| “巨型充電寶”隨“雪龍”號出征，南極泰山站將結束無(wú)電時(shí)代 |
| 來(lái)源：科技日報 時(shí)間：2019/10/17 8:47:41 用手機瀏覽 |
海拔高度2621米，年平均溫度零下36.6度的南極泰山站，因為環(huán)境惡劣，一直缺乏電力供應。不過(guò)，這一歷史很快將被終結。10月15日，東南大學(xué)為泰山站量身打造的無(wú)人值守移動(dòng)電源“東大極能”運往上海，參與中國第36次南極科考。
這套“巨型充電寶”能耐受南極冬季零下八九十度的嚴寒，持續24小時(shí)不間斷地為極地科考設備供電1年，為泰山站科考設備供電，并通過(guò)衛星遠程監控泰山站的運行情況。這也是我國首個(gè)投入運行的國產(chǎn)極地無(wú)人值守能源系統。
東南大學(xué)研發(fā)的中國南極泰山站無(wú)人值守移動(dòng)電源“東大極能”。 科技日報微信公眾號 圖
能24小時(shí)不間斷供電1年
東南大學(xué)研發(fā)的這套“巨型充電寶”，看起來(lái)像兩個(gè)集裝箱，一個(gè)是控制艙，一個(gè)是發(fā)電艙。其中，發(fā)電艙內有6套發(fā)電機組，這些發(fā)電能源，有的來(lái)自太陽(yáng)能，有的來(lái)自燃油，5噸航空燃油可以在太陽(yáng)能儲備不足時(shí)以備不時(shí)之需。
東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院執行院長(cháng)魏海坤介紹，“泰山站的科考設備的耗電總功率約2.5千瓦，這套移動(dòng)電源的最高輸出功率可達3千瓦。目前能持續工作1年，連續24小時(shí)不間斷發(fā)電�！�
在熱能稀缺的南極，每一絲溫度，都要被利用到極限。魏海坤介紹，燃油在零下40多度時(shí)會(huì )結冰，他們通過(guò)巧妙的設計，用發(fā)電機組發(fā)的熱為燃油“保暖”。
同時(shí)，魏海坤團隊通過(guò)銥星通信，對能源模塊進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)監控。每隔一段時(shí)間，他們將回傳一次現場(chǎng)的各類(lèi)監控數據，如艙內外的環(huán)境溫度、設備溫度的數據，并監測發(fā)電機組的輸出功率是否正常，4個(gè)攝像頭還將不定期傳送設備作業(yè)影像。
泰山站長(cháng)期處于低溫、低氣壓的環(huán)境，由于無(wú)人值守，一旦設備發(fā)生故障，泰山站的供電將岌岌可危。為此，魏海坤團隊為設備中的核心模塊都配備了“備份”，其中發(fā)電機組有5套備份，通信系統有一套備份，“如果當前的發(fā)電機組壞了，系統還能自動(dòng)切換到備用機組�！�
艙內溫度可控制在30攝氏度
南極泰山站，是中國位于南極大陸腹地的科考站。由于氣候極寒，科研人員每年只能在夏季約一個(gè)月的時(shí)間，攜常規發(fā)電機去泰山站工作，低效且難以持續。
“如何穩定、可靠地發(fā)電，一直是南極科考的技術(shù)難點(diǎn)�！睎|南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院執行院長(cháng)魏海坤自2010年參與南極科考，他說(shuō)，我國在南極昆侖站的發(fā)電設備現由國外提供，但發(fā)生過(guò)多起事故。
有一次，發(fā)電機組排煙管漏油，導致發(fā)電艙內濃煙滾滾，艙內溫度迅速升高，系統崩潰。還有一次，柴油發(fā)電機組的油耗盡，發(fā)電機空轉，最終機組被燒�！案匾氖�，這套發(fā)電設備由外國控制，如果對方切斷系統，我們的科考將受制于人�！�
泰山站的冬季平均溫度在零下60度左右。發(fā)電控制系統最好的核心器件，也只能耐受零下40多度的低溫，因此，為供電裝置保暖，讓它們持續穩定供電，讓科研人員操碎了心�！拔覀兘o包括蓄電池在內的怕冷的發(fā)電機組設備，安裝了加熱器�！蔽汉＠ふf(shuō)，艙體的聚氨酯發(fā)泡材料，在不同位置的厚度也不同，貼近冰雪的艙底厚一些，而艙頂薄一些。
發(fā)電設備工作時(shí)，如果沒(méi)有合適的控制方案，發(fā)電艙內的溫度會(huì )迅速提高，局部達到70度以上，這意味著(zhù)與室外最高形成約150度的溫差，而設備必須在一個(gè)“舒服”的溫度范圍才能穩定運行。
魏海坤介紹，他們采用兩種技術(shù)調節發(fā)電艙和控制艙的溫度。首先，他們用數據建模設計艙體布局，設置換氣口、排煙口、進(jìn)風(fēng)口、排
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