韩国欲建世界最长氢能机车线，中德法韩竞争白热化
“氢气作能源，零碳来排放”，韩国大田市近日宣布将建造世界上最长的氢能有轨机车线路。他是怎么做呢？
大田市决定在韩国率先在城市轨道交通2号线引入采用纯韩国技术的氢能有轨机车项目。该项目于今年9月动工建设，预计2028年底竣工。
这种氢能有轨机车配备氢燃料电池，一次加氢能行驶200公里；并且完全无电缆束缚，线路全长38.8公里，沿线设置45个站点。
行驶里程越多且无碳排放，空气质量就会得到越多改善……该氢能机车为五节编组列车，身长38米，最多可搭载300人，平均行驶速度为每小时22公里（城市通勤用，快不起来）。
本月开始接受全面的施工订单……将逐步开展土木工程、电力、信号等工程，总投资达9158亿韩元（49.3亿人民币），有望带动当地经济发展。
采用纯韩国技术开发的氢能有轨机车将在大田城市铁路2号线上运行，该线路本月下达施工令，预计2028年底完工。
韩国首次决定商业化运营的氢能有轨机车一次加氢可行驶200公里以上，且采用完全无线的方式制造，无需在城市安装供电线路。
15日，大田市宣称，近期与现代Rotem公司签署了价值2934亿韩元（15.8亿人民币）的34辆氢能有轨电车生产合同，并将于本月内下达包括路基和轨道在内的全面土木工程订单，从而正式启动该项目。
大田城市铁路2号线项目早于1996年由政府批准首个基本计划，28年后才开始车辆生产和施工订单下达工作。
氢能有轨机车计划部署在贯穿大田所有五个区（西区、中区、东区、大德区和儒城区）的城市环形线路上，其车辆系统和氢燃料电池技术均为纯韩国技术开发而成。目前，通过韩国国家技术开发项目，已完成主要零部件技术开发、性能评估、5000公里运行等示范工作。
大田氢能有轨机车利用空气中氢气和氧气发生化学反应产生的电力，由电机驱动，通过应用最新的可旋转转向架技术，能显著降低与轨道的摩擦噪音。
氢能有轨机车的核心技术——氢燃料电池堆在发电过程中不排放二氧化碳等污染物。氢源计划采用从大田垃圾填埋场产生的甲烷气体中提取的蓝色氢气。
因为在从进气中提取氧气的过程中使用了高性能过滤器，所以有轨列车运行时空气得到净化。氢能有轨电车运行一小时可产生107.6公斤清洁空气，单日运行所产生的空气质量改善效果相当于11万名成年人一小时的空气消耗量。
车辆配备前方碰撞预警系统和自动制动系统，安全性得以提升；并且安装了各种便利设施，例如四个55英寸显示路线信息的透明OLED屏幕，以及车辆侧窗上为听力障碍者设置的便利装置。
电池系统采用LTO电池（而非常用的锂聚合物电池），最大程度地提高防火安全性。
未来：大田市将从2026年下半年引入1辆氢能有轨列车开始，到2028年上半年陆续接收34辆氢能有轨机车。随后，公司计划通过约六个月的综合试运行，最终确定其性能和安全性，并于2028年底正式投入运营。
铁路界相关专家认为，氢能有轨机车是一种高能效的环保系统，大田有轨机车建设过程中制定的商业计划和积累的技术经验将成为韩国铁路业发展的重要财富。
韩国称，大田城市铁路2号线长38.8公里，建成后将是世界上最长无接触网有轨机车线路。
工程总成本为15069亿韩元（81亿人民币）（其中国家预算占60%，市政府预算占40%），将从土木工程、电气信号建设等基础设施工程开始依次进行建设，总金额为9158亿韩元。
该市将路基和轨道建设订单划分为14个长度为2 - 4公里的部分，增加了当地企业的参与机会。对于在现有道路上安装轨道且建设成本低于300亿韩元的9个项目，通过资格审查确定中标者，无需预先筛选，以便当地建筑公司能够参与。
对于价值300亿韩元以上、施工难度较大的项目，通过综合评估审查选择公司；对于西大田立交桥和地尾山口部分的大型结构施工，则通过详细设计技术方案下订单。
该路段建设工期较短，将于2028年上半年竣工并开始试运营。
位于大德区莲竹洞的车辆基地承担有轨电车维护、检查、保养、操作控制等功能，其建设工作将通过一个价值678亿韩元的单一项目进行。
价值1236亿韩元的机械、消防、电气、信号和通信建设还计划分为30个部分，以扩大当地企业的参与机会。
大田电车线路上将总共设置45个车站。其中，41座将采用“相对”式建造，允许在道路两侧上下车；3座将采用“岛式”建造，站台设置在上下行线之间。45个车站的具体位置可在大田电车网站查询。
大田市长李章宇表示：“在引领韩国科学技术发展的科学之都大田，首次在韩国引入氢能有轨机车这一未来铁路技术，意义非凡。”他还补充道：“由于所有不确定因素都已解决，氢能有轨机车建设将在施工期间大力推动当地经济发展。我们将全力推动该项目达成这一目标。”
相关新闻
韩国铁道研究院自主开发液化氢铁路机车核心技术
韩国铁道研究院（KORAIL）于 9 月 17 日宣称，正在韩国国内首次开展液化氢机车核心技术的开发工作，并且进行相关技术组合试验。
此次所研发的液化氢核心技术涵盖铁路机车推进变频控制技术、混合动力推进技术、液化氢储存技术以及汽化装置。
尤其值得一提的是铁路机车推进逆变控制技术，该技术此前依赖进口，如今实现国产化，这一技术应用于 7000 台机车的推进控制装置。
韩国铁道研究院运用一台逆变器控制一台电机（1C1M）的方法开发出一款 390kW 的电机，目前正在对其牵引力和加速度进行测试，计划最早于 10 月份开展测试与认证工作。
另外，液化氢储存技术与汽化装置属于一种能够把 -253℃的液化氢存储在储存容器中并且高效汽化的装置。这种汽化装置旨在将氢气温度控制在零摄氏度以上（这是氢气应用于燃料电池的条件），同时将压力控制在 17 巴以下。
然而，由于韩国没有关于使用液化氢的详细法规，所以需要借助监管沙箱来推进相关工作。随后，依据官方测试程序以及安全管理计划的批准情况，计划于 11 月开展从液氢储存容器到燃料电池、DC - DC 转换器、推进逆变器以及负载的组合测试，从而对液氢机车核心技术的性能进行验证。
多国研发或示范运行氢能机车项目，竞争趋向白热化
德国：采用阿尔斯通Coradia iLint车型
技术特点：阿尔斯通的Coradia iLint是全球首款投入商业运营的氢燃料电池机车。它采用氢燃料电池与锂离子电池混合供电系统。氢燃料电池为列车提供主要动力，锂离子电池则用于在列车启动、加速和回收制动能量时提供辅助动力。这种混合动力系统提高了列车的能效和运行灵活性。
该款列车的氢燃料电池堆具有高效的发电能力，其氢气储存系统采用高压气态储氢技术，能够确保列车有足够的续航里程。例如，一次加氢可以使列车行驶数百公里，满足区域交通运营的需求。
运营情况：在德国下萨克森州的一些地区，Coradia iLint已经投入商业运营。它主要运行在非电气化的铁路线路上，替代了传统的柴油列车。这不仅减少了二氧化碳和颗粒物等污染物的排放，还为当地的铁路客运提供了更加环保的解决方案。其安静的运行特性也受到了沿线居民的欢迎。
法国：阿尔斯通在法国的氢能机车计划
技术特点： 阿尔斯通在法国也积极推广氢能机车技术。其氢能机车技术与在德国的Coradia iLint类似，不断在氢燃料电池的性能优化、储氢系统的安全性提升以及列车整体的智能化控制方面进行研发改进。例如，在氢燃料电池的耐久性和可靠性方面，通过改进材料和优化设计，提高了燃料电池的使用寿命和运行稳定性。
运营情况：法国正在计划将氢能机车应用于一些特定的铁路线路，尤其是在风景保护区和山区等对环境要求较高、电气化建设成本较高的地区。这些计划旨在提升法国铁路网络的可持续性，减少对传统化石燃料的依赖。
日本：丰田与东日本铁路公司（JR东日本）合作项目
技术特点：丰田在氢燃料电池技术方面有深厚的技术积累，其与JR东日本合作开发氢能机车。丰田的氢燃料电池技术以高能量转换效率和快速启动能力著称。在合作项目中，氢燃料电池为列车提供清洁电力，同时结合日本在轨道交通领域的精密制造技术，确保列车的舒适性和安全性。
日本的氢能机车项目注重适应本国的地理和气候条件。例如，在应对地震等自然灾害方面，列车的结构设计和系统安全性进行了特殊考量，并且在寒冷天气下也能保证氢燃料电池的正常启动和运行。
运营情况：目前处于测试和研发的推进阶段。如果投入运营，将有助于解决日本部分地区铁路电气化成本高以及减少碳排放等问题，特别是在一些偏远岛屿和山区铁路线路上，氢能机车将是一种理想的绿色交通解决方案。
加拿大：氢能轻轨项目
技术特点：加拿大的氢能轻轨项目旨在开发适合城市轻轨的氢燃料电池技术。其技术研发重点包括优化氢燃料电池系统的功率输出以满足轻轨列车频繁启停的需求，以及开发高效的储氢系统以适应轻轨车辆的空间限制。例如，采用新型的储氢材料和紧凑的储氢罐设计，提高了单位体积内的储氢量。
运营情况： 处于项目的试点和示范阶段，主要目的是探索氢能在城市轨道交通中的应用可行性，为城市可持续交通发展提供新的选择。如果成功推广，将有助于减少加拿大城市交通的碳排放，提升城市的环境质量。
中国氢能有轨机车发展迅速
日前，交通运输部发布《铁路机车车辆驾驶人员资格许可办法（中华人民共和国交通运输部令2024年第9号）》，明确准驾铁路机车车辆类型，规定J6类准驾电力机车包含电电混合、氢动力新能源机车。这是国内首次将氢动力新能源机车纳入准驾铁路机车管理，为全国氢能机车商业化发展提供了政策依据。
老旧内燃机车污染重、能耗高、噪音大，已不能满足铁路绿色低碳发展的需要。多位业内人士指出，《办法》的发布，表明国家对氢能机车的认可度大幅提升，从战略层面对氢能机车的研发运用给予支持。今后，氢能机车的使用范围会从过去的地方铁路、工矿企业拓展到国铁市场，准入市场的开拓会为氢能机车带来更大发展空间。
“氢能机车具有能量转换率高、环境污染小、噪声低等特点。”谈起氢能机车的优势，中车大同电力机车有限公司路外事业部总经理刘志峰表示。
中国汽车战略与政策研究中心高级研究员宋承斌分析，用氢能源作动力，可以实现全产业链的低碳环保，解决电气化铁路在电力来源阶段的空气污染问题。
据西南交通大学氢能及储能技术研究院院长陈维荣领衔团队的测算，一列时速160公里的氢能源市域动车，一天来回跑500公里，一年大概可以减少1万多公斤二氧化碳的排放，减碳效果非常明显。
我国铁路碳排放主要来源于内燃机车，目前还有4万公里非电气化铁路，近万台内燃机车承担运输任务，污染重、耗能高、噪音大，淘汰更新势在必行。
为此，近年来，我国机车领域一直在寻找清洁的解决方案，并生产出了氢燃料电池机车、混合动力机车等多种新能源机车。铁路行业正在加快推动新能源机车的应用，力争到2027年实现老旧内燃机车基本淘汰。
近年来，我国在氢能轨道交通方面不断取得突破。“当前，国内氢能轨道交通的产品主要用于城际列车、城市有轨电车及调车机车等。”宋承斌说。据不完全统计，全国目前已公开下线氢能轨道车19列，其中客运轨道车16列、货运机车2列、特殊作业车1列。
随着研发的不断推进，今年4月，国家能源集团与中国中车联合研制的我国首台大功率氢能源动力调车机车在新朔铁路巴准线四道柳站首次完成万吨装车试验，标志着我国重载铁路大功率氢能源动力装备的市场化运用取得关键性突破。
今年8月中旬，上述大功率氢能源机车向媒体展示了氢能在重载铁路上的实践运用。据介绍，该台机车是国内首台2400千瓦大功率氢能源机车，可以根据不同牵引运用需求，实现氢燃料供电、锂电池供电、混合动力供电的多种供电模式，大幅降低大气污染物和温室气体排放。
这台氢能源机车，不仅节能环保，而且功率特别大，时速可达100公里，牵引最大载重可达万吨，相当于拉动200多节车厢，车厢连接起来长约6公里。”此外，该台氢能源机车满载氢气时可连续运行12小时以上，续航里程达800公里。测算显示，仅这一台机车每年可以减少164吨燃油消耗，减少二氧化碳排放508吨。
氢能机车大发展可带动相关产业
氢能机车技术上目前面临的挑战，一是如何更好地完成氢能机车的低温性验证，持续提升机车的性能；二是如何提升氢能机车的储氢量，进而提升整车的续航能力。
同时，运营成本较高和基础设施不健全也限制了氢能机车的发展。氢能列车运营成本相较于柴油及电动列车更高，主要源于高燃料成本以及高维护费用，高燃料成本包括氢气价格偏高以及能源转换效率不高，而高维护成本则涉及燃料电池组件更换及铁路线路维护与改造的高额费用。
目前，国内氢能列车加氢站稀缺，加氢问题制约应用推广。氢能列车加氢站由于容量大，建设难度大、技术要求高，因此在安全设计方面极为严格。
对此，业内人士建议，首先应加强政策引导，支持轨道交通领域在氢能方面的应用。完善氢能源发展规划，将轨道交通纳入氢能源应用场景。制定轨道交通领域氢能应用战略和路线图，明确氢能在“双碳”目标和长期能源战略中的作用，建立氢能源轨道交通的标准规范，允许有条件的地方先行先试。
其次，还应加大氢燃料电池技术开发，不断提高氢能列车性能水平。促进燃料电池技术向模块化、智能化、长里程等方向发展，满足不同功率等级的需求。同时提高氢能列车续航里程、氢能循环利用效率。
最后，要不断完善基础设施建设，形成便捷的加氢体系。完善加氢站建设，形成与氢能列车运行网络相匹配，高效便捷的加氢服务体系。在多位业内人士看来，氢能机车的发展，将催生规模化、多样化的新能源产品需求，从而也将带动电池、电气、电机等相关产业蓬勃发展。
中德法韩多国均看到氢能机车所带来的机遇，究竟谁能在未来独占鳌头，让我们拭目以待。您对此看法如何，欢迎在留言区留言。