交汇点讯 4月8日，“雪龙号”抵达位于上海的中国极地考察国内基地码头，中国第41次南极科考队圆满完成近6个月科考任务。其中，东南大学南极科考队员、“95后”青年学者单硕完成南极无人值守能源系统“东大极能”运维升级改造随队归来。
科考期间，单硕与队友在最低-40℃的极寒环境下，完成东南大学自主研制的泰山站智慧无人能源系统“东大极能”、昆仑站智慧无人能源系统“东大极能2.0”的技术保障任务，成功维持两站能源系统持续无故障运行。值得关注的是，单硕在海拔4087米的昆仑站，成功收集到400小时极昼期多角度光强数据。这是东南大学队员首次完整采集在站期间昆仑站太阳光强的变化规律数据以及自研多面光伏架构的输出特性数据，为极地光伏高效利用提供数据支撑。
“此前第40次南极科考时，东大前往南极进行科考的队友将我们自主设计的光伏支架结构并入‘东大极能2.0’。此次，我将其配套使用的采集数据装置一并带去南极，进行太阳光强的变化数据采集。”单硕告诉记者，由于南极光照条件比较特殊，极昼期间太阳是环绕式的；其次，南极的雪地反射比较强烈，且积雪存在一定填埋深度，这些都是光伏支架结构设计时需要重点考虑的问题。
单硕介绍，和内陆安装不同，在南极室外想要安装一个小型螺栓非常困难，往往安装两三个螺栓就需要耗费两个小时。“为此我们设计了一种快装结构，在不到半天的时间里就成功把一个10千瓦的光伏电站安装完毕。”
自2009年参与南极昆仑站首套科考支撑平台建设以来，东南大学科研团队持续为南极科考能源系统建设运维提供核心支撑。2019年“东大极能”在泰山站实现国产无人值守能源系统零的突破，2022年升级版“东大极能2.0”在昆仑站投运保障科考数据实时回传，2023年研发应用首套10kWp昆仑站无人综合能源平台光伏系统，显著降低柴油发电机使用量，能耗减少达50%。此次科考中，团队创新采用“传统柴油发电-新能源发电”协同运维模式，通过自主研发的数字孪生运维平台，实现南极海拔最高科考站能源系统的远程智能监控与故障预警。
“南极极夜期间没有太阳，且昆仑站基本上无风，因此此前只能靠燃油供能发电机来发电，而如今我们希望能够在极昼期间尽可能多地使用新能源供电，节省燃油以支持极夜期间使用。”单硕表示，后续团队还将继续采集相关光强数据，进一步分析在南极运行一年的光伏组件的健康状况，特殊光照、雪地反射等对其输出功率的影响，为后续推广光伏在南极的大规模应用打下基础。
据悉，中国每年参加南极内陆科考的仅有二十余人，东南大学是持续参与南极内陆科考的少数科研单位之一，2009年至今共有10人次加入中国南极内陆科考队，先后参加中国南极第27次、第35次、第36次、第39次、第40次、第41次科学考察队，服务昆仑站、泰山站、秦岭站等科考站点，共同完成南极内陆任务。
南极无人观测站由能源供应系统、观测设备、远程控制系统三部分组成，作为国内主要在南极内陆提供能源供应和远程控制系统的单位，未来，东南大学科研团队将聚焦清洁能源占比提升、无人智能运维与多舱协同感知，打造更稳定、智能、绿色的极地能源保障系统，为我国南极科考持续贡献东大力量。
新华日报·交汇点记者 谢诗涵
通讯员 吴涵玉
