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摘要:介紹了新能源機車的引入對鋼鐵企業鐵路運營帶來的影響，并對鋼鐵企業鐵路運營的發展方向做簡要規劃。

關鍵詞:新能源機車;鋼鐵企業;鐵路運輸;影響

隨著化石能源日益枯竭，化石能源的使用過程中會新增大量溫室氣體CO2，可能產生有污染的煙氣，威脅全球生態。節約化石能源和開發替代能源已經成為國家可持續發展的重大戰略，并已列入國家中長期發展重大戰略課題。目前機動車輛節能減排問題備受關注，成為行業熱點。

1傳統調車機車在鋼鐵企業的運用現狀

國內鋼企內部承擔鐵路運輸任務的調車兼小運轉內燃機車工作特點如下:(1)機車起動、加速、換向、制動頻繁;(2)機車負荷變化頻繁;(3)柴油機滿負荷工作時間只占約2%;(4)約50%的工作時間處于空載;(5)柴油機在整個工作期間的平均使用功率只有額定功率的1/3～1/2。基于以上的工作特點，造成調車機車存在柴油機動力潛能得不到充分發揮;柴油機的空載油耗高造成浪費比較嚴重;柴油機負荷變化頻繁造成柴油燃燒不充分、冒黑煙，廢氣中碳化物含量高，產生環境污染等問題。這些問題產生的后果是將有30%以上的燃油消耗將不為企業帶來任何收益，反而這部分燃油消耗在柴油機運轉的最差經濟區，燃燒效率最低，CO、NH化合物等有害氣體的排放相當高。同時，一些50～60年代修建的鋼廠，辦公區和生產區的規劃較混亂，鐵路運輸線穿插其中，機車待機時對附近造成的噪音影響也相當嚴重。因此打造現代化的鋼鐵企業鐵路運營模式，必須將淘汰落后技術產品放在首位，引入新技術產品，解決傳統鐵路運營的弊端。

2新能源機車的定義和技術特點

與新能源汽車領域的起源、發展相仿，軌道運輸行業也隨著動力儲能裝置的新材料運用和技術水平提升出現了類似的產品。一般來說，新能源機車是指具有節能、環保技術的機車，這類機車的典型產品為油電混合動力機車和純電動機車。油電混合動力技術是內燃機車從燃料動力到混合電力，并最終實現零排放的過渡技術。隨著技術的不斷發展，傳統的燃料能源將逐步被清潔動力能源所取代，如氫燃料蓄電池，儲能裝置所能提供的能源的功率也會不斷提升，最終實現整車零排放。混合動力系統的目的是:與傳統的內燃調車機車相比，在相應的負荷下降低柴油發電機組的工作時間，并使其在最佳效率區工作，從而實現節省燃油，降低有害物質排放。該系統適用于持續運行的干線機車，而且更適用于對于柴油機長時間處于空轉(惰轉)或低負荷、低效率區的調車機車，它們不僅可以精確地產生用于牽引所需的能量，還可以將機車制動能量回收存儲起來并再利用。該系列機車還有一個顯著特點是采用交流傳動系統。采用交流傳動系統的機車，黏著利用率高、牽引性能好，主要零部件使用維護成本更低。同等功率的交流傳動機車可比傳統的液力傳動機車和直流傳動機車牽引更多的貨物，卻只需要60%左右的維護費用。純電動機車只有在地面充電完備的條件下，且機車作業時間相對充裕的情況下才適合。

3世界范圍內新能源機車的運用

2010年9月，阿爾斯通與德國DBSchenkerRail鐵路運輸集團的子公司MEG簽訂租用阿爾斯通5臺混合動力調車內燃機車進行長期試驗，同時保留在晚些時候買下這些機車的選擇權。該協議的簽訂意味著為歐洲第一個鐵路混合動力機車車隊的構建打下基礎。該批次5臺機車中就包含由202型內燃機車改造的混合動力樣車，其他4臺在2011年底前加入。日本JR鐵路公司將使用混合動力調車機車，對目前旗下的150臺普通調車機車進行更換，屆時將形成世界上最大的節能環保調車車隊。2014年初，中車資陽機車公司研制的CKD6E5000型1000kW油電混合動力調車機車5001號在中國日照鋼鐵有限公司進行試用，通過各種運用工況考核，該車各項性能指標優越，節能降噪效果突出，因此于2015年，中國日照鋼鐵有限公司正式采購該車，并于2017年又采購了一臺CKD6E6000型柴油機最大運用功率570kW、動力電池組裝車容量為557kWh、B0—B0軸式的油電混合動力6001號調車機車。這2臺混合動力調車機車的成功運用，為國內鋼鐵企業等工礦企業鐵路運營改革奠定了基礎。

4新能源機車的應用對鋼鐵企業的影響

4．1機車采購及運用理念變革

4．1．1機車采購思路新能源機車由于采用交流傳動系統，牽引性能較傳統的液傳和直流電傳有明顯差異，如采用交流傳動系統的1000kW功率等級調車機車，其牽引性能是相同功率的液傳或直流電傳調車機車可牽引噸位的1．5倍左右，但新能源機車由于裝有交流傳動系統和動力儲能裝置，因此采購價格比傳統調機更高。按照現在動力儲能裝置的購買成本，從機車本身的系統構成差異計算，1kW動力儲能裝置的價格約等于1．3～1．35倍1kW柴油機的價格。同時，新能源機車的地面充電裝置采購成本也與機車功率成正比，因此在采購機車時，必須對目前運用的傳統調車機車的綜合油耗進行仔細核算，避免在動力儲能裝置的配置上投入不必要的費用。

4．1．2機車運用理念的變革新能源機車與傳統調車機車在運用上的最大區別在于，新能源機車具有車載柴油機發電機組充電、地面電源充電和制動能量回收充電功能，為企業最大限度地節約運用成本，建立地面充電裝置為機車進行充電。如果采用油電混合動力機車，則動力電池組的能量占比越大，對節約運用成本更有利，同時為了提高機車利用率，還必須選擇具有快速充電功能的新能源機車配套充電裝置。

4．2綜合運營成本大幅降低將日照鋼鐵控股集團有限公司目前擬采購的1500kW混合動力機車與傳統內燃調車機車(DF12型機車)全壽命周期(30年)成本費用相比較。當混合動力機車不具有地面電源充電條件時，全壽命周期內混合動力機車比傳統內燃機車節約運用成本約1048萬元;利用地面電源每個工作日充電1次，全壽命周期內混合動力機車比傳統內燃機車節約運用成本約2133萬元。通過對比分析，我們可以得到以下結論:(1)新能源機車的采購價格高于傳統調車機車。(2)新能源機車的日常維護和維修成本較傳統機車大幅降低。隨著動力儲能裝置的技術水平不斷提高，原材料成本逐漸降低，產品壽命不斷提高，新能源機車的日常維護和維修成本將進一步降低。(3)新能源機車的燃油消耗費用較傳統機車大幅降低。(4)新能源機車的環保性能對企業帶來的收益與國家碳排放稅的征收幅度成正比。

5鋼鐵企業未來的機車選型方向

根據傳統調車機車在鋼鐵企業的運用現狀及CKD6E5000型5001號和CKD6E6000型6001號混合動力調車機車的運用實例，結合國家產業政策調整，近年來對于鋼鐵企業節能、環保等要求的不斷提高。混合動力機車的能耗和排放相比其他機車具有得天獨厚的優勢，不但可降低企業機車運用的油耗成本，更順應國家環保政策的要求，對于企業來說在產生經濟效益的同時又可以創造社會價值。保證生產順利進行是鋼鐵企業對運輸作業的基本要求，混合動力機車由于具有兩套獨立的動力系統，一套系統出現故障時，另一套系統仍可正常使用，保產優勢明顯。隨著我國動力電池和管理系統技術的不斷進步，混合動力機車動力電池的充電時間和維護時間必將逐漸縮短。并且混合動力機車的柴油機工作時間較傳統機車大幅降低，柴油機的檢修、維護時間也大幅縮短，使得機車可利用率更高。綜上所述，從運營成本、節能減排、環境效益著手，對于鋼鐵企業未來內燃機車選型應以混合動力機車為主。

作者：鄧永春1，尹華陽2 單位：1．日照鋼鐵控股集團有限公司，2．湖北工業大學