太原理工大学牵头设计研发的秦岭站清洁能源系统登上Nature News头条

2025年3月1日，我国在秦岭站建设的首个规模化新能源系统正式启用，成为世界上第一个南极极端环境下的规模化清洁能源系统，标志着我国在极地能源领域实现绿色科考。太原理工大学是这一项目的首席科学家单位，孙宏斌教授是该项目的首席科学家。自投运以来，受到央视新闻联播、新华社、CGTN、China Daily等央媒报道，引发全球科学界对中国引领南极科考的广泛关注。

长期以来南极科考严重依赖燃油，全世界约40个南极常年科考站的一次能源供给均为燃油。随着南极科考活动的增多，这一南极能源体系已不适应“绿色考察”发展需求。然而，南极严寒、强风、暴雪等气候特征，以及极昼极夜的自然现象，为清洁能源的开发和储存增加了诸多挑战。为了应对南极极端环境条件，秦岭站清洁能源系统装备和系统需要进行专门的研发。

2021年以来，在中国极地研究中心的组织下，太原理工大学作为首席科学家单位，孙宏斌教授为首席科学家，以孙宏斌教授课题组近30年复杂能量网络技术研究为基础，组织相关科研人员和中电18所、清华大学、中电丰业、国家电投、华能集团等优势单位联合攻关，融合电气、机械、热能等多学科，先后攻克低温燃料电池冷启动技术、燃料电池抗低温冰冻技术、“制氢-储氢-输氢”控制系统、极端环境下多能流综合能量管理系统（IEMS）等关键技术，设计开发了适应南极环境的抗低温抗强风“水滴型”风机。2023年11月，南极秦岭站“风-光-氢-储-荷”新能源系统建设项目获批，2024年9月，在太原和内蒙两地分别开展“风-光-氢-储-荷”系统联调联试，2024年11月整套新能源系统运往南极，12月22日抵达南极秦岭站，2025年3月1日正式交付使用。

图2. 秦岭站清洁能源系统

在该新能源系统中，光伏和风电总容量达到230kW，占整个秦岭站总发电容量的60%，同时采用氢能作为长周期储能，实现极昼极夜各180天的极端能量平衡，每年可节省百吨燃油和超30天雪龙船运输成本，有效减少了对站区生态环境的污染和破坏，突破了南极科考长期依赖柴油的世界性难题。在无风无光的情况下，该系统可为站区提供约2.5小时，最大150kW负荷的供电，保障考察站科研设备和基本生活设施安全绿色运行。

表1. 秦岭站清洁能源系统新能源设备配置

 为确保新能源系统能够在南极恶劣环境下正常工作，在研发阶段，太原理工大学建成了全球首个极地极端环境模拟科学装置，可实现极低温（<-100℃）、极强风（>60m/s）、暴雪和极昼/夜等12种极端环境的耦合模拟，有效解决了极地清洁能源利用研究难、测试难、运维难等难题。

立足国家极地战略重大需求，太原理工大学还主持编写了《南极清洁能源利用技术十二年发展纲要》，并于2024年10月面向全球发布，为南极清洁能源装备、系统和运维等关键技术研发提供了方向指导 [6]。其中凝练的关键科学问题，入选中国电机工程学会发布的2025年度电力领域重大问题难题，是唯一由高等学校提出并入选的前沿科学问题。

相关研究在国家海洋局极地考察办公室、中国极地研究中心的支持下，受国家自然科学基金委项目（U22A6007，U23A20649）、山西省能源互联网研究院重大科研支撑专项（SXEI2024A001）等资助。

来源丨中国电机工程学报