中国中车首台“宁东号”氢动力机车下线 内燃机车焕发绿色生机

科技日报记者 矫阳

(相关资料图)

内燃机车如何焕发绿色生机？15日，中国中车首台“宁东号”氢动力机车在中车大同电力机车有限公司（简称“中车大同公司”）下线。

氢燃料首次替换了内燃机车动力。“这是全球氢燃料电池装机功率最大的氢动力机车，也是我国首台由内燃机车改造而来的氢动力机车。”中车大同公司副总经理、总工程师梁镇中说。

随着交通领域节能降碳的推进，以柴油为动力的老旧内燃机车亟需新能源改造，经比选多种新能源，中车大同公司选择了氢能源。“氢能源是一种清洁、可再生的能源。采用氢能源为动力，运营成本较内燃机车节省约50%。”梁镇中说。

2021年，宁夏宁东铁路有限公司提出将既有内燃机车进行氢动力升级，并联合中车大同公司等企业，共同成立“西创氢动力技术协作联盟”，结合再造增材、新能源动力集成等技术，对传统内燃机车进行氢动力改造。

作为研发设计和制造方，中车大同公司技术团队按照客户的需求，采用了平台化、模块化设计。“通过两年多研发，首台‘宁东号’氢动力机车能够根据用户需求，配置不同的牵引功率和续航能力。”梁镇中说。

“‘宁东号’搭载着全球轨道交通领域最大功率燃料电池系统，装车功率高达800千瓦。通过动力系统模块化配置，可满足2000千瓦以下不同轮周功率需求。”中车大同公司技术中心研究院主任设计师霍肖伟说，“宁东号”采用的动力电池系统兼容钛酸锂、磷酸铁锂等电池类型，能够根据运用工况、用户经济性能需求灵活配置。机车同时具有最大容量270公斤的储供氢系统，2小时内即可完成一次加氢，最长可单机连续运行约190小时。

为确保运行安全可靠，“宁东号”氢动力机车设置了多重安全保障。

“氢燃料电池系统采用智能监测、氢电隔离、机械互锁等防护措施，动力电池则采用了防火隔热和泄压防爆设计，实现数据监测和分级保护。机车还设置了高标准的防火隔墙，实现了储氢间与司机室、电气间的氢电隔离。特别是储氢间还拥有独立的通风系统，能够在5分钟内实现储氢间空气的整体置换。”霍肖伟说。

“宁东号”氢动力机车排出物只有水，完全实现了碳和污染物的零排放。同时，其运行静音效果明显，提升了司乘的舒适度。“相较传统的内燃机车，氢动力机车的氢燃料电池能量转换效率大幅提高，同时可在制动时回馈吸收能量，实现机车的节能高效运行。”梁镇中说。

专家表示，目前全国内燃机车拥有量约为7800余台，占铁路机车拥有量的35.9％。“宁东号”氢动力机车通过对老旧内燃机车关键部件进行改造修复，可替代目前90%以上的内燃机车。同时，氢动力机车可实现无弓网运行，节约了用户电气化改造的建设成本。