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安华变桨距风力发电机“给力”南极泰山科考站
2019-03-18

      在经过1个月的安装、调试运行等全部任务后,2019年2月1日,泰山站风光柴储多能互补智能微电网开始投入运行。在科考队回国后,泰山站的科考设备依然在工作,而支撑它们工作的绿色电能就取自南极的风和阳光。

      中国南极泰山站是继长城站、中山站、昆仑站之后中国的第四个南极科学考察站,于2014年2月8日建成开站。它主要承担中山站至昆仑站之间的“中继站”任务,同时为南极内陆格罗夫山考察提供支持。泰山站位于中山站与昆仑站之间的伊丽莎白公主地,距离中山站约520公里,距离昆仑站约600公里,是一座南极内陆夏季科学考察站,冬季进行无人值守的科研自动观测。

      南极洲年平均气温为-25℃,内陆高原平均气温为-56℃左右,极端最低气温曾达-89.8℃;冰层平均厚度1880米,最厚达4000米以上。泰山站所在区域具有典型的内陆气候,风大,吹雪严重,气候环境极其恶劣:海拔高度2621米,年平均温度-36.6℃,最低温度达-64℃,最高温度零下8℃;年均风速:6.5m/s,最大风速60m/s。如此恶劣的天气,对于科考站和科考工作者来说,必须有充足的能源供应。很长时间以来,南极考察基本依靠燃油作为保障。每个考察站都配备多台柴油发电机组,轮流发电和检修,保障考察站全年每天24小时不间断的电力供应。
      各国对南极科考的历史已经有100多年。目前,共有20个国家在南极洲建立了150多个科学考察站,我国目前有5个科考站在运行。据中国极地研究中心提供的资料显示,由于柴油发电所需,长城站和中山站每年至少需要补给高标柴油350吨,还需要少量的汽油、液化气等。2008~2009年度的内陆队考察和昆仑站建设共配备160吨航空煤油。这些燃料主要用于发电、取暖、运输机械等。因为南极地区使用的柴油必须靠油轮到几千米以外的霍巴特购买,加上运输费用耗资巨大,并且每次运送的数量也很有限。随着科技的发展和人类对环境保护意识的提高,越来越多的国家提出在南极建设新能源考察站。

      由于柴油发电噪音大,并且不利于环境保护,容易污染极为脆弱敏感的南极地区。因此,在南极推广应用绿色能源已迫在眉睫且具有十分重要的意义。随着新能源技术的进步与发展,南极的“风”与“光”开始为科考工作者所关注。
      为了摆脱对常规能源的依赖,形成有效的新能源利用机制,助力极地科考事业发展。我国的南极考察站多年来也在不断尝试新能源的应用。所以,在泰山站建站之初,中国极地中心就确立了大幅减少燃油的消耗,因地制宜,加大清洁能源的应用比重,实现能源就地取材、循环利用,打造自动化、智能化绿色供电系统,使之成为南极考察站中高科技与环境保护的示范站。
      南极地区尤其是泰山站建设地,太阳能、风能充足,充分利用好光伏发电和风力发电的互补特性,柴油发电和新能源系统并网运行,搭建风光柴储多能互补智能微电网发电系统。光伏发电系统和风力发电系统提供的电能正常情况下(包括极夜期间)可以完全满足科考站内用电负载的用电需求,多余的电能还可以储存到储能系统中,作为备用电源。极端情况下,在新能源供电系统发电量或储能系统电量不足时,自动启动柴油发电机发电,待新能源发电系统发电满足供电状态时,再次自动无缝切换到新能源系统供电,同时关闭柴油发电机供电。通过智能化管理,适时调配能源供应,保证在任何时候、任何情况下,考察站的科学观测设备均可以获得安全、稳定、可靠的能源保障。

      南极大陆号称地球“风极”,蕴含着大量可再生能源,随着新能源技术的进步与发展,南极的“风”与“光”开始成为这里新的“电源”。为了尽可能多地利用风能和光照,部分科考站采用了风光新能源发电为科考站提供电能,如比利时的新伊丽莎白公主站和澳大利亚的Mawson站。在南极这样的极端环境中,风力发电发挥着重要的作用。那么问题来了,要把风力电站建到气候极其恶劣的南极,并且稳定可靠运行能否实现呢?
      因此,针对南极泰山站极寒、大风、高海拔、低气压、强紫外辐照等特殊环境,找到能够抵抗恶劣气候环境并且安装维护方便的小型风力发电机厂家成为了极地中心新能源项目组的首要任务。经过1年多时间,项目组成员走访了大大小小几十家大中小型风力发电机厂家,经过严格论证对比,我们的变桨距技术脱颖而出,成为了唯一的可选厂家。合作敲定后,在国家利益之上和为国争光精神的鼓励下,青岛安华新元所有技术人员通力协作,加班加点,查阅大量文献,咨询了十几位研究院材料专家,经过6个月的攻关,成功解决了所有低温技术难点,并在承诺的交货期内保质保量按时交付了风电系统。

      南极泰山站新能源微电网供电系统目前工作稳定、运行良好。在我国第35次南极科考队离开泰山站之后,系统仍然持续为泰山站内科研设备供电,并通过微电网供电系统内部的铱星通讯网络将系统的运行状态时时发发至国内,在国内就可以对系统的运行情况了如指掌。后期随着用电负载的增加,可以通过并入更多风力发电机,实现供电电能的增加,充分满足用电需求。
      随着南极泰山站风光柴储多能互补微电网项目的顺利实施,中国南极科考的能源利用将变得更加绿色、高效、可持续。目前,我们的风力发电机已经在南极泰山站和罗斯海新站扎根,衷心希望我们的风力发电机能够为美丽神秘的南极送去更多绿色能源!


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