但凡參觀過大型工業廠房的人，對於沿著廠房內部軌道穿梭的一輛輛運輸用燃油機車一定不會陌生。裝載貨物的內燃機車速度非常緩慢，行駛過程中噪音轟鳴、震動頻繁，煙囪持續不斷向外排放黑色尾氣……類似情景，在鋼鐵、礦山、石油化工等企業中幾乎每天都在上演。
而今，上述現狀有可能得到根本性改變。
很酷，很炫，電動小火車亮相！
10月10日，由國網江蘇省電力有限公司主導研製的新型充電式智能軌道機車在南京南鋼集團正式投運。這一軌道機車項目也是國內首個工業機車「油改電」項目。
「對內燃機車進行電氣化改造，實現燃油機車向電動『小火車』升級，這在國內尚無先例。工業機車『油改電』項目在減少化石燃料消耗及汙染物排放的同時，也降低了運行成本，改善了機車駕駛員的工作環境，推動大型工礦企業調度機車邁向清潔替代新時代，極具社會示範和推廣價值。」國網江蘇電力營銷部副主任甘海慶說。
燃油機車升級為電動「小火車」，聽起來很酷炫，要實現它卻是困難重重。這背後，有一個不為人知的故事……
廠內小火車冒煙，激發一個靈感
作為江蘇省綜合能源市場開拓的先驅部隊，國網江蘇綜合能源服務有限公司與南京南鋼集團一直保持著常態的合作關係，包括前期為鋼廠制定風機節能、餘熱回收等方案均收到了較好的效果。
2019年10月，國網江蘇綜合能源服務有限公司員工周顯威和他的團隊去南鋼廠區進行實地調研。時值秋冬之交，然而廠區裡的溫度卻居高不下。才進去十幾分鐘，周顯威已經明顯感覺到襯衣被汗溼了。
「你們的工作環境可真是艱苦啊！」周顯威用玩笑的口吻說道。「沒辦法呀，我們是煉鋼廠，鋼水的溫度在1500攝氏度以上。我們對於高溫早就習慣了。」班員無奈笑道。
這時，一列小火車冒著濃煙停在了他們身邊。「你們這兒還有火車吶！」周顯威頓時來了興趣。班員笑道：「不光是我們，化工廠、製造業、港口物流，很多產業都在用這樣的燃油小機車來運輸貨物，我們這兒全靠它來運鋼水呢！走，帶你上去看看。」
幾人來到車頭上，撲面而來的熱浪讓人感覺像是身處桑拿房一般。周顯威發現，即使小火車處在停止狀態，噪音、震動和油煙也並沒有減弱多少。司機班組成員介紹，這樣的GK1型燃油機車整備質量為92噸，載重在1300噸左右。每個臺班司機班組常規配置2-3人。雖然採用工作12小時、休息36小時的四班兩倒工作模式，每臺車每年配備司機班組人員8-12名。
周顯威看著車頭上老舊的設備，依託前期儲能電源設備研發推廣的經驗，一個創新的想法初步在他腦海裡成型。何不做個電動小火車？
目前，我國鋼鐵規範企業總數為263家，加上礦山、石油化工、港口物流等企業，全國工業生產企業運輸用內燃機車保有量超過3萬輛。據悉，工業生產領域的機車多用於調度運輸，均為以柴油為動力的內燃機車，車輛在驅動過程中燃燒柴油，排放出大量二氧化碳、二氧化硫等氣體，噪音大、震動強，給生產生活環境帶來負面影響。
目前大型企業使用傳統內燃機車存在諸多問題。
環保壓力大：內燃機車存在極其嚴重的尾氣排放、噪聲汙染問題。隨著國家節能減排工作的推進，企業環保壓力越來越大。
運行成本高：單臺內燃機車年耗油約100萬元，年維護運行成本在30-60萬。單臺配備司機班組人員8-12名，人力成本在120萬左右。
工作環境差：內燃機車運行噪音大、震動大、有尾氣排放，司機受噪音、震動、尾氣排放的困擾。
從南鋼廠回來後，周顯威左思右想，愈發堅定地認為，將這種工業內燃機車「油改電」是個很好的主意，既有利於減輕企業環保壓力，又能產生經濟社會效益，市場推廣前景廣闊。而且，針對客戶特殊場景定製化服務也是綜合能源服務工作的服務理念。
電氣化改造 舊車煥新顏
說幹就幹。
周顯威找來GK1型燃油機車的各項數據。經過簡單的估算發現，如果對鋼廠原有運輸用內燃機車車體進行純電升級改造，將原有柴油機替換為電機，採用磷酸鐵鋰電池組作為動力源，不僅能實現機車工作全過程「零汙染」，更能為鋼廠帶來巨大的經濟效益。
對他的這個創意，鋼廠方面表示出了強烈興趣，並訂下了合作意向。周顯威和中國電科院團隊成員立刻馬不停蹄地投入到新型充電式智能軌道機車的研發中去。這就是國內首個利用廢舊機車改造的工業化應用鋰電動力機車研發項目。
新型充電式智能軌道機車由整車控制器、電池系統、主驅動器、驅動電機等組成。他們將原有柴油機替換為4臺永磁同步電機，採用666千瓦時磷酸鐵鋰電池組作為動力源，實現了機車工作全過程「零汙染」。
周顯威帶領團隊成員克服重重困難，不斷調試更新研究方案。經過近一年的研發和近半年的試驗測試，新型充電式智能軌道機車研發項目終於下線並且投入運行！
圖為國網江蘇綜合能源服務有限公司業務主管周顯威、中國電科院新能源中心書記吳福寶、中國電科院新能源中心技術主管王德順在新型充電式智能軌道機車前的合影。
圖左新型充電式智能軌道機車，圖右為廠房的傳統內燃機車。
相比較傳統內燃機車，新型充電式智能軌道機車有以下顯著優點。
拉得動：新型機車起動牽引力370.8千牛，優於GK1的300千牛，持續牽引力319.3千牛（7.5公裡/小時），優於255千牛（7.5公裡/小時）。
跑得遠：電池系統採用640千瓦時磷酸鐵鋰電池組作為機車動力源，安全性能高，滿載續航裡程可達到120千米以上。
充電快：本車配備一臺300千瓦快充和一臺80千瓦慢充。快充可在2個小時內即可將放空的電池組充滿，縮短充電時間。配置慢充，可定期對電池進行滿充滿放，從而延長電池使用壽命。
剎得住：新型機車將GK1的活塞制動空壓機升級改造為螺杆空壓機，保留傳統空氣制動和手制動，另外可以利用電動機的回饋制動，使機車制動安全性能更高。
效益高：新型機車運行的燃料費同比傳統內燃機車可降低80%。維護費用可降低約60%，通過遙控駕駛功能每臺車每年可減少司機班組人員4名。
國網江蘇電力營銷部市場處處長楊斌介紹，目前，南鋼集團智能軌道機車用於運輸鋼包和原料，以每日連續工作24小時計算，單輛機車每年可實現替代電量39萬千瓦時，年用電支出約15萬元，較燃油支出降低80%，維護費用降低60%。機車可遙控駕駛，單輛機車每年可減少司機班組人員4名，每年降低人工成本48萬元。同時，單輛機車每年可減少燃油消耗172噸，相當於減排二氧化碳637噸。
據了解，目前南鋼集團共有21輛機車，如果將南鋼集團所有用於鋼包短途和原料運輸的內燃機車進行改造，每年可減少燃油量1780噸，節省運行費用1940萬元，實現替代電量402萬千瓦時。
電動「小火車」的出現，既降低了企業的運行成本，又推動了環境治理，還優化了廠房環境，可謂一舉多得、利國利民。
感謝：王諱、周瑾、阮文駿、周顯威等人對本文的貢獻。