基于GREET模型的氢燃料电池机车全生命周期碳排放与能耗分析

全球性的能源问题和环境问题正日益严重,在实现“双碳”目标的背景下,铁路运输部门需要选择低碳、绿色的燃料。相比较传统柴油动力内燃机车和电力机车,氢燃料电池机车在碳排放与能耗方面的优势值得探究。GREET模型是由美国阿贡国家实验室开发的计算机模拟软件,被广泛地应用于对车辆的能源与环境影响研究中。基于GREET模型,利用WTW (Well-to-Wheels)评价体系对氢燃料电池机车全生命周期的碳排放与能耗效应进行测算。通过与其他车型的对比研究发现:氢燃料电池机车的全生命周期能耗相比内燃机车降低了19.67%,与电力机车相近;氢燃料电池机车的全生命周期碳排放显著低于电力机车和内燃机车。本研究填补了行业中对我国氢燃料电池机车能耗与环境影响方面的研究空白。

燃料电池机车行业技术发展研究

相对于传统的柴油或者电气轨道机车,燃料电池机车有着效率高、污染低、固定资产投入低、经济性高等优势。自2010年开始我国有关燃料电池机车相关的研究逐渐提升,根据国内现有的专利进行分析,其主要研究方向为燃料电池系统、控制器以及冷却系统,为了持续验证产品的可靠性,从2018年开始国内已经开始进行了示范运行。未来,随着轨道交通行业的持续发展,燃料电池机车将成为重要的发展方向之一。

燃料电池机车正在开发中

世界上最大的燃料电池车辆——一台重109t、功率为1000 kW的机车,目前正在美国开发。这台机车将由美国陆军的一台EMD GP10型电传动内燃机车改装而成。如果获得成功,一个从2003年5月末开始、总投资为1200万美元的五年计划可能会推广到包括高速列车在内的所有其他型式的铁路车辆。 该研究计划的领导者是美国丹佛车辆研究中心LLC(Vehicle Projects LLC)。

旧内燃机车改造为燃料电池机车

概述了燃料电池机车的研究和开发情况,介绍了美国将一台GM公司的GP20型内燃机车改造为1000kW燃料电池机车的情况,指出了燃料电池在未来铁路上应用的前景。

铁路运输牵引动力技术发展现状及未来趋势展望

以交通运输的类型作为论文切入点,介绍了铁路运输系统的组成,由此对铁路运输牵引动力类型及其技术特点进行了详尽阐述。我国铁路运输牵引动力主要由蒸汽机车、内燃机车及电力机车等几类组成。电力牵引由于技术优势限制,目前在国内得到了长足发展,已充分实现了铁路电气化,干线运输基本均由电力机车牵引。但内燃机车作为一类技术成熟的自给式机车,在现阶段依然具有一定的应用前景,其受天候、自然灾害及战争破坏的影响较小,因此在调车作业及铁路救灾抢险中起着重要作用。考虑到石油资源的日渐枯竭,采用代用燃料,以及开发燃气轮机车、燃料电池机车及混合动力机车等新型自给式机车势在必行。

氢燃料电池作为铁路机车替代能源的应用

分析了铁路重型货运领域用氢燃料代替柴油的可行性;介绍了美国和加拿大的铁路公司在该领域的研发现状;提出氢燃料在未来的大范围商业应用中需要解决的问题。

700kW氢燃料电池混合动力机车氢燃料电池包冷却系统散热性能及司机室舒适度计算分析

以700 kW氢燃料电池混合动力机车为基础,对机车氢燃料电池包冷却系统及司机室舒适度进行理论计算和CFD仿真计算,计算结果与相关标准要求对比分析,最终验证设计方案的可行性。

全球零/低排放机车综述

据《巴黎气候协定》预测,到2050年零排放机车或将完全取代传统的内燃牵引动力装备。文章对当前零排放机车的发展及实际运用情况作了介绍,对其取代传统内燃牵引的可行性作了分析。