中车首台“宁东号”氢动力机车6月15日成功下线

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中车首台“宁东号”氢动力机车6月15日成功下线

宁东号”机车是通过将主动力系统由柴油机加直流牵引电机升级为燃料电池、氢燃料混合动力和交流牵引电机的动力组合，充分践行了绿色低碳的理念。该项目以市场保有量可观的东风 4B 机车为基础，进行再造技术研究，打造内燃机车绿色转型的示范。“宁东号”机车的燃料电池与动力锂电池的功率比达到了 1.65，机车集成了轨交领域全球最大功率的 800kW 氢燃料电池系统，储氢系统采用Ⅲ型瓶，通过大容量多瓶组、多电堆供氢系统集成技术，实现了 270kg 的最大储氢量，同时结合客户的实际应用场景，理论的续航最长可达 190 小时，满足平直道牵引 5000 吨列车的运用需求。
机车总共拥有 4 种运营模式，在纯电池模式下，直接通过动力电池向轮周提供能量；在混合低功率模式下，燃料电池将输出能力提供给轮周功率需求的同时，也向动力电池进行充电；在混合高功率模式下，燃料电池和动力锂电池将同时向轮周输出功率；在电制模式下，回收的电子能量将向动力电池进行充电。该氢动力机车由我国传统货运主力—东风4B型内燃机车改造而成，搭载日本丰田公司10台80千瓦二代电堆和486千瓦磷酸铁锂动力电池一套，由项目相关参与单位自主完成系统集成，设计运行最大功率达到800千瓦，最大储氢量达到270公斤，是世界首台由东风4B型机车改造升级而来的、功率最大的氢动力机车。机车储供氢系统由5组共30个385升、35MPa储存压力的III型储氢瓶组成，2小时内即可完成一次加氢，实现单机连续运行190小时、满载工况连续运行2天的工作实绩，运营成本较柴油内燃机车节省50%左右。为确保运行安全可靠，“宁东号”氢动力机车还设置了多重安全保障，包括智能监测、氢电隔离、机械互锁等防护措施；动力电池采用了防火隔热和泄压防爆设计，实现了数据监测和分级保护。
“西创氢动力机车研发成功，是‘双碳’目标背景下，铁路加快实现生产方式绿色变革的成功实践，也是铁路牵引动力转型发展的有益探索，不仅实现了大宗货物低碳化运输，对区域节能减排工作起到示范作用，也为传统内燃机车动力升级提供了新的解决方案。在机车研发过程中，参研各方通力合作、密切配合，克服疫情和技术等诸多因素影响，完成了主要技术研发和整车集成工作，为今天下线仪式顺利举办奠定了坚实基础。”西部创业有限公司副总经理李同涛向参加仪式和项目初验的来宾、行业专家介绍机车从研发到下线的全过程时充满了喜悦和自豪。他指出，宁东基地绿氢资源丰富，具有完整的制氢用氢产业链且成本相对较低，发展氢能载运装备具有丰富的应用场景、广泛的市场前景。宁东铁路公司有信心、有能力跟踪机车运用情况，积累运行数据参数，加大核心技术攻关，满足更多场景应用需求，真正实现氢能源在大功率铁路机车装备领域由实验向实际应用的跨越，探索出轨道交通装备动力转型升级的新路。
下线仪式后，来自国家能源集团、兰州铁路局、宁东基地管委会、中国交通运输协会、西南交通大学等单位及相关企业的专家学者和业务工作负责人对项目进行了初验审查，一致认为“宁东号”主要研发目标基本实现，主要技术参数达到了合同约定要求，具备进行带氢静、动态调试的条件，并对下一步需细化完善的工作内容、方向提出了意见建议。

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。

huamao_zhh

换掉锂电池，改用钠电池，性能、安全性会更高。

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中车首台“宁东号”氢动力机车6月15日成功下线

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中车首台“宁东号”氢动力机车6月15日成功下线

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中车首台“宁东号”氢动力机车6月15日成功下线

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中车首台“宁东号”氢动力机车6月15日成功下线

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中车首台“宁东号”氢动力机车6月15日成功下线

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中车首台“宁东号”氢动力机车6月15日成功下线

huamao_zhh

大同厂后续会进一步的进行改造吗？

ltm

“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。”
这话怎么理解？它的总功率到底多大？

ljt

新车速递：DF4B究极魔改，“宁东号”氢动力机车深度揭秘

原创 铁道视界 铁道视界 2023-06-19 20:03 发表于北京
2023年6月15日，中车大同公司举办了“宁东号”氢动力机车下线仪式。这台由经典DF4B内燃机车“魔改”而来的“新能源”机车有哪些创新之处？氢动力机车有哪些特殊价值和使用场景？本期铁道视界，我们为大家一同深度解读：

氢燃料的绿色机车



下线仪式上，身披庆祝彩绸的“宁东号”氢动力机车


“宁东号”氢动力机车的机车号


“宁东号”氢动力机车的氢能源标识

氢能源机（动）车作为轨道交通领域绿色发展全新“科技树”，近年来在国内外广受关注。与我们概念中火箭发射时液氢直接燃烧的场景不同，氢动力机车并非直接“燃烧”氢气或者液态氢，而是采用以氢气为能源的燃料电池输出电能，并以电能驱动机车运行。可以理解为水电解成氢气和氧气的逆反应。通俗来说，就是把氢气通入燃料电池中，反应之后产生电能，并排放出水。是一种安全、绿色、高效的动力方式。

氢燃料电池安装在机车的顶部（红圈位置）

具体到“宁东号”，机车装备了800kW的氢燃料电池，全部安装在改造后的机车顶部。270kg容量的储氢罐则放置于机车机械间中，一次加氢，最长可连续运行约190小时，可胜任站场调车和小运转作业的需求。其中，800kW氢燃料电池让“宁东号”机车一举成为全球装机功率最大的氢燃料机车。


“宁东号”氢动力机车的储氢罐


机车外侧的氢气加注口

同时，“宁东号”还采用了“氢燃料电池+动力蓄电池”的双动力配置，安装的486kWh的锂电池与氢燃料电池配合，能够根据不同使用工况灵活调整动力输出模式，同时还可在制动时回馈吸收电能，实现机车的高效运行。


除通过燃料电池供电外，蓄电池还可直接用外接电源充电，机车侧面设有DC 110V和AC 380V双制式的充电插座



低功率混合模式下，燃料电池除了驱动列车外，还向蓄电池供电



高功率模式下，燃料电池和蓄电池共同向牵引系统供电

“魔改”自DF4B，内中大有乾坤

对铁路特别是机车熟悉的朋友们可能都会一眼看出——“宁东号”的外形与经典的内燃机车DF4B太相似了，事实上，氢动力机车“宁东号”，正是由DF4B型内燃机车改造而来，这也是我国首台由内燃机车改造而来的氢动力机车。




虽然换了一身亮丽的蓝色涂装，但DF4B的标志性外观还是能一眼认出


为何要由内燃机车改造呢？中车大同公司的技术人员向我们解释，从机车保有量结构来看，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”所代表的改造方案，通过对老旧内燃机车车体、转向架等部件进行改造修复，延长了相关部件寿命，扩展配置后，可替代目前90%以上的内燃调车机车，大大延长了机车的服务周期，实现了对老车的新生，进而节省了投资，是用户对牵引动力升级换代时的高性价比之选。



改造过程中的“宁东号”氢动力机车



改造过程中，需要拆除原有的柴油机等部件，机械间等内部结构进行了大规模改造



改造修复的转向架，牵引电机由直流牵引电机改为了交流电机



在升级改造过程中，驾驶室也焕然一新

同时，对于使用方来说，在节能减排的大框架下，相比其他牵引动力优化方案，氢动力机车可以实现无弓网运行，能够节约用户电气化线路建设和购置电力机车的成本支出。

此外，DF4B型内燃机车作为国内分布范围最广，保有量最大的内燃机车型号，改装资源广阔，适用性强。加上中车大同公司针对不同用户和不同使用场景，设计了不同的改装和动力配置方案，能够根据需求最大限度满足用户需要的基础上，尽可能的节省投资，提高效费比。



改造过程中的“宁东号”氢动力机车

应用场景：未来可期

在2021年1月27日，同样是在中车大同公司，我国自主研发的首台氢燃料电池混合动力机车成功下线。相比之前的那台“蓝色小魔方”，此次亮相的“宁东号”无论是在功率、牵引力，还是续航力等方面都大大提高，拥有更广阔的适用场景。


2021年1月27日在中车大同公司下线的我国自主研发的首台氢燃料电池混合动力机车，昵称为“蓝色小魔方”

而此次“宁东号”的运营方——宁东铁路公司主要担负着宁东能源化工基地铁路开发建设和煤炭、油品、建设物资、化工原料及产品的运输任务。宁东铁路沿线，无论是以煤炭为原料生产“灰氢”，还是在工业中通过副产品制取“蓝氢”，或者以电解水生产“绿氢”，都有着得天独厚的基础条件，也为氢动力机车积累运营经验提供了广阔舞台。


宁东铁路示意图，其运营范围内有很多煤矿和电厂


宁东铁路公司作为在应用领域的先行者，探索精神值得肯定

在“宁东号”机车下线前，赤大白铁路、国能集团相关铁路均已有氢能源机车入驻，开启了中国铁路牵引动力改革的全新一步。此番“宁东号”机车下线，不仅是中国氢能源在铁路乃至大交通领域产业化应用的标志性成果，更刷新了全球氢能源机车装机功率的纪录，为服务国家“碳达峰、碳中和”战略增强了支撑力。有理由期待，未来中国的氢动力机车，能够为世界铁路装备事业发展提供绿色可持续的解决方案，成为绿色经济的新动能和可持续增长极。


期待国产氢动力机车越走越远！

laojiu

ltm 发表于 2023-6-20 08:59
“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。”
这话怎么理解 ...

就是短时间能达到2000千瓦的功率。此时靠800千瓦的燃料电池加上磷酸铁锂电池组放电达到的。

ljt

【新车速递】我国首台氢燃料电池混合动力机车下线

原创 铁道视界 铁道视界 2021-01-27 20:02
今天（1月27日），我国自主研发的首台氢燃料电池混合动力机车，在中车大同电力机车有限公司成功下线。这款清洁能源、实现了碳和污染物完全零排放的新机车有何突破创新？这款机车未来又将有哪些应用场景？本期推文就在此为大家一一呈现：



下线典礼上的新型机车


碳和污染物零排放下的强劲动力
作为一款纯电动力的机车，这款新型的氢燃料电池混合动力机车称得上是有着强劲的动力：设计速度达到80km/h，持续功率700kW，平直道最大牵引载重为5000吨，6‰的坡道上最大牵引载重为2000吨，能够适应大多数运输的需要。



氢燃料电池混合动力机车外观全貌









车体外部和驾驶室内，标有功率700kW、最高速度80km/h的标识



氢燃料电池混合动力机车的主要技术参数
氢燃料电池混合动力机车最大的特点，就是采用了氢燃料电池这一完全零排放的新型能源。在列车运行中，除了水之外没有任何排出物。同时，该款机车无需像电力机车一样通过接触网受电，也无需像纯电池机车一样频繁充电或更换电池。车体加注一次燃料后，典型工况下可连续工作八小时，具有良好的出勤性。



排放管道内排出的只有纯水


与氢燃料电池（下图左侧粉色部分）配合，机车内部还装有钛酸锂电池组（下图右侧绿色部分）。根据不同的应用场景，锂电池组输出或回收电能，配合氢燃料电池一同驱动机车。



大功率输出模式下，氢燃料电池和锂电池共同输出电能，驱动牵引电机



小功率输出模式下，氢燃料电池一边输出电能驱动牵引电机，一边给锂电池充电



制动模式下，牵引电机反转，输出电能并储存于锂电池中




由于零排放且噪音小，氢燃料电池混合动力机车尤其适用于相对密闭的环境和城市等环保排放要求较高的工况，如隧道、矿山、地铁，以及地处城市市区的车站、货场等。



在车间室内运行的氢燃料电池混合动力机车，噪音远小于内燃机车，其无尾气异味


灵活变形的多面手
氢燃料电池混合动力机车在研制之初，采用了中置驾驶室、外走廊、B0-B0轴式等设计方案。



氢燃料电池混合动力机车采用了中置驾驶室



机车转向架，为B0-B0轴式





驾驶室视野开阔，便于驾驶作业






操纵台安装有两块大尺寸显示屏，左侧为四显示摄像头屏幕，便于驾驶员观察机车运行路况和车钩情形，右侧的多功能显示屏可显示机车各项技术信息，亦可兼做电子仪表盘





驾驶室内部空间开阔，除驾驶员外可容纳多达3人，便于各种作业时搭载人员



外走廊式设计，便于司乘人员的各种作业


中车大同公司总工程师赵明元先生介绍，因为采用了氢燃料电池混合动力机车采用了整车模块化设计+全部设备模块化安装，所以除了现有的驾驶室中置方案外，机车能够依据具体应用需求和应用条件，灵活调整为端置驾驶室、双端司机室等不同设计。甚至还可以通过增加车轴，改变为C0-C0轴式的六轴机车，以增加牵引功率。此外，氢燃料电池混合动力机车还可将动力配置改为锂电池+传统发动机，以满足不同运输环境的需求。



各个设备组件采用模块化设计+模块化安装，能够灵活调整


短评：前景光明的新作品
这款氢燃料电池混合动力机车，是我国氢能源在铁路机车领域产业化应用的最新成果，标志着我国氢能利用技术取得关键突破的同时，也为中国铁路机车装备在全球氢能铁路装备技术领域这一新兴的“技术高地”拿到了一张入场券。除了在国内有着广泛的应用场景外，这款非常符合欧洲环保要求的新型机车，也有望能在国际市场取得战绩。



期待这款清洁能源机车能够早日上线应用

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【新车速递】我国首台氢燃料电池混合动力机车下线

原创 铁道视界 铁道视界 2021-01-27 20:02
今天（1月27日），我国自主研发的首台氢燃料电池混合动力机车，在中车大同电力机车有限公司成功下线。这款清洁能源、实现了碳和污染物完全零排放的新机车有何突破创新？这款机车未来又将有哪些应用场景？本期推文就在此为大家一一呈现：



下线典礼上的新型机车


碳和污染物零排放下的强劲动力
作为一款纯电动力的机车，这款新型的氢燃料电池混合动力机车称得上是有着强劲的动力：设计速度达到80km/h，持续功率700kW，平直道最大牵引载重为5000吨，6‰的坡道上最大牵引载重为2000吨，能够适应大多数运输的需要。



氢燃料电池混合动力机车外观全貌









车体外部和驾驶室内，标有功率700kW、最高速度80km/h的标识



氢燃料电池混合动力机车的主要技术参数
氢燃料电池混合动力机车最大的特点，就是采用了氢燃料电池这一完全零排放的新型能源。在列车运行中，除了水之外没有任何排出物。同时，该款机车无需像电力机车一样通过接触网受电，也无需像纯电池机车一样频繁充电或更换电池。车体加注一次燃料后，典型工况下可连续工作八小时，具有良好的出勤性。



排放管道内排出的只有纯水


与氢燃料电池（下图左侧粉色部分）配合，机车内部还装有钛酸锂电池组（下图右侧绿色部分）。根据不同的应用场景，锂电池组输出或回收电能，配合氢燃料电池一同驱动机车。



大功率输出模式下，氢燃料电池和锂电池共同输出电能，驱动牵引电机



小功率输出模式下，氢燃料电池一边输出电能驱动牵引电机，一边给锂电池充电



制动模式下，牵引电机反转，输出电能并储存于锂电池中




由于零排放且噪音小，氢燃料电池混合动力机车尤其适用于相对密闭的环境和城市等环保排放要求较高的工况，如隧道、矿山、地铁，以及地处城市市区的车站、货场等。



在车间室内运行的氢燃料电池混合动力机车，噪音远小于内燃机车，其无尾气异味


灵活变形的多面手
氢燃料电池混合动力机车在研制之初，采用了中置驾驶室、外走廊、B0-B0轴式等设计方案。



氢燃料电池混合动力机车采用了中置驾驶室



机车转向架，为B0-B0轴式





驾驶室视野开阔，便于驾驶作业






操纵台安装有两块大尺寸显示屏，左侧为四显示摄像头屏幕，便于驾驶员观察机车运行路况和车钩情形，右侧的多功能显示屏可显示机车各项技术信息，亦可兼做电子仪表盘





驾驶室内部空间开阔，除驾驶员外可容纳多达3人，便于各种作业时搭载人员



外走廊式设计，便于司乘人员的各种作业


中车大同公司总工程师赵明元先生介绍，因为采用了氢燃料电池混合动力机车采用了整车模块化设计+全部设备模块化安装，所以除了现有的驾驶室中置方案外，机车能够依据具体应用需求和应用条件，灵活调整为端置驾驶室、双端司机室等不同设计。甚至还可以通过增加车轴，改变为C0-C0轴式的六轴机车，以增加牵引功率。此外，氢燃料电池混合动力机车还可将动力配置改为锂电池+传统发动机，以满足不同运输环境的需求。



各个设备组件采用模块化设计+模块化安装，能够灵活调整


短评：前景光明的新作品
这款氢燃料电池混合动力机车，是我国氢能源在铁路机车领域产业化应用的最新成果，标志着我国氢能利用技术取得关键突破的同时，也为中国铁路机车装备在全球氢能铁路装备技术领域这一新兴的“技术高地”拿到了一张入场券。除了在国内有着广泛的应用场景外，这款非常符合欧洲环保要求的新型机车，也有望能在国际市场取得战绩。



期待这款清洁能源机车能够早日上线应用

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laojiu 发表于 2023-6-20 15:44
就是短时间能达到2000千瓦的功率。此时靠800千瓦的燃料电池加上磷酸铁锂电池组放电达到的。

这车还只能做调车机车用，问题是DF4B这种样式适合调车吗？

月饼弹簧

型号为何多了一个“C”？

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中车首台“宁东号”氢动力机车

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中车首台“宁东号”氢动力机车

菜鸟一号

如果重车方向是长大下坡道，还是有很好的节能效果

南局幽魂

这司机室可是绝对不允许抽烟了

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8月18日，宝武集团新疆八一钢铁公司（简称“宝武八钢”）首台纯电新能源机车在乌鲁木齐召开机车上线试运行启动仪式，此次上线的机车由中车大同公司联合神铁运维为宝武八钢公司量身打造，为铁路专用线客户提供安全节能、绿色低碳的全新服务。
新能源机车是铁路专用线绿色、低碳运行的新选择，是铁路专用线发展的新趋势。中车大同公司基于“碳达峰、碳中和”要求，聚焦轨道交通装备和清洁能源装备“双赛道、双集群”新格局，加快新能源机车产品谱系化研究，目前已开发出采用氢能和纯电池为动力源的两个技术平台，充分满足钢厂、港口、煤矿等铁路专用线对新能源机车的需求。