公司重載鐵路氫能源動力裝備研制項目形成重大科技示范成果

6月24日至25日，公司承擔實施的國家能源集團十大重點科技攻關項目——“重載鐵路氫能源應用關鍵技術裝備研發與示范-重載鐵路氫能源動力裝備研制”完成運行測試及作業驗證，并通過結題預驗收，形成重大關鍵科技示范成果。

該項目由公司作為項目承擔實施單位，聯合中車株洲電力機車有限公司及寶雞中車時代工程機械有限公司共同研發完成。歷經技術條件及方案設計、氫燃料系統開發及組裝、整車樣機研制及下線、靜態測試、型式試驗、加氫調試、運行試驗、作業示范及運營考核具體研發進程，目前已完成全部研究并形成了重大關鍵技術成果。該系列結晶成果包含成功研制出國內首臺服務于重載鐵路運輸領域的大功率氫能源動力調車機車和國內首臺以“氫燃料電池+鋰電池動力電池”為動力的“零排放”接觸網作業車樣機；開發成型具有國際領先水平的應于重載鐵路氫能源動力裝備的大功率、長壽命、高可靠性的大功率氫燃料電池動力系統；研發形成基于重載鐵路大功率氫能源動力裝備平臺集成開發、整車專項組裝、氫能安全保障、動力系統綜合匹配等相關成套核心關鍵技術集；挖掘凝練“一種氫燃料電池機車用供氫系統及其控制方法”等核心發明專利技術12項、實用新型專利技術9項，編纂形成《基于有限狀態機架構的燃料電池混合動力系統耐久性優化雙層能量管理方法》等科技論文12篇。初步構建形成國內首套安全、高效、綠色的重載鐵路氫能源動力裝備知識產權技術體系，為國內氫能動力裝備鐵路領域應用提供可靠、經濟、穩定的氫能供應鏈解決方案。

圖為我國首臺重載鐵路大功率氫能源動力調車機車

我國首臺適用于重載鐵路的大功率氫能源動力調車機車采用模塊化、標準化、通用化設計，可根據不同牽引運用需求，實現氫燃料供電、鋰電池供電、混合動力供電的多種供電模式和不同能量輸出策略，可運行于“有網+無網”線路，更具廣域環境適應能力，可覆蓋站內調車、小運轉、環線裝車、電廠取送車等調車作業需求。樣機設計時速100千米/小時，輪周功率短時可達2400千瓦，燃料電池功率400千瓦，最大起動牽引力560千牛，可滿足平直道最大牽引載重10000余噸、4‰上坡道牽引5000噸負載要求，可承擔5000噸的編組作業、調車作業及小運轉作業，兼顧了調車機長續航和短時大功率的需求，更加高效節能。氫能源動力調車機車氫容量可達 5880升（約137公斤），滿載氫氣可連續運行作業8小時以上，單機續航里程達600公里。其搭載的基于氫燃料電池和鋰電池的混合動力牽引電傳動系統為目前國內功率最大。系統采用多堆聯合的調車機車大功率氫燃料電池系統平臺，采用4顆150千瓦金屬電堆形態，具有重量輕、功率密度高、體積小，相比既有電堆使用壽命延展超1萬小時，屬國內首創核心技術。獨創多燃料電池系統能量管理策略，可大幅提高大功率燃料電池系統平臺的穩定性、一致性、高壽命性。

國內首臺氫能源動力接觸網作業車是以“氫燃料電池+鈦酸鋰電池”為動力的“零排放”接觸網作業車，可根據不同牽引運用需求，實現氫燃料供電、鋰電池供電、混合動力供電的多種供電模式和不同能量輸出策略，裝機功率330千瓦，最大輪周牽引功率260千瓦，燃料電池功率200千瓦，平直道最高運行速度為120公里/時，氫燃料電池等效帶電量1200千瓦時，主要用于接觸網日常維修、施工、巡視、搶險等作業，也可兼做牽引車輛。氫能源動力接觸網作業車儲氫容量為3360升（35MPa），滿載氫氣可連續運轉32小時完成8個天窗作業，平均續航里程達500公里。單車每年可減少二氧化碳排放約43噸。獨創燃料電池分級保護及智能監測技術，實現燃料電池在變載過程中的凈輸出功率最優化和多堆并聯運行時系統服役性能趨同控制，確保燃料電池系統穩定、高效、安全運行，同時具備較好低溫適應性能，可覆蓋重載鐵路氫能源動力接觸網作業車的極限運行環境。搭載雙旋轉結構的作業裝置，可實現接觸網懸掛、立柱、附加懸掛及隧道全斷面的檢修和維護，滿足重載鐵路接觸網接觸網設備日常檢修維護作業，符合鐵路運輸裝備向綠色低碳轉型的發展方向。

據悉，兩臺氫能源動力裝備試驗運行及作業示范的順利完成，標志著重載鐵路氫能源重大裝備整車性能及氫燃料電池系統關鍵功能圓滿完成可靠充分的技術驗證，是國內大型氫能源動力移動作業裝備在鐵路領域加氫運營及運行作業的典型示范和氫能源產業在鐵路運輸領域成功進行氫氣運儲加供一體化技術應用的雙重里程牌事件。該項目系列成果依托重載鐵路運輸典型應用場景優勢，攻克新型能源科技創新發展的關鍵共性技術和前沿領先技術應用，承載擔綱重大示范工程建設和產業技術升級，研制創造新型高端移動裝備，設計開發氫能源產品關鍵成套技術等多項關鍵科研任務進程積累了充足的項目管理經驗和詳實的技術儲備。同時，為國家能源集團搶占新能源科技制高點，踐行新型綠色能源戰略轉型，引領適應未來能源發展脈絡的環保型技術潮流，打造氫能源產業化市場化全景鏈條，建設核心自主創新知識產權體系，樹立能源運輸科技品牌整體形象，建設形成具有全球競爭力的世界一流能源企業集團提供了具有“智慧新朔”標簽的技術引領和科技支撐。

公司將持續秉承集團公司“服務國家能源安全新戰略、構建清潔低碳、安全高效現代能源體系，引領行業發展，創建世界一流示范企業提供科技支撐”宗旨理念，繼續注重科研重大裝備適用性及產品化，延伸氫能源技術應用及成果轉化鏈條，為我國實現“雙碳”戰略目標踐行央企責任，貢獻央企應有力量。