Nature News头条：聚焦中国南极科考，高度评价太原理工大学牵头设计研发的秦岭站清洁能源系统

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，高度评价了由我校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

新能源设备类型

配置

风机

100 kW

光伏

130 kW

氢能系统

（燃料电池/储氢罐）

30 kW/5000

标方

低温电池

300 kWh

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。

图4. 《纲要》与《重大问题难题》

相关研究在国家海洋局极地考察办公室、中国极地研究中心的支持下，受国家自然科学基金委项目（U22A6007，U23A20649）、山西省能源互联网研究院重大科研支撑专项（SXEI2024A001）等资助。

相关资料

[1] “China is boosting its Antarctic research. What does that mean for the world?” Nature News. https://www.nature.com/articles/d41586-025-02157-x (2025)

[2] “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” 央视新闻. https://content-static.cctvnews.cctv.com/snow-book/index.html?item_id=14806633680978973921 (2025)

[3] “中国推动南极考察快速进入绿色能源时代” 新华网. https://www.xinhuanet.com/20250416/79d0ca6742254f6daf99db29c65094e3/c.html (2025)

[4] “Call to Accelerate Antarctic Expeditions' Green Transition” Science and Technology Daily. https://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/ywtk/html/2025-05/10/content_588392.htm?div=-1 (2025)

[5] “Breaking the Ice with Green Power: China’s Pioneering Antarctic Energy System” IEEE Electrification Magazine. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/11023042/ (2025)

[6] “Twelve-year development outline for clean energy utilization technologies in Antarctica,” Polar Research Institute of China and Taiyuan University of Technology. https://www.eea.tsinghua.edu.cn/en/info/1038/3207.htm (2024)

来源|太原理工大学电气与动力工程学院