南极科考用上“巨型充电宝”

“东大极能”可以持续24小时不间断地为南极泰山站供电一年。 方仕雄介绍集装箱内部空间。 中国第35次南极科学考察队内陆队（泰山队和昆仑队）队员在泰山站主体建筑前合影。

10月15日，由东南大学自主研制的无人值守能源系统从南京出发，参加中国第36次南极科考任务。我国将在南极泰山站首次启用这个可连续供电一年的大型“充电宝”。

据东南大学自动化学院执行院长魏海坤介绍，这套名为“东大极能”的无人值守能源系统，能够实现极地环境下全年不间断供电，并通过卫星远程监控泰山站运行情况。

据介绍，东南大学参与我国南极科考已有十余年历史，此前我国极地科考所使用的能源模块多由外国制造，导致我国无法获得全部技术和数据。为研制“东大极能”，科研团队克服了舱内外温差、低气压、大风等诸多困难。东南大学此次派出3名科研人员随“雪龙号”极地科考船前往南极，完成“东大极能”的安装与调试任务。

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“东大极能”长啥样

记者在现场了解到，“东大极能”由两个集装箱组成，其中一个是控制舱，另一个是发电舱，内有可存储5吨航空燃油的油箱，5台模块化的发电机组，蓄电池以及控制柜等。

“控制舱内提供了一个温控的环境，舱内能保证零上0℃~30℃的工作环境，”此次出征南极的科考队员、东南大学自动化学院方仕雄老师指着一个集装箱告诉记者，泰山站的温度比较低，气压也比较低，设备要保证可靠的运行，必须要有一个正常的温度范围。另一个集装箱里是一个发电系统，里面有5台发电机组和一个可以存储5吨航空燃油的油箱，保证一年的无人运行，自动供油。

集装箱内还包括控制系统，保证发电机组的自动运行；另外还有一个远程通讯系统，负责把现场运行的一些状态数据，通过卫星通讯发回到国内的运控中心。

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“微型电厂”24小时不间断供电

海拔2600多米的泰山站，是中国位于南极大陆腹地的科考站。因为环境恶劣，只能由设备代替人常年工作，而科考队员需定期前往维护、采集数据。方仕雄告诉记者，南极是高空物理、天文的最佳科研场所，但无人环境下，没有供电设备是硬伤。之前类似的能源模块都是国外产的，数据都保存在国外，这对于中国科考是一个极大制约。东南大学的研究者们不断探索，研制出我国首个极地无人值守电源。有了这项技术后，科考数据终于不用再受制于人了。

这套“巨型充电宝”能耐受南极冬季零下八九十摄氏度的严寒，持续24小时不间断地为极地科考设备供电1年，并通过卫星远程监控泰山站的运行情况。这也是我国首个投入运行的国产极地无人值守能源系统。曾跟随南极科考团前往南极、并亲自安装“天文科考支撑平台”的魏海坤说：“这套设备相当于为中国南极科考事业插上能源的翅膀，后面所有无人值守的科考都有了能源保障。”

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室外零下60℃，舱内可控制在30℃

泰山站的冬季平均温度在零下60摄氏度左右。发电控制系统最好的核心器件，也只能耐受零下40多摄氏度的低温。“我们给包括蓄电池在内的怕冷的发电机组设备，安装了加热器。”魏海坤说，舱体的聚氨酯发泡材料，在不同位置的厚度也不同，贴近冰雪的舱底厚一些，而舱顶薄一些。燃油在零下40多摄氏度时会结冰，他们通过巧妙的设计，用发电机组发的热为燃油“保暖”。

发电设备工作时，如果没有合适的控制方案，发电舱内的温度会迅速提高，局部达到70℃以上，这意味着与室外最高形成约150℃的温差。魏海坤介绍，他们采用两种技术调节发电舱和控制舱的温度。首先，他们用数据建模设计舱体布局，设置换气口、排烟口、进风口、排风扇，让设备正常“呼吸”；同时，他们在舱内安装了10个传感器，实时监测不同区域的温度，以远程调控。

考虑散热时，科研人员采取了两种方案，确保无人值守时如有设备“罢工”，其他设备能代替发挥作用，例如舱内温度高时，系统会远程开通排风扇，或者打开换热气口，把热气散发出去。“现在舱内温度能控制在30℃。”

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