氢燃料电池列车供电系统与地面供能站设计及经济性分析

李岳; 侯大志; 孙士杰; 张婧妍; 张雨檬; 李季; 王利刚

华北电力大学学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (4) : 133 -140+149.

李岳, 侯大志, 孙士杰, 张婧妍, 张雨檬, 李季, 王利刚

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摘要

随着低碳化交通的持续发展，氢燃料电池列车受到广泛关注，车载供电系统与地面制氢蓄电站的协同设计与能量管理是重要的研究方向。首先全面调研了燃料电池、蓄电、储氢技术类型，其次建立了车载供电系统与地面加氢蓄电站技术选型、配置优化、运行优化的混合整数线性规划模型，并考虑了地面设施既加氢又充电、仅加氢两种方案。结果表明，地面设施既加氢又充电的能量补充方案系统总成本更低，地面设施使列车行驶前的动力电池荷电状态达到100%,储氢瓶储满氢气，车载供电系统单位里程氢气消耗量为0.74 kg/km,比仅加氢的方案低0.16 kg/km。重量限制是影响车载供电系统技术选型的关键因素，质子交换膜燃料电池和高压气态储氢技术相比固体氧化物燃料电池和金属氢化物储氢技术的质量能量密度更高，因此在氢燃料电池列车领域的应用更具优势。