中国南极泰山站微电网试运行成功 10kW风电+30kW光伏

   浅末年华        

2月17日消息,泰山站2台5千瓦风力发电机的安装调试和30千瓦光伏组件完成安装调试。新能源微电网设备经调试运行正常,可更好地为泰山站主体建筑提供清洁能源,做到泰山站夏季全部依靠清洁能源运行。


记者16日从中国南极中山站获悉,经过67天南极内陆的艰苦作业,中国第36次南极考察泰山站队队员已顺利完成各项科考与工程建设任务,于日前安全回到中山站。


中国南极泰山站微电网试运行成功 10kW风电+30kW光伏


泰山站位于中山站与南极冰盖之巅——冰穹A地区的昆仑站之间,与两站分别相距520公里和740公里,是中国继昆仑站之后建成的第二个南极内陆考察站。第36次南极考察泰山站队于2019年12月10日从中山站内陆出发基地起程,当月15日抵达泰山站开展工作,2020年2月8日离站回返。


据泰山站队队长姚旭介绍,本次科考涉及气象、天文、空间物理、遥感和冰川等多个学科。科考队员在距离中山站300公里和400公里处的南极冰盖上,各架设了一套自动气象观测站,以获取南极地区温度、相对湿度、风向和风速等资料,进而不断完善极地气象服务,增进对南极气象的了解。


在泰山站,科考队员维护和安装了3台空间碎片监测望远镜和1台云量极光监测仪,架设了自动气象站和大气视宁度测量仪等天文台址监测设备。


中国南极泰山站微电网试运行成功 10kW风电+30kW光伏


泰山站2014年建成,于中国第35次南极考察期间进行了二期工程建设。泰山站队本次工程建设,涉及对泰山站新能源微电网系统、无人值守系统的安装调试运行和完善雪下配套系统。


科考队员完成了泰山站2台5千瓦风力发电机的安装调试和30千瓦光伏组件的安装调试。新能源微电网设备经调试运行正常,可更好地为泰山站主体建筑提供清洁能源,做到泰山站夏季全部依靠清洁能源运行。


由控制舱和发电舱组成的泰山站无人值守系统调试运行顺利,国内远程控制中心能成功遥控、监测并持续记录系统运行状态与报警信息,定期获取监控图像。该系统将在泰山站冬季无人值守情况下给科考设备供电。


随着南极科考被越来越多的国家所重视,保护该地区脆弱的生态环境已成为国际共识。各国科考站在建设和运营过程中对环境保护的要求也越来越严格,清洁能源是未来极地能源的发展方向。


南极泰山站位于南极内陆伊丽莎白公主地,海拔2621米,考察站站区年平均温度-36.6℃,年最低气温-64℃,常年刮着8级以上大风。除了气温低,南极地区的太阳高度角低、日照弱,且有极昼极夜存在,太阳能利用成为一大难题。中科院微系统所新能源技术中心迎难而上,承担了南极泰山站新能源项目40千瓦光伏发电分系统的研制。


“硅异质结太阳电池是一种将成熟硅基太阳能电池技术与新材料结合的新技术。”该中心主任刘正新告诉记者,这种太阳电池的最高转换率超过26%,远超传统硅太阳能电池。该中心已专注该技术十多年,这次泰山站安装的太阳电池是该中心为南极度身定制的,在技术上有多项突破。


针对南极雪地反光强烈,科研人员将太阳电池设计成为双面发电,充分利用雪地反光,以及周围环境的散射光产生电力,使标准条件10千瓦太阳电池在极昼期间的实际最大发电功率达到了10.5千瓦,发电量比常规单晶硅太阳能电池高出约10-30%。


为了适应南极的寒冷气候,科研人员严格按照-70℃的低温环境要求进行设计,同时还增加了组件抗强风的设计。而且,为了便于安装使用,科研人员设计出了多种组件形式——具有高强度特性的玻璃刚性组件,具备可弯曲低重量的轻型柔性组件,以及直接作为便携式充电电源。这些组件甚至可以直接粘贴在集装箱顶或设备顶棚上,可减少占用科考站地面,增加建筑美观,提高科考队员用电便利性。


这套光伏组件于2018年11月搭乘中国“雪龙号”科学考察船,随中国第35次南极考察队从上海出发,一路经历海船、直升机、雪地车、雪橇等交通工具,最终运抵南极泰山站。今年2月1日,首批10千瓦SHJ太阳电池在我国南极泰山站安装成功,并网发电。数据显示,泰山站该发电系统工作稳定、运行良好,整体发电效果突出,成功抵御住了低温、大风、高海拔等恶劣环境。在我国第35次南极考察队离开泰山站之后,该系统仍然持续为泰山站内某科研设备供电。



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