■本报记者张胜杰
近日，我国在秦岭站建设的首个规模化清洁能源系统启用。该系统由中国极地研究中心组织，太原理工大学和山西省能源互联网研究院作为首席科学家单位牵头研发。这是世界上第一个南极极端环境下的规模化清洁能源系统，标志着我国极地科考迈入绿色能源新时代。
■■为南极秦岭站不间断零碳供电
“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清洁能源系统。”谈起这一里程碑式进展，中国极地研究中心极地清洁能源首席科学家、太原理工大学校长孙宏斌难掩激动。他清楚记得每一个关键节点：2022年8月，极地清洁能源实验室奠基；2023年11月，南极秦岭站“风—光—氢—储—荷”清洁能源系统建设项目正式启动；2023年12月起，太原理工大学牵头组织相关科研人员和山西省能源互联网研究院、中电18所、华能集团等单位联合攻关；2024年9月至10月，在太原和内蒙古两地分别开展“风—光—氢—储—荷”清洁能源系统联调联试；2024年11月，整套清洁能源系统运往南极。
由于南极的极端环境，最低气温可以达到零下100多摄氏度、最大风速可达100米/秒以上，常规新能源装备和系统在南极很难适用。为此，团队专门研发了新型耐低温抗强风的“水滴形”风机，开发出极地极端环境综合能量管理系统，初步构建了适应极地环境的新能源系统解决方案。
据了解，目前，南极秦岭站清洁能源系统主要包括风力发电、光伏发电、储能电池、制氢、储氢、氢能源发电等硬件设施，该系统投用后可大幅替代传统柴油供电方式，为秦岭站科研设备和基本生活设施不间断零碳供电。
值得注意的是，在该系统中，光伏和风电占整个站区总能源容量的60%。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短期纯绿色运行。
■■打造能源设施南极“训练营”
南极地区存在极强风、极低温、强风雪、强地磁、低压低氧等极端条件和极昼、极夜等特殊场景，给清洁能源开发利用带来巨大挑战。
据了解，传统风机润滑油到了南极都会被冻结，极昼时强紫外线照射会加速光伏组件老化、隐裂，设备一旦出现问题就很难修复。孙宏斌和团队人员反复研究，终于想出办法把南极“搬进”实验室。为研发出能在南极极端环境中正常运行的能源系统，孙宏斌和科研人员在实验室里“复刻”出暴雪、强风等近十种自然场景，打造出一个能源设施的“训练营”，各类设施需要在这里历经重重考验才能向南极“出征”。
“我们这个实验室不仅能够模拟出几种极端环境，还能模拟出极昼、极夜。”据孙宏斌介绍，“在这个实验室里得到测试和验证，如果有问题就去及时去改进。”
目前，孙宏斌和团队人员已经为这套清洁能源系统构建了数字孪生，能够实时接收并分析南极回传的各种数据。
■■先进技术应用到最需要的地方
秦岭站清洁能源系统的成功投运，不仅推动了我国在风能、太阳能、氢能及储能等领域的技术创新与系统集成能力提升，标志着极地迈入绿色能源时代，彰显出我国在极地绿色考察中的全球领先地位。同时，该系统的建设和运行经验，可为全球极地能源绿色转型贡献“中国智慧”。
“我觉得这只是万里长征的第一步，是一个示范，也是一次试验。”孙宏斌说，这次试验将来会带来大量数据，使得今后的研究能够持续优化下去。
据悉，太原理工大学牵头编制了《我国南极清洁能源利用技术12年发展纲要》。“我们计划在2035年之前，建成完善的南极清洁能源技术体系。”孙宏斌告诉记者，接下来，团队将基于秦岭站清洁能源系统的实际运行数据，深入开展多维度研究，进一步提升系统性能，并将该技术应用于我国中山站、长城站等其他极地科考站。同时，还将极地清洁能源利用技术在我国广袤的高原寒地等类极地地区和极端气候条件下拓展应用，为我国全面构建清洁、安全、稳定、可持续的新型能源体系提供支撑和保障。
