“巨型充電寶”將隨“雪龍”號出征

10月15日下午4時16分許，伴隨着一聲汽笛長鳴，中國第36次南極科學考察隊暨“雪龍2”號從深圳啓航，前往南極執行科考任務。 “雪龍”號將於10月22日從上海啓航。我國南極科考開啓“雙龍探極”新格局。 新華社記者 毛思倩攝

金 鳳

海拔高度2621米，年平均温度零下36.6攝氏度的南極泰山站，因為環境惡劣，一直缺乏電力供應。不過，這一歷史很快將被終結。10月15日，東南大學為泰山站量身打造的無人值守移動電源“東大極能”運往上海，參與中國第36次南極科考，將於10月22日，搭乘“雪龍”號出征南極。這套“巨型充電寶”能耐受南極冬季零下八九十攝氏度的嚴寒，持續24小時不間斷地為極地科考設備供電1年，為泰山站科考設備供電，並通過衞星遠程監控泰山站的運行情況。這也是我國首個投入運行的國產極地無人值守能源系統。

能24小時不間斷供電1年

東南大學研發的這套“巨型充電寶”，看起來像兩個集裝箱，一個是控制艙，一個是發電艙。其中，發電艙內有6套發電機組，這些發電能源，有的來自太陽能，有的來自燃油，5噸航空燃油可以在太陽能儲備不足時以備不時之需。

東南大學自動化學院執行院長魏海坤介紹：“泰山站科考設備的耗電總功率約2.5千瓦，這套移動電源的最高輸出功率可達3千瓦。目前能持續工作1年，連續24小時不間斷髮電。”

在熱能稀缺的南極，每一絲温度，都要被利用到極限。魏海坤介紹，燃油在零下40多攝氏度時會結冰，他們通過巧妙的設計，用發電機組發的熱為燃油“保暖”。

同時，魏海坤團隊通過銥星通信，對能源模塊進行遠程即時監控。每隔一段時間，他們將回傳一次現場的各類監控數據，如艙內外的環境温度、設備温度的數據，並監測發電機組的輸出功率是否正常，4個攝像頭還將不定期傳送設備作業影像。

泰山站長期處於低温、低氣壓的環境，由於無人值守，一旦設備發生故障，泰山站的供電將岌岌可危。為此，魏海坤團隊為設備中的核心模塊都配備了“備份”，其中發電機組有5套備份，通信系統有一套備份，“如果當前的發電機組壞了，系統還能自動切換到備用機組”。

艙內温度可控制在30攝氏度

南極泰山站，是中國位於南極大陸腹地的科考站。由於氣候極寒，科研人員每年只能在夏季約一個月的時間，攜常規發電機去泰山站工作，低效且難以持續。

“如何穩定、可靠地發電，一直是南極科考的技術難點。”魏海坤自2010年參與南極科考，他説，我國在南極崑崙站的發電設備現由國外提供，但發生過多起事故。

有一次，發電機組排煙管漏油，導致發電艙內濃煙滾滾，艙內温度迅速升高，系統崩潰。還有一次，柴油發電機組的油料耗盡，發電機空轉，最終機組被燒。“更重要的是，這套發電設備由外國控制，如果對方切斷系統，我們的科考將受制於人。”

泰山站的冬季平均温度在零下60攝氏度左右。發電控制系統最好的核心器件，也只能耐受零下40多攝氏度的低温，因此，為供電裝置保暖，讓它們持續穩定供電，讓科研人員操碎了心。“我們給包括蓄電池在內的怕冷發電機組設備，安裝了加熱器。”魏海坤説，艙體的聚氨酯發泡材料，在不同位置的厚度也不同，貼近冰雪的艙底厚一些，而艙頂薄一些。

發電設備工作時，如果沒有合適的控制方案，發電艙內的温度會迅速提高，局部達到70攝氏度以上，這意味着與室外最高形成約150攝氏度的温差，而設備必須在一個“舒服”的温度範圍才能穩定運行。

魏海坤介紹，他們採用兩種技術調節發電艙和控制艙的温度。首先，他們用數據建模設計艙體佈局，設置換氣口、排煙口、進風口、排風扇，讓設備正常“呼吸”；同時，他們在艙內安裝了10個傳感器，即時監測不同區域的温度，以遠程調控。

考慮散熱時，科研人員採取了兩種方案，確保無人值守時有的設備“罷工”，其他設備能代替發揮作用，例如艙內温度高時，系統會遠程開通排風扇，或者打開換熱氣口，把熱氣散發出去。“現在艙內温度能控制在30攝氏度。”

（科技日報南京10月15日電）