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內(nèi)燃機(jī)車如何煥發(fā)綠色生機(jī)?15日，中國中車首臺(tái)“寧東號(hào)”氫動(dòng)力機(jī)車在中車大同電力機(jī)車有限公司(簡稱“中車大同公司”)下線。

氫燃料首次替換了內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)力。“這是全球氫燃料電池裝機(jī)功率最大的氫動(dòng)力機(jī)車，也是我國首臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)車改造而來的氫動(dòng)力機(jī)車。”中車大同公司副總經(jīng)理、總工程師梁鎮(zhèn)中說。

隨著交通領(lǐng)域節(jié)能降碳的推進(jìn)，以柴油為動(dòng)力的老舊內(nèi)燃機(jī)車亟需新能源改造，經(jīng)比選多種新能源，中車大同公司選擇了氫能源。“氫能源是一種清潔、可再生的能源。采用氫能源為動(dòng)力，運(yùn)營成本較內(nèi)燃機(jī)車節(jié)省約50%。”梁鎮(zhèn)中說。

2021年，寧夏寧東鐵路有限公司提出將既有內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行氫動(dòng)力升級(jí)，并聯(lián)合中車大同公司等企業(yè)，共同成立“西創(chuàng)氫動(dòng)力技術(shù)協(xié)作聯(lián)盟”，結(jié)合再造增材、新能源動(dòng)力集成等技術(shù)，對傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行氫動(dòng)力改造。

作為研發(fā)設(shè)計(jì)和制造方，中車大同公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)按照客戶的需求，采用了平臺(tái)化、模塊化設(shè)計(jì)。“通過兩年多研發(fā)，首臺(tái)‘寧東號(hào)’氫動(dòng)力機(jī)車能夠根據(jù)用戶需求，配置不同的牽引功率和續(xù)航能力。”梁鎮(zhèn)中說。

“‘寧東號(hào)’搭載著全球軌道交通領(lǐng)域最大功率燃料電池系統(tǒng)，裝車功率高達(dá)800千瓦。通過動(dòng)力系統(tǒng)模塊化配置，可滿足2000千瓦以下不同輪周功率需求。”中車大同公司技術(shù)中心研究院主任設(shè)計(jì)師霍肖偉說，“寧東號(hào)”采用的動(dòng)力電池系統(tǒng)兼容鈦酸鋰、磷酸鐵鋰等電池類型，能夠根據(jù)運(yùn)用工況、用戶經(jīng)濟(jì)性能需求靈活配置。機(jī)車同時(shí)具有最大容量270公斤的儲(chǔ)供氫系統(tǒng)，2小時(shí)內(nèi)即可完成一次加氫，最長可單機(jī)連續(xù)運(yùn)行約190小時(shí)。

為確保運(yùn)行安全可靠，“寧東號(hào)”氫動(dòng)力機(jī)車設(shè)置了多重安全保障。

“氫燃料電池系統(tǒng)采用智能監(jiān)測、氫電隔離、機(jī)械互鎖等防護(hù)措施，動(dòng)力電池則采用了防火隔熱和泄壓防爆設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測和分級(jí)保護(hù)。機(jī)車還設(shè)置了高標(biāo)準(zhǔn)的防火隔墻，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)氫間與司機(jī)室、電氣間的氫電隔離。特別是儲(chǔ)氫間還擁有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，能夠在5分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫間空氣的整體置換。”霍肖偉說。

“寧東號(hào)”氫動(dòng)力機(jī)車排出物只有水，完全實(shí)現(xiàn)了碳和污染物的零排放。同時(shí)，其運(yùn)行靜音效果明顯，提升了司乘的舒適度。“相較傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)車，氫動(dòng)力機(jī)車的氫燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率大幅提高，同時(shí)可在制動(dòng)時(shí)回饋吸收能量，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的節(jié)能高效運(yùn)行。”梁鎮(zhèn)中說。

專家表示，目前全國內(nèi)燃機(jī)車擁有量約為7800余臺(tái)，占鐵路機(jī)車擁有量的35.9%。“寧東號(hào)”氫動(dòng)力機(jī)車通過對老舊內(nèi)燃機(jī)車關(guān)鍵部件進(jìn)行改造修復(fù)，可替代目前90%以上的內(nèi)燃機(jī)車。同時(shí)，氫動(dòng)力機(jī)車可實(shí)現(xiàn)無弓網(wǎng)運(yùn)行，節(jié)約了用戶電氣化改造的建設(shè)成本。

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