国内首辆！新型智能轨道电动货运“小火车”来啦！

  身以蓝白色为主的电动货运机车在江苏南京钢铁股份有限公司内缓缓开动，这标志着全国首趟新型智能轨道电动货运专列真正开始启动运行。

  这辆机车由国网江苏省电力有限公司与中国电力科学院联合研发，整车全长14.9米、重92吨，采用磷酸铁锂电池组作为动力源，最高设计时速达20公里每小时，满载2500吨货物情况下可连续行驶120公里。

  20公里每小时？你觉得慢？这个电动货运机车可不是以速度取胜的。它主要在厂区内被使用，负责运输大容量货物，不需要太快速度，只要动力够足，经济环保，就很完美。

  这款国内第一辆厂内电动“小火车”采用的磷酸铁锂电池具有工作电压高、单位体积内的包含的能量大、循环寿命长、安全性能好等优点，是一种价格相对低廉、性能优越的蓄电池。

  新款的国产特斯拉Model 3就采用了磷酸铁锂电池哦，大幅度的降低了生产成本。

  值得注意的是，这个轨道电动机车头是由废旧燃油机头改造而成。将传统燃油机车改造成新型充电式智能轨道机车需要把柴油机及液力传动装置拆除，仅保留车架部分，然后安装整车控制器、电池系统、主驱动器、驱动电机，这样的旧改新也十分经济环保！

  国网江苏电力与中国电力科学院联合攻克了锂电直交变频技术、永磁电机机车调校技术、电动机车智慧控制、锂电池大数据精准梯次利用等系列新技术，将原有柴油机替换为4台永磁同步电机，采用磷酸铁锂电池组作为动力源，实现了机车工作全过程“零污染”。

  作为江苏省综合能源市场开拓的先驱部队，国网江苏综合能源服务有限公司与南京南钢集团从始至终保持着常态的合作伙伴关系，为钢厂制定风机节能、余热回收等方案均收到了较好的效果。

  2019年10月，国网江苏综合能源服务有限公司主管周显威去南钢厂区进行实地调研。时值秋冬之交，厂区里的温度却居高不下。才进去十几分钟，周显威已经明显感觉到衬衣被汗湿了。

  “你们的工作环境可真是艰苦啊！”周显威用玩笑的口吻说道。“没办法呀，我们是炼钢厂，钢水的温度在1500摄氏度以上。我们对于高温早就习惯了。”班员无奈笑道。

  这时，一列小火车冒着浓烟停在了他们身边。“你们这儿还有火车呐！”周显威顿时来了兴趣。班员笑道：“不光是我们，化工厂、制造业、港口物流，很多产业都在用这样的燃油小机车来运输货物，我们这儿全靠它来运钢水呢！走，带你上去看看。”

  几人来到车头上，扑面而来的热浪让人感觉像是身处桑拿房一般。周显威发现，即使小火车处在停止状态，噪音、震动和油烟也并没有减弱多少。司机班组成员介绍，这样的GK1型燃油机车整备质量为92吨，载重在2500吨左右。每个台班司机班组常规配置2~3人。虽然采用工作12小时、休息36小时的四班两倒工作模式，每台车每年配备司机班组人员8~12名。

  周显威看着车头上老旧的设备，依托前期储能电源设备研发推广的经验，一个创新的想法初步在他脑海里成型。何不做个电动小火车？

  2020年全国规模以上铁钢企业为257家，燃油机车头约1万台以上，加上矿山、石油化学工业、港口物流等大规模的公司调度机车，全国保有量超过3万台。据悉，工业生产领域的机车多用于调度运输，均为以柴油为动力的内燃机车，车辆在驱动过程中燃烧柴油，排放出大量二氧化碳、二氧化硫等气体，噪音大、震动强，给生产生活环境带来负面影响。

  从南钢厂回来后，周显威左思右想，愈发坚定地认为，将这种工业内燃机车“油改电”是个很好的主意，既有利于减轻企业环保压力，又能产生经济社会效益，市场推广前景广阔。而且，针对客户特殊场景定制化服务也是综合能源服务工作的服务理念。

  周显威找来GK1型燃油机车的各项数据。经过简单的估算发现，如果对钢厂原有运输用内燃机车车体进行纯电升级改造，将原有柴油机替换为电机，采用磷酸铁锂电池组作为动力源，不仅能实现机车工作全过程“零污染”，更能为钢厂带来非常大的经济效益。

  对他的这个创意，钢厂方面表示出了强烈兴趣，并定下了合作意向。周显威和中国电科院小组成员立刻马不停蹄地投入到新型充电式智能轨道机车的研发中去。这就是国内首个利用废旧机车改造的工业化应用锂电动力机车研发项目。

  新型充电式智能轨道机车由整车控制器、电池系统、主驱动器、驱动电机等组成。他们将原有柴油机替换为4台永磁同步电机，采用666千瓦时磷酸铁锂电池组作为动力源，实现了机车工作全过程“零污染”。

  研发团队克服重重困难，不断调试更新研究方案。经过近一年的研发和近半年的试验测试，新型充电式智能轨道机车研发项目终于下线并且投入运行！

  图为国网江苏综合能源服务有限公司业务主管周显威（左）、中国电科院新能源中心书记吴福宝（中）、中国电科院新能源中心技术主管王德顺（右）在新型充电式智能轨道机车前的合影。

  在2015年巴黎气候变化大会上，中国提出到2030年，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重达到 20%左右。为此，国网江苏电力积极践行“四个革命、一个合作”能源安全新战略，在工农业生产、交通运输、居民生活等多个领域大力推广电能替代，提升各行业的电气化水平，助力打赢蓝天保卫战。

  钢铁行业是能源消费和二氧化碳排放的主要行业之一。目前，我国是世界最大的钢铁生产消费国，占全球近50%的粗钢产量，而钢铁行业产生的碳排放占全国总量的近15%，慢慢的变成了污染物排放第一大户。

  “传统的燃油机车头是钢铁生产厂区内搬运货物的必需工具，据我们调研下来，仅南钢就有21辆。这些机车都是燃烧柴油的，大幅度提升了厂区的排放水平。”国网南京供电公司营销部主任栾宁介绍说，“2018年，我们就联合国网江苏综合能源服务公司一起向南钢提出建议，采用电气化机车头的方式来促进节能减排。”

  为此，国网江苏电力与中国电力科学院联合研发，历时一年半时间完成新型智能轨道电动货运机车头成果上线应用，并在南钢厂区建设了1台300千瓦快充直流充电桩，满足电动机车头充电需求。

  据了解，2020年全国规范铁钢企业为257家，燃油机车头约1万台以上，加上矿山、石油化学工业、港口物流等大规模的公司调度机车，全国保有量超过3万台。

  作为南钢厂里主力运输货车，电动货运机车投入运行后，预计每年使用电量 约39万千瓦时，年可减少燃油消耗172吨，减排二氧化碳等温室气体816.9吨。

  做个设想，如果全部完成电气化改造，每年预计用电量为117亿千瓦时，可减少燃油消耗516万吨，减排二氧化硫5.4万吨、二氧化碳1911万吨。

  据介绍，单台燃油机车年耗油约100万元，年维护运行成本在30-60万。单台配备司机班组人员8-12名，人力成本在120万左右。而电动机车投入运行后，由于能够使用遥控驾驶功能，单辆机车每年可减少司机班组人员4名，每年降低人力成本48万元，运行的成本降低80%，维护费用降低60%。

  在传统燃油机车里，工人工作环境差，机车运行噪音大、震动大、有尾气排放，司机经常要忍受噪音、震动、尾气排放的困扰。

  随着储能电池技术加快速度进行发展，电动汽车产业愈发成熟，新型充电式智能轨道机车取代传统燃油机车渐渐成为可能。电动货运机车节能、环保、静音、结构相对比较简单，可遥控驾驶，驾驶室空间大、智能化程度高，机车操作性能好，机组人员不再忍受噪音等困扰，身心健康得到了更好地保障。

  拉得动：新型机车起动牵引力370.8千牛（千牛是力的单位），优于原先的300千牛，持续牵引力319.3千牛（7.5公里/小时），优于原先的255千牛（7.5公里/小时）。相较原有燃油机车，这个轨道电动机车头启动牵引力提升24%、持续牵引力提升 25%。

  充得快：本车配备一台300千瓦快充和一台80千瓦慢充。快充可在2个小时内即可将放空的电池组充满，缩短充电时间。配置慢充，可定期对电池进行满充满放，从而延长电池使用寿命。

  刹得住：新型机车将原有的活塞制动空压机升级改造为螺杆空压机，保留传统空气制动和手制动，另外可通过电动机的回馈制动，使机车制动安全性能更高。

  高铁的速度很快，超过每小时250公里；货运机车的速度很慢，仅为20公里每小时。

  货运机车和高铁用电方式也不一样。高铁用的是电网的电，且运行速度快，需要稳定高质量的电能，电网配套设施投资巨大，而轨道电动机车用的是储能电池，适合大型厂区内对速度要求不高的短途使用。

  电动货运机车的成功投运，是国网江苏电力在电能替代领域又一里程碑式的成就。此前，国网江苏电力已在交通领域大力推广电能替代，5月9日，长江流域首艘千吨级纯电动货船“中天电运001”在常州首航。

  从“十二五”至今，国网江苏电力已累计实施此类电能替代项目1.3万个，完成替代电量940亿千瓦时，助力减排二氧化碳5647万吨、减排二氧化硫等污染物53.6万吨。

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