山西智慧點亮南極
太原理工引領極地能源革命
山西智慧點亮南極
太原理工引領極地能源革命
本報訊（記者沈佳）近日，國際頂尖學術期刊《Nature》旗下的Nature News以“China is boosting its Antarctic research. What does that mean for the world?”為題，將目光聚焦中國南極科考的最新進展，對太原理工大學科研團隊牽頭設計研發的秦嶺站清潔能源系統給予高度評價，引發全球科學界廣泛關注。這不僅是中國科研實力的彰顯，更蘊含著山西高校在極地探索征程中的堅實力量。
長期以來，全球約40個南極常年科考站嚴重依賴燃油作為一次能源供給。隨著“綠色考察”理念的深入，這一傳統能源體系的弊端日益凸顯。而南極地區嚴寒、強風、暴雪的氣候，以及極晝極夜的自然現象，又給清潔能源的開發利用帶來重重挑戰。在此背景下，今年初部署在秦嶺站的清潔能源系統意義非凡。該系統集成光伏、風機、儲能電池和儲氫設備，預計能滿足該站超過50%的能源需求。其中，光伏和風電總容量達230kW，佔整個秦嶺站總發電容量的60%，同時創新性採用氫能作為長周期儲能手段，成功實現極晝極夜各180天的極端能量平衡。諾獎得主、美國國家科學院院士Daniel Kammen教授高度稱贊：“其他科考站應學習秦嶺站這一做法。”在無風無光等極端情況下，該系統仍可為站區提供約2.5小時、最大150kW負荷的供電，有力保障了考察站科研設備和基本生活設施的安全綠色運行。每年節省的百噸燃油和超30天雪龍船運輸成本，既降低了經濟成本，也極大減少了對站區生態環境的污染和破壞，一舉突破了南極科考長期依賴柴油的世界性難題。
太原理工大學作為這一項目的首席科學家單位，自2021年起，在中國極地研究中心的組織下，太原理工大學聯合中電18所、清華大學、中電豐業、國家電投、華能集團等優勢單位，展開產學研深度合作。以孫宏斌教授課題組近30年復雜能量網絡技術研究為根基，融合電氣、機械、熱能等多學科知識，科研團隊先后攻克低溫燃料電池冷啟動技術、燃料電池抗低溫冰凍技術、“制氫-儲氫-輸氫”控制系統、極端環境下多能流綜合能量管理系統（IEMS）等一系列關鍵技術。針對南極特殊環境，設計開發出抗低溫抗強風的“水滴型”風機，有效提升了風能利用效率與設備穩定性。2023年11月，南極秦嶺站“風-光-氫-儲-荷”新能源系統建設項目獲批。2024年9月，項目團隊在太原和內蒙古兩地分別開展系統聯調聯試﹔同年11月，整套新能源系統運往南極，並於12月22日順利抵達南極秦嶺站﹔2025年3月1日正式交付使用，開啟中國極地綠色科考新篇章。為確保新能源系統在南極惡劣環境下穩定運行，太原理工大學建成全球首個極地極端環境模擬科學裝置。該裝置可實現極低溫（<-100℃）、極強風（>60m/s）、暴雪和極晝/夜等12種極端環境的耦合模擬，有效解決了極地清潔能源利用研究難、測試難、運維難等瓶頸問題，為科研成果的可靠性提供了堅實保障。
此次秦嶺站清潔能源系統獲得國際頂尖學術期刊關注與高度評價，是中國科研實力的有力見証，更是太原理工大學等科研團隊不懈努力的成果。未來，隨著相關技術的不斷完善與推廣，有望為全球南極科考站的能源轉型提供更多“中國方案”，助力南極科研事業邁向新高度，持續為人類探索極地奧秘貢獻智慧與力量。
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