“包神铁路建成了世界首个多所能量互联互通的‘网—源—储—车’协同供能系统示范工程，形成涵盖系统架构、广域保护、变换装备和能量管控的协同供能系统成套技术，为新能源接入轨道交通技术的推广应用提供了从顶层设计到工程实施全过程一整套技术解决方案。”9月23日，国家重点研发计划项目“轨道交通‘网—源—储—车’协同供能技术”现场会在陕西省神木市召开，中国工程院院士钱清泉给予高度肯定。
　　“网—源—储—车”协同供能系统，将发电负荷不稳定的新能源与用电负荷高速变化的轨道交通牵引供电系统有效衔接，通过功率融通装置及储能系统实现能量循环利用，形成一种新型的绿色能源解决方案。这次绿电与钢铁动脉的“邂逅”，也让重载铁路找到了新的“降碳”路径。

　  绿色转型：辩证思维与系统谋划的共识

　　交通运输是国家节能减排的重点领域之一。铁路是综合交通运输体系的骨干，不仅是经济发展的“先行官”，更是绿色发展的“先行官”。围绕“碳达峰”“碳中和”目标，包神铁路在绿色低碳智慧转型发展道路上积极探索。
　　作为国家重点研发计划项目“网—源—储—车”协同供能技术两个课题实施单位，包神铁路着力破解重载铁路和新能源、储能等技术融合难题，充分挖掘牵引供电系统再生制动能量和新能源接纳能力，优化铁路用能结构。
　　据统计数据：2024年包神铁路总耗电量15.16亿千瓦时，仅牵引动力耗电量就达14.2亿千瓦时。
　　牵引动力耗电缘何如此之大？公司所属神朔线管内线路高差起伏大，且重车运行方向为上坡道，其中长大上坡道达57.8公里，重车牵引能耗大，制动能耗也大；所属包神线管内也有21.3公里线路是重车运行方向上坡道，存在同样的问题。
　　而公司沿线铁路均分布在我国“三北”地区，所处区域的风、光等自然资源丰富，这恰是实施大功率轨道交通绿色用能得天独厚的地理优势和自然资源优势。
　　善弈者谋势，善谋者致远。在国家能源集团明确包神铁路为该项目两个课题实施单位后，公司第一时间与该项目技术研发牵头单位西南交通大学以及示范工程建设8家参与单位，组成项目研发建设联合团队，推动“网—源—储—车”协同供能技术的研发，着手协同供能系统示范工程的具体实施。
　　该项目聚焦风能、太阳能等可再生能源发电接入牵引供电系统，实现多源接入，通过储能技术将可再生能源电能储存起来，与传统电能协同供电，以驱动电力机车安全稳定运行。
　　本次“网—源—储—车”协同供电系统示范工程，选取包神铁路集团303公里范围内6个变电所、1个分区所实施，涵盖全部5种应用场景的工程示范模式。其中，刘家沟变电所项目最全，建设有6兆瓦光伏发电、4兆瓦储能装置以及功率融通装置。
　　项目推进过程中，从前期方案设计、中期方案推进、后期联调联试，经联合团队各方通力合作，于今年1月14日通过阶段性绩效评价。这标志着我国在构建绿色化、高效能、高弹性轨道交通重载运输供电技术新体系上迈出了坚实的一步，这场“降碳”的创新实践，正是辩证思维与系统谋划的高度共识。

　　绿网筑基：创新变革与产业革命的同频

　　新的供能体系，必将面临新的技术挑战。多层级结构复杂运行工况，如何保证系统高弹性自洽？多主体交互作用，如何保证系统高能效运行？电力机车运行双向能量流不确定性波动，如何保证系统高可靠性架构需求？一个个难题摆在研发团队面前，从基础理论研究到关键技术突破，从设备装备研制到示范工程验证，从重复多次测试到现场会发布，整个研发建设过程中，研发团队稳扎稳打，攻克了一个又一个技术难题。
　　新能源能量自洽功能，在铁路内部形成稳定的新能源发电—储能系统—电能输送—牵引用电—制动能量回收的自我循环且稳定的“小生态”系统，确保新能源所发电能根据铁路运行实际需求进行智能调配供给。
　　“在极端情况下，以储能系统+新能源发电为电源，通过功率融通装置，借助逆变构网技术恢复牵引网供电，确保机车应急运行，提高牵引供电系统的可靠性和稳定性。”包神铁路运输管理部供电专业工程师李效明说。 
　　而电力机车牵引制动能量回收功能，则是将电力机车在制动过程中产生的能量转化为电能并储存起来，以提高能源利用率。目前，包神铁路内部运行多种电力机车车型及编组方式，正好为该项目的研发、实施、验证提供了最佳条件。
　　包神铁路“网—源—储—车”协同供能系统示范工程实施地段，主要集中在包神线、塔韩线和神朔线北线，这些线路地处高原地带，沟壑纵横、山谷纵深，曲线弯道多、线路坡度大。而电力机车牵引制动能量回收功能，在这样的线路条件下运行，反而更加“得心应手”，能量回收储蓄更是“受益良多”。
　　现场会公布的数据显示：万吨重载列车以80公里时速行驶在神朔线上，1小时就要消耗约1万度电，经过“网—源—储—车”协同供能系统示范工程，刘家沟变电所供电辖区时，理想状态下约有15.5%电能来自光伏和储能设施提供的新能源绿电。
　　在包神铁路创新实践中，针对新能源接入27.5千伏牵引供电系统这一关键课题，成功突破了牵引负荷削峰与应急供电、再生制动能量回收利用、低频振荡不稳定波动抑制、无功补偿电能高效传输保障、谐波治理电能质量净化等一系列核心技术的“协同作战”难题，最终构建起“网—源—储—车”一体化协同供能技术体系。

　  绿电赋能：传统能源与新能源的协同

　　3月26日，国家重点研发计划项目“轨道交通‘网—源—储—车’协同供能技术”，顺利通过科技部专家组线上+线下绩效评价。
　　专家组评价结果：包神铁路“网—源—储—车”协同供能系统示范工程，在系统架构、自洽技术、功率变换和能量管控等方面取得了一系列创新性成果，示范工程的建设与实施，为新能源接入轨道交通积累了极为宝贵的技术研发与工程建设经验。示范工程投入使用后，将有效降低煤炭消耗，减少二氧化碳、碳粉尘等排放，对服务国家“双碳”目标，加快我国轨道交通绿色低碳转型发展具有十分重要的意义。
　　截至今年9月，国家能源集团拥有铁路运营里程2708公里，牵引动力耗电量之大可想而知。
　　包神铁路“网—源—储—车”协同供能系统示范工程，采用传统电网与光伏电能并行供电模式为铁路牵引机车供能。机车运行时，新能源发电系统通过直流或交流系统传输，经电能变换后向机车供能。通过功率融通装置将供电充裕侧的电网功率转移至负载较重侧，实现牵引供电分区所两臂功率优化与负荷均衡。并在列车制动和新能源过剩时，再生制动能量和多余发电能量转移至储能系统，实现能量循环利用。同时，创新“直流单级”+“直—交—直多级”混合接入方案，确保铁路沿线分布式新能源发电系统高效低耗接入铁路牵引变电所。通过分布式光伏混合并网形式的融通型协同供能架构，实现多个牵引变电所、分区所之间的能量互联互通，有效降低分布式光伏长距离输送接入的损耗。
　　“通过功率融通装置以及储能系统，把风能、太阳能等新能源发的电直接接入牵引供电系统，可因源制宜、因荷制宜、因地制宜，满足不同情况下电力机车用电需求，实现新能源与牵引供电系统协同供能。”包神铁路集团工程管理部供电专工周少飞介绍。
　　据测算：示范工程正式投运后，将取得新能源发电量739万千瓦时/年、节约标准煤2218.29吨/年、减少二氧化碳排放量5804.53吨/年等重要成效，形成“三北”地区新能源消纳新模式，为我国轨道交通绿色低碳转型提供了宝贵的实践经验，其示范效应可借鉴、可复制、可推广性较强。
　　“网—源—储—车”协同供能系统示范工程，是包神铁路以绿色打底、以创新为笔，绘就的新能源接入轨道交通技术现场应用的“实景画”，也是我国重载铁路绿色发展的实践探索，为世界轨道交通转型发展提供了“中国模式”。