2025年3月1日,我国在南极秦岭站建设的首个规模化新能源系统正式交付使用,标志着中国极地科考迈入绿色能源新时代。
南极洲,位于地球南端,大陆面积约1380万平方千米,平均海拔2350米,是世界上平均海拔最高的洲,四周被南冰洋所包围,边缘有罗斯海等,几乎全被冰川覆盖,冰盖的平均厚度约2000米,风速一般达每秒17~18米,最大达每秒90米以上,会出现连续的极昼极夜的自然现象。
罗斯海是南极地区岩石圈、冰冻圈、生物圈、大气圈等典型自然地理单元集中相互作用的区域,2016年,被正式划设为全球最大的海洋保护区,是全球气候平均状态随时间的变化的敏感区域,也是极地科学考察的理想之地,中国、美国、新西兰、意大利、韩国和德国等国家在此地建有考察站。
南极秦岭站,位于南极洲东部维多利亚地罗斯海特拉诺瓦湾的恩克斯堡岛,2024年2月7日开站,是中国在南极的第5个考察站(第3个常年考察站),造型为郑和导航用的南十字星,能够抵抗17级大风,建筑面积达5244平方米,现有考察站中面积最大的一个,预计可容纳度夏队员80人,越冬队员30人。
秦岭站主要围绕南极底层水形成机制、冰间湖关键过程等前沿科学问题进行研究,开展海洋生态、海冰、冰川、海平面、大气、地球物理、高空大气物理、陆地生态、陆地和海洋地质、鸟类等方面的科学考察活动。
顺带说一下南极其他4个考察站,分别是位于南极圈外的长城站( 1985年2月20日建立)、位于东南极沿海的中山站(1989 年2月26日建立)、位于东南极内陆的昆仑站(2009 年1月27日建立)、泰山站(2014年2月8日建立)。
根据估算,秦岭站的最大负荷可达270kW,日常用电负荷的平均值约为150kW,为满足用电需求,秦岭站首次在南极大规模使用了可再次生产的能源和传统能源相结合的系统,其中,可再次生产的能源包括风力发电系统100kW、光伏发电系统130kW、氢能源系统30kW,传统能源包括柴油发电,为满足可再次生产的能源的储存,还配备了低温储能电池系统300kWh。
该新能源系统于2023年11月获批,由太原理工大学牵头,中电18所、清华大学、中电丰业、国家电投、华能集团等单位联合攻关。
目前来讲,可再次生产的能源,又被称为新能源或者清洁能源,通常是指使用的过程中不产生或少量碳排放的能源,如风力发电是指利用风能作为动力,推动发电机发电;光伏发电,又称为太阳能发电,是利用光生伏打效应将太阳能直接转化为电能;氢能发电利用氢和氧直接经过电化学反应而产生电能。
风电和太阳能发电具有间歇性、不稳定性的特点,能够最终靠安装储能电池来平滑这种特点,当风能或者太阳能资源丰富时,多发电,多余电量存储在电池中或者用于电解水制取氢气,当无风或者无太阳时,再把存储在电池中的电量释放开来或者用氢气发电。
比如秦岭站配置的新能源系统,在无风无光的情况下,可为站区提供约2.5小时,最大150kW负荷的供电。
不同于其他陆地,南极洲具有严寒、强风等极端环境,新能源系统许多设备设施有必要进行专门的研发和改造,主要考虑可靠性和安全性,如风力发电机要耐寒、耐风;氢能源燃料电池要具备耐寒的冷启动的技术。
21世纪是海洋的世纪,特别是“深海”“极地”充满未知,是世界各国争相探索的战略新疆域,极地是全球环境变化的重要指示器与放大器,也有着丰富的矿产、生物等资源,南极具有极高的科研价值,被誉为“解开地球奥秘的金钥匙”和“天然科学实验室”。
1961年6月23日生效的国际条约《南极条约》第一条规定“南极洲仅用于和平目的”,中国于1983年6月8日加入该条约,我国在极地建立考察站,也还是为了更好地认识极地、保护极地、利用极地,为造福人类、推动构建人类命运共同体作出新的更大的贡献。
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据中国蓝新闻报道,随着美国对中国产品征收的额外关税达到145%,许多美国网友开始讨论“打飞的去中国代购商品”的可能性,相关话题冲上微博热搜。
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