10月22日至28日,由國家海洋技術中心研制,由國家重點研發計劃課題“極區科考站可再生能源發電系統及移動供電技術(項目編號:2018YFB1503003)”支持的極地光伏發電裝備,順利完成調試和運行工作,并分批次運抵中國極地研究中心碼頭。該套設備即將“搭乘”雪龍船,跟隨中國第38次南極科學考察任務,前往南極中山站啟動現場建設工作。
我中心船舶部負責極地光伏發電裝備的研制、調試和運行等工作。該套裝備主要包括了由兩個集裝箱改制的電控室和儲能室、光伏組件以及耐寒、抗風的光伏支架等裝備。該課題任務為2019年國家重點研發計劃項目“獨立運行的微型可再生能源系統關鍵技術研究”中的課題3“極區科考站可再生能源發電系統及移動供電技術”。課題針對南極極寒、大風環境條件,開展適合極區條件的小型可再生能源發電技術系統關鍵技術研究工作,研建50kW極區科考站風光互補發電系統,并開展為期半年的示范運行工作。
極地光伏發電裝置的低溫工作指標為:最低工作環境溫度為-50℃,生存溫度為-55℃。針對低溫環境工作要求,發電系統采取的主要技術措施為:設置溫控系統,將電力變換和控制設備置于溫控室內,在外界環境溫度為-50℃時通過加熱使室內溫度達到常規電力控制設備工作溫度。2021年8月上旬,課題組在廣電計量檢測(無錫)有限公司對發電系統的溫控性能進行了檢驗測試。測試在步入式400立方大型溫濕度試驗箱進行。經過測試,在外界溫度為-50℃的情況下,電控室內部的平均溫度約為5℃,僅在貼近底面小范圍內溫度為-17℃,能夠滿足常規低溫型電力電子器件的工作要求。在溫控試驗之后,課題組對電控系統進行了持續8h的-55℃低溫貯存測試。
2021年8月下旬,課題組完成了光伏發電系統的安裝,對基于集裝箱的光伏支撐結構進行了裝配檢驗。裝配過程順利,各機械零部件幾何尺寸達到設計精度要求,結構固定牢固。9月中旬,課題協作單位克服疫情影響,組織生產并提交了發電裝置蓄電池組。9月下旬,課題組完成了電控系統的電路連接工作。
2021年10月初,基于2組光伏發電單元,課題組組織開展了發電系統的聯調測試工作,對電力變換系統和數據采集處理系統進行了檢驗。經檢驗,電力變換系統和數據采集處理系統工作正常。另外,課題組也組織開展了小型風力研制工作,經過多方努力,即是研制過程受到了疫情的影響,協作單位也按時提交了2臺低溫型10kW小型風力發電機組。聯調試驗過程中發電系統工作穩定可靠,發電系統的工作性能得到了初步檢驗;結合前期低溫貯存試驗,說明研制的設備能夠滿足-55℃存貯條件要求。試驗工作為發電系統的后續南極建設奠定了堅實的基礎。
在發電系統聯調測試的同時,今年9月,課題組開展了發電裝置運輸方案的研究工作。根據本次南極科考物資運輸的限重和包裝要求,并與極地中心現場施工人員的反復溝通,最終確定了光伏組件、支架、C型鋼等各關鍵部位打包方案,制作統一的包裝編號標識,嚴格控制打包箱的重量在4噸以下,盡可能充分利用直升機的起吊能力,最大程度提升卸船時的作業效率。目前,該套裝備已順利完成雪龍船航前裝船任務。(船舶部 楊維維)
1.光伏組件及電控室
2.在大型溫濕度試驗箱進行檢驗測試
3.裝備吊裝稱重
4.裝備運抵上海碼頭準備裝船