聚焦中国南极科考！太原理工大学牵头设计研发的秦岭站清洁能源系统登上Nature News头条

来源：电网技术发布时间：2025-07-29 17:09:50

背景介绍

2025年3月1日，我国在秦岭站建设的首个规模化新能源系统正式启用，成为世界上第一个南极极端环境下的规模化清洁能源系统，标志着我国在极地能源领域实现绿色科考。太原理工大学是这一项目的首席科学家单位，孙宏斌教授是该项目的首席科学家。自投运以来，受到央视新闻联播、新华社、CGTN、China Daily等央媒报道，引发全球科学界对中国引领南极科考的广泛关注。

图1. 2025年7月22日Nature News首页

2025年7月22日，国际顶尖学术期刊《Nature》新闻头条以“China is boosting its Antarctic research. What does that mean for the world?”为题，聚焦中国南极科考最新进展，高度评价了由太原理工大学孙宏斌教授牵头设计研发的秦岭站清洁能源系统 [1]。报道采访并引述了多位国内外知名专家学者的评述与观点。

文中，中国国家海洋局极地考察办公室主任沈君介绍“秦岭站是中国在南极南部的首个科考站...将开展海洋和陆地生态学、海冰、地球物理学和野生动物等方面的研究”。国际冰川学会前副主席、新西兰奥塔哥大学Christina Hulbe教授评价“秦岭站为应对一系列南极科研前沿挑战提供了很好的地理条件”。

文章报道，今年初秦岭站已部署了一套清洁能源系统，包括：光伏、风机、储能电池和储氢设备，预计能满足该站超过50%的能源需求。诺奖得主、美国国家科学院院士Daniel Kammen教授在文中高度评价“其他科考站应学习秦岭站这一做法”。

此前，多位国际极地研究著名学者对此也给予了高度评价。国际南极研究科学委员会前主席Kim Yeadong在Science and Technology Daily中指出“在南极建设清洁能源平台面临巨大技术挑战，秦岭站近期实现60%可再生能源利用率的成果值得关注...不仅响应了全球碳中和共识，更为南极科考站的能源转型贡献了中国方案”[4]；极地能源专家、阿拉斯加大学Richard Wies教授在IEEE Electrification Magazine中评价“南极秦岭站已成功建成全球首个以可再生能源为主体、可全年运行的规模化清洁能源系统，这一里程碑式发展引领南极科学探索进入绿色新时代” [5]。

项目简介

长期以来南极科考严重依赖燃油，全世界约40个南极常年科考站的一次能源供给均为燃油。随着南极科考活动的增多，这一南极能源体系已不适应“绿色考察”发展需求。然而，南极严寒、强风、暴雪等气候特征，以及极昼极夜的自然现象，为清洁能源的开发和储存增加了诸多挑战。为了应对南极极端环境条件，秦岭站清洁能源系统装备和系统需要进行专门的研发。

2021年以来，在中国极地研究中心的组织下，太原理工大学作为首席科学家单位，孙宏斌教授为首席科学家，以孙宏斌教授课题组近30年复杂能量网络技术研究为基础，组织相关科研人员和中电18所、清华大学、中电丰业、国家电投、华能集团等优势单位联合攻关，融合电气、机械、热能等多学科，先后攻克低温燃料电池冷启动技术、燃料电池抗低温冰冻技术、“制氢-储氢-输氢”控制系统、极端环境下多能流综合能量管理系统（IEMS）等关键技术，设计开发了适应南极环境的抗低温抗强风“水滴型”风机。2023年11月，南极秦岭站“风-光-氢-储-荷”新能源系统建设项目获批，2024年9月，在太原和内蒙两地分别开展“风-光-氢-储-荷”系统联调联试，2024年11月整套新能源系统运往南极，12月22日抵达南极秦岭站，2025年3月1日正式交付使用。

图2. 秦岭站清洁能源系统

在该新能源系统中，光伏和风电总容量达到230kW，占整个秦岭站总发电容量的60%，同时采用氢能作为长周期储能，实现极昼极夜各180天的极端能量平衡，每年可节省百吨燃油和超30天雪龙船运输成本，有效减少了对站区生态环境的污染和破坏，突破了南极科考长期依赖柴油的世界性难题。在无风无光的情况下，该系统可为站区提供约2.5小时，最大150kW负荷的供电，保障考察站科研设备和基本生活设施安全绿色运行。

表1. 秦岭站清洁能源系统新能源设备配置

为确保新能源系统能够在南极恶劣环境下正常工作，在研发阶段，太原理工大学建成了全球首个极地极端环境模拟科学装置，可实现极低温（<-100℃）、极强风（>60m/s）、暴雪和极昼/夜等12种极端环境的耦合模拟，有效解决了极地清洁能源利用研究难、测试难、运维难等难题。

图3. 极地极端环境模拟科学装置

立足国家极地战略重大需求，太原理工大学还主持编写了《南极清洁能源利用技术十二年发展纲要》，并于2024年10月面向全球发布，为南极清洁能源装备、系统和运维等关键技术研发提供了方向指导 [6]。其中凝练的关键科学问题，入选中国电机工程学会发布的2025年度电力领域重大问题难题，是唯一由高等学校提出并入选的前沿科学问题。