近日，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）》（以下简称《办法》），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。多位受访人士指出，《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。
具备能效高、零排放等优点
“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告诉《中国能源报》记者。
另外，有业内人士称，由于不用重新架设取电网，相较传统燃油和电力机车，氢能源机车在相对密闭的地铁、隧道、矿山等环境下使用优势更加明显，应用和维护成本也更低。
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。
记者了解到，我国铁路碳排放主要来源于内燃机车，目前还有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。
不断获得新突破
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。
比如，2021年10月29日，由中车大同电力机车有限公司研制的首台氢燃料电池混合动力机车正式上线应用，标志着我国轨道交通装备在新能源领域实现由产品开发到实践应用的重大跨越。
“当时设计的时速达80公里，满载氢气可单机连续运行24.5小时，平直道最大牵引载重超过5000吨，相较内燃机车每万吨公里可减少碳排放约80千克。”刘志峰说。
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，可谓“大块头有大智慧”，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。
国能新朔铁路机务公司指导司机宋伟说：“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。
带动相关产业发展
谈及氢能机车技术上的挑战，刘志峰坦言，“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。”宋承斌说，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。
记者了解到，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，宋承斌建议，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。
