科普 | 南极秦岭站如何用绿能

2026-02-25 17:53

发布于：山西省

2024年2月7日，中国南极秦岭站建成并投入使用，至今年2月7日，秦岭站开站满2年。2025年3月1日，我国在秦岭站建设的全球首个极地规模化新能源系统启用。这是我国第一次在南极极端环境下，运行以新能源为主体的规模化绿色能源系统。

规模化新能源系统多能互补

为极地科考“增绿”

南极秦岭站是我国在南极的第5座科考站，于2024年2月7日开站，已历经两次越冬考验。此前，中国在南极已建立4座科考站，即长城站、中山站、昆仑站和泰山站。

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启用，为南极科考站“增绿”。系统自启动以来，不断为秦岭站的科研设备和基本生活设施提供绿色电力。

南极是地球最大淡水资源库，也是气候环境演变的航向标，这里有上千种鱼类、220多种矿产、数百亿桶石油储藏量。

全球有31个国家在南极建立了科考站。长期以来，这些科考站依赖燃油作为一次能源供给。这种能源供给方式不仅每年消耗数万吨燃油，更在极地环境中留下了不可避免的污染。

中国第五个南极考察站秦岭站。

随着科考活动日益频繁，原有的能源体系已难以满足“绿色考察”发展需求，如何避免污染、维护原生态的极地环境，成为各国南极科考活动的重要关切。

为了推动能源转型与极地生态保护，科学家不断创新技术，探索极地清洁能源利用的新可能。2024年，在中国极地研究中心组织下，太原理工大学、清华大学、山西省能源互联网研究院等单位共同编制了《南极清洁能源利用技术十二年发展纲要》，目标是到2035年形成完备的南极科考站清洁能源供给技术体系。

此前，部分南极科考站安装了清洁能源发电装置，大多利用太阳能或风能。

我国秦岭站规模化新能源系统包括风力发电、光伏发电、氢能发电、储能电池等。秦岭站在国际上首次实现了规模化氢能源系统在南极科考中的应用，氢能长周期储能技术可实现极昼、极夜各180天的极端能量平衡。

规模化新能源系统突破了极端环境下的清洁能源供给瓶颈，生态效益与经济价值显著——不仅降低了南极科考经济成本，每年节省百吨燃油，也极大减轻了对站区生态环境的污染和破坏，为全球极地科考降碳减排提供了中国方案。

未来，这套新能源系统有望覆盖中国其他极地科考站，能够在更多极端环境中的新能源开发利用中得到应用。

能源设备和系统关键技术

取得重大突破

在南极，建设一套清洁能源系统是一件不容易的事情。作为地球表面最寒冷的地区，南极全年分为寒暖两季。寒季期间，南极沿海地区平均气温在零下10至零下30摄氏度，内陆平均气温在零下50至零下70摄氏度。南极地区极端条件和特殊场景给清洁能源开发利用带来巨大挑战。

自2021年起，在中国极地研究中心的组织下，太原理工大学、中电18所、清华大学、国家电投、华能集团等单位开展产学研深度合作，融合电气、机械、热能等多学科知识，集中攻关，在能源设备和系统关键技术上取得重大突破。

为了应对南极极端环境条件，秦岭站新能源系统许多设备设施需要专门研发和改造。在规模化新能源系统研发过程中，我国科研团队进行了“技术破冰”，成功攻克了多项卡脖子技术：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、极端环境下的多能流综合能量管理系统等一系列关键技术。

在最低气温可达到零下80多摄氏度、最大风速可达100米/秒以上的极端环境下，常规新能源装备和系统在南极很难适用。科研团队开发抗低温抗强风的“水滴型”风机，采用仿生流体力学结构，有效提升了风能利用效率与设备稳定性。

南极秦岭站新能源系统。

秦岭站建设了综合能量管理系统，实时采集风速、光照、温度等极端环境参数，监控电源侧、电网侧、负荷侧的实时运行数据，开展滚动预测、安全评估和优化调度，动态分配能源电力负荷，实现能量的梯级利用。

为了解决极地新能源开发利用研究难、测试难、运维难等难题，太原理工大学作为秦岭站清洁能源系统的技术主导单位，专门建设了一座能模拟南极极端环境的数字孪生实验室。

该实验室可模拟近10种极端条件，包括极寒、强风、暴雪、极昼极夜、强地磁、强紫外线辐射、低压和低氧环境等，有效解决了极地清洁能源利用研究难、测试难、运维难等瓶颈问题，为科研成果的可靠性提供了坚实保障。

规模化新能源系统从设计到运行，历经实验室模拟、现实类似环境模拟和实地运行三个环节。

2023年11月

南极秦岭站“风一光一氢一储一荷”新能源系统建设项目获批。

2024年9月

项目团队在山西太原和内蒙古两地分别开展系统联调联试。

2024年11月

整套新能源系统运往南极，于12月22日顺利抵达南极秦岭站。

2025年3月

规模化新能源系统正式交付使用。

2026年2月4日《亮报》7版版面图

图片|祝贺（中国南极考察队队员）

编辑|刘以为

审核|潘宏娟 王远

监制|陶思遥