該氫燃料電池混合動力機車自2021年投運試運行以來，在錦白鐵路線上已安全運行20384公里，承受了雨、雪、風、霜的考驗，也經(jīng)受了-30℃極低氣溫和32℃高溫的考驗，累計完成調車作業(yè)7127鉤，完成機車牽引總重428萬噸公里，總耗電15.29萬千瓦時，節(jié)省燃油消耗約110噸，減少碳排放約350噸。氫能作為構建以清潔能源為主的綜合能源供給系統(tǒng)的重要載體，已被應用于交通體系之中，并且不斷發(fā)展。目前，氫能汽車、卡車和公交車已逐步進入商用化階段，氫能列車也逐步投入運營。由于沒有任何污染物的排放，也不用重新架設取電網(wǎng)，相較傳統(tǒng)燃油和電力機車，氫燃料電池混合動力機車在地鐵、隧道、礦區(qū)等環(huán)境下使用優(yōu)勢更加明顯，應用和維護成本也更低，應用前景廣闊。國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能中長期規(guī)劃（2021-2035年）》提出，應發(fā)揮氫能對碳達峰、碳中和目標的支撐作用，深挖跨界應用潛力，因地制宜引導多元應用，推動交通等用能終端的能源消費轉型和高耗能、高排放行業(yè)綠色發(fā)展；結合道路運輸行業(yè)發(fā)展特點，重點推進氫燃料電池中重型車輛應用。在國內，北京、唐山、長治、大連、濟南、濟寧、廣州、佛山、成都、內江、青島等省市制定政策積極推進氫能在軌道交通領域的裝備研究及示范應用。其中大連明確到2023、2025、2035年氫燃料電池軌道交通車輛保有量分別達到5、10、30輛以上；青島鼓勵在新建軌道交通項目中試點燃料電池軌道列車，青島西海岸新區(qū)明確到2030年建成1條氫能軌道交通示范線；佛山提出在高明區(qū)建成全國領先的氫燃料電池有軌電車生產(chǎn)基地，預計到2021年、2025年和2030年，有軌電車數(shù)量分別達到5輛、10輛和15輛。國際上，法國、蘇格蘭以及荷蘭部分地區(qū)的國家列車網(wǎng)絡系統(tǒng)承諾在2035年前以清潔能源系統(tǒng)取代客運和（或）貨運柴油發(fā)動機。德國承諾在2038年前取締柴油列車，英國承諾在2040年前實現(xiàn)這一目標。與此同時，政策推動綠色電力需求，而綠色電力（包括氫能發(fā)電）的需求，又將推動氫能列車實現(xiàn)發(fā)展。氫能列車在由柴油列車占據(jù)主導地位的鐵路線上行駛的商業(yè)案例越來越引人注目。建造高架電氣化線路的技術難度大、成本高，而且這種鐵路線路過長或地勢過于陡峭，所以由電池供電的發(fā)動機不能滿足要求。由此，氫能列車對“綠氫”產(chǎn)生了需求，對它的技術發(fā)展產(chǎn)生了反向推動作用。
圖 | 在德國成功試運營18個月后，14輛氫能列車Coradia iLint于2022年3月正式在德國投入運營，未來幾年將在歐洲各地推出更多氫能列車。
在全新需求的推動下，阿爾斯通公司先拔頭籌，在2016年對一個柴油發(fā)動機的設計進行了調整，制造了第一輛由氫燃料電池供能電力發(fā)動機的Coradia iLints列車。同時為給氫能列車建造加氫設施，阿爾斯通公司先后與位于不同國家的石油與天然氣公司合作建造移動加氫站。此外，中國的氫動力列車幾乎與世界同時“發(fā)車”。2016年4月，世界首列商用型燃料電池／超級電容混合動力100％低地板現(xiàn)代有軌電車在中車唐山公司下線。2019年，佛山高明氫燃料電池有軌電車就已正式投用。今年4月，由中國氫能聯(lián)盟理事長單位國家能源集團國華投資（氫能公司）蒙西公司建設的我國首個重載鐵路加氫科研示范站正式完工并具備加氫條件。該站將為國內首臺大功率氫能源動力調車機車和國內首臺以“氫燃料電池+鋰電動力電池”為動力的“零排放”接觸網(wǎng)作業(yè)車保障氫能供應。5月，由中國氫能聯(lián)盟副理事長單位中國中車集團有限公司自主研制的氫燃料電池混合動力機車在內蒙古赤峰市大板東機務段運行考核公里數(shù)突破1萬公里。10月29日，由國家電力投資集團公司內蒙古公司、中國氫能聯(lián)盟副理事長單位中國中車集團有限公司大同公司、國家電力投資集團公司氫能公司以戰(zhàn)略合作的形式共同推動的完全國產(chǎn)化氫燃料電池混合動力機車從國家電投錦州—白音華鐵路大板東站成功駛出，實現(xiàn)上線試運行，標志著我國軌道交通裝備在新能源領域實現(xiàn)了由產(chǎn)品開發(fā)到實踐應用的重大跨越。在國外，日本最大的客運鐵路公司東日本鐵路公司（JR East）于2019年公布了測試燃料電池列車的計劃。法國國家鐵路公司（SNCF）也公布，法國將加入氫能列車革命。斯塔德勒公司（Stadler US）與加州圣貝納迪諾縣運輸管理局（SBCTA）也將零排放客運鐵路技術引入美國，宣告著美國首輛商用氫動力客運火車（Flirt H2）項目正式啟動。2022年，由中國氫能聯(lián)盟理事單位德國林德集團提供加氫系統(tǒng)、阿爾斯通公司打造的世界上第一列100%氫動力列車Coradia iLint在德國下薩克森州布雷梅爾弗爾德正式投入客運服務。
圖 | 加拿大Ballard Power Systems公司與中國中車（CRRC）青島四方機車車輛股份有限公司合作開發(fā)的有軌氫能列車目前正在中國唐山市和佛山市運行。
在氫能列車發(fā)展的背后，是全球能源變革的縮影。氫能及燃料電池技術作為柴油的替代，以減緩溫室效應、提高能源利用率、削減列車運行能耗為目的，逐步在鐵路運輸中嶄露頭角。氫能列車的研發(fā)和商運的軌跡背后，是能源變革的縮影。未來，氫燃料電池列車項目將致力于克服成本、融資、氫的監(jiān)管和跨部門協(xié)作等挑戰(zhàn)，并進一步降低成本，延長運營里程，完善基礎設施和法律問題。
