“巨型充电宝”将随“雪龙”号出征

10月15日下午4点16分左右，伴随着一声长啸，中国第36次南极科学考察队和“龙雪2号”从深圳启航，前往南极进行科学考察。

“雪龙”号将于10月22日从上海启航。中国南极科学研究开创“双龙探险”新格局。新华社记者毛摄

南极泰山站海拔2621米，年平均气温-36.6摄氏度，由于环境恶劣，电力供应一直不足。然而，这段历史将很快结束。10月15日，由东南大学为泰山站专门设计的无人值守移动电源“东大金南”被运往上海参加中国第36次南极考察。它将于10月22日把“龙雪”号带到南极。这种“巨大的充电宝藏”能够承受南极冬天零下80到90摄氏度的冰冻温度。它可以一年24小时不间断地为极地科研设备供电，为泰山站科研设备供电，并通过卫星远程监控泰山站的运行。这也是国内首个无人值守的极地能源系统在中国投入运行。

可以一年24小时供电

东南大学开发的“巨型充电宝”看起来像两个容器，一个是控制舱，另一个是发电舱。其中，发电舱内有6台发电机组。这些发电资源中的一些来自太阳能，一些来自燃油。5吨航空燃油可用于太阳能储备不足的紧急情况。

东南大学自动化学院执行院长魏海坤表示:“台山站科研设备总耗电量约为2.5千瓦，该移动电源最大输出功率可达3千瓦。目前，它可以连续工作一年，连续发电24小时。”

在南极，热量很少，每一个温度的痕迹都必须被利用到极限。魏海昆说，燃油在零下40多度时会结冰。通过巧妙的设计，他们用发电机组产生的热量来“保温”燃油。

与此同时，魏海坤的团队通过铱星通信远程实时监控能源模块。每隔一段时间，他们将返回现场的各种监测数据，如机舱内外的环境温度和设备的温度，并监测发电机组的输出功率是否正常。这四个摄像头还会不定期地传输设备运行图像。

台山站长期处于低温低压环境。由于无人值班，一旦设备发生故障，台山站的供电将处于危险之中。为此，魏海坤的团队为设备的核心模块提供了“备份”，包括5套发电机组备份和1套通信系统备份。"如果当前发电机组坏了，系统可以自动切换到备用机组."

机舱内的温度可以控制在30摄氏度。

南极泰山站是中国的科学研究站，位于南极大陆的腹地。由于气候极其寒冷，研究人员每年夏天只能用常规发电机在台山电厂工作一个月左右，这是低效和不可持续的。

"如何稳定可靠地发电一直是南极科学研究的技术难点."魏海昆自2010年以来一直参与南极科学研究。他说，目前中国在南极昆仑站的发电设备是由外国提供的，但是发生了很多事故。

有一次，发电机组排气管漏油，导致发电机舱内浓烟滚滚，舱内温度迅速升高，系统崩溃。另一次，柴油发电机耗尽燃料，发电机空转，最终发电机被烧毁。“更重要的是，发电设备由外国控制。如果对方切断系统，我们的科学研究将被其他人控制。”

泰山站冬季的平均气温在零下60摄氏度左右。发电控制系统最好的核心部件只能承受零下40摄氏度的低温。因此，让供电设备保持温暖，并让它们持续稳定地供电，令科研人员心碎。"我们为包括电池在内的耐寒发电机组安装了加热器。"魏海坤表示，舱体的聚氨酯泡沫材料在不同位置有不同的厚度，靠近冰雪的舱底较厚，舱顶较薄。

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升高，局部达到70摄氏度以上，这意味着与室外最高温度形成约150摄氏度的温差，设备必须处于“舒适”的温度范围内才能稳定运行。

魏海坤介绍说，他们使用两种技术来调节发电舱和控制室的温度。首先，他们使用数据建模来设计机舱布局，并设置通风口、排烟口、进气口和排气扇，以使设备能够正常“呼吸”。同时，他们在机舱内安装了10个传感器，实时监控不同区域的温度，以便进行远程控制。

在考虑散热时，研究人员采用了两种方案，以确保一些设备在无人值班的情况下“罢工”，而其他设备可以发挥作用。例如，当机舱内的温度很高时，系统会远程打开排气扇或打开热交换端口以驱散热空气。"现在机舱温度可以控制在30摄氏度."