儲能電池參與、風光柴多能互補 南極科考泰山站雪下建成智能微電網供電系統
光伏產業網訊
發布日期：2019-03-12
核心提示：
“雪龍”號極地考察船載著中國第35次南極科學考察隊隊員8日下午從南海穿越巴士海峽，繼續行進在返回上海的途中。
我國首個南極雪下工程，泰山站雪下建筑進行了多項創新。在深雪之下組裝建筑，安裝風能-太陽能-柴油發電機-儲能電池互補的智能微電網供電系統，柴油發電和新能源系統并網運行，可根據新能源供電量自動調整發電量，從而有效地節約燃油消耗，還可實現遠程無人值守供電等系統。
“雪龍”號極地考察船載著中國第35次南極科學考察隊隊員8日下午從南海穿越巴士海峽，繼續行進在返回上海的途中。
本次南極科考的一項重要成果，是泰山站二期工程建設順利完成，在深雪之下組裝建筑，安裝發電、新能源、污水處理、融雪、遠程無人值守供電等系統。作為我國首個南極雪下工程，泰山站雪下建筑進行了多項創新。
為何建在雪下？
泰山站位于東南極內陸冰蓋伊麗莎白公主地區域，距中山站520公里。這一區域具有典型的內陸氣候，風大，吹雪嚴重。受風場擾動等影響，出現強烈地吹雪等天氣時，建筑物面臨被積雪掩埋的風險。為減小風阻和有利于大風吹走積雪，泰山站主體建筑整體架空于雪面，此次建設的配套工程則直接選擇建在了雪下。
“受南極特殊的氣候條件和地理位置影響，各國內陸冰蓋考察站建筑都不同程度地出現被積雪掩埋的情況。同時，施工窗口周期短，施工條件有限，也是各國科考建設共同面對的難題。”中國第35次南極科考隊泰山站站長姚旭說。
考慮到以上特點，泰山站二期工程采用定制集裝箱模塊組合形式，將供配電系統、融雪系統、新風加熱采暖系統、污水處理系統等，整合在集裝箱模塊內，實現快速安裝，縮短南極現場施工周期。同時，創造性地采用雪下建筑的形式，變被動為主動，有效解決南極建筑被風雪掩埋的難題，最大程度減少對周圍地形的影響，保證站區設施長期安全穩定運行。
防水保溫效果如何？
雪下建筑保溫和防水密封至關重要。中國第35次南極科考隊隊員、泰山站二期工程現場經理周靈說，由中國寶武集團總承包并設計、中冶集團負責施工的泰山站雪下建筑，利用雪下恒溫特點，可減少南極極晝、極夜溫差變化對建筑內部溫度的影響。
同時，雪下建筑采用定制集裝箱模塊拼裝和雙層密封防水方式，有效解決極寒環境中雪下建筑的保溫及防水密封。
經測試，泰山站雪下建筑室內外溫差達80攝氏度以上，雪下建筑的集裝箱拼縫沒有出現滲漏現象，集裝箱外也沒有出現融雪現象，為雪下建筑內各設備安全穩定運行提供了保障。
生活用水如何解決？
南極內陸冰雪覆蓋，沒有液態淡水，生活用水全靠融雪化水解決。雪下工程完成后，融雪水箱給水系統和污水處理系統運行，可集中解決20個科考隊員的生活用水。所有用雪由考察隊員就地取雪裝入融雪水箱，通過化雪設備將雪化成水，再將融水輸送至主樓的儲水箱。
對于生活污水，有專門的污水處理系統進行處理，回用率達80%以上，可用來洗衣服等，以減少化雪量。對沒有循環利用價值的污水，則集中存放在專門的污水收集池內，科考隊撤離前通過排污泵排到收集裝置中，再運送到中山站進行集中處理。
供電情況如何？
泰山站的供電系統令人眼前一亮，采用的是風能-太陽能-柴油發電機-儲能電池互補的智能微電網供電系統，柴油發電和新能源系統并網運行，柴油發電機可根據新能源供電量自動調整發電量，從而有效地節約燃油消耗，提供清潔能源。
由于常規新能源設備在南極內陸無法正常使用，這套供電系統由中國電子科技集團根據泰山站極寒、大風、高海拔、低氣壓等特殊環境設計特制，通過控制終端對系統進行智能控制。
目前，供電系統工作穩定，為站區科考設備正常供電，這對未來在南極地區大規模使用新能源供電意義重大。
無人在現場怎么辦？
本次建設中，由東南大學研發的無人值守能源試驗系統進行了全方位的功能測試。測試結果顯示，由我國自主研發的這套系統能在泰山站高海拔、低溫、低氣壓等極端環境下不間斷供電。無人值守情況下，能通過銥星通信實現對本系統的遠程監控及遙控操作。
同時，無人值守能源試驗系統還具備快速安裝及運輸方便的特點。目前，測試已完成全部數據收集，為第二階段正式投入運行打下了良好基礎。