡献央企应有力量。