北极空间环境监测浮标设计及其能量管理研究

来源：海洋技术学报杂志2025年第03期北京时间：

作者：李亚昊

单位：单位李亚昊， 李丙瑞， 窦银科， 陈燕

摘要：北极空间环境监测对我国预防灾害性空间天气有重要意义，但传统的地基监测无法实现北 冰洋区域的覆盖，且无人值守设备能源搭载能力有限，北极极端低温影响电池寿命，高功耗监测设 备的长期运行存在困难。针对该问题，本文开展北极空间环境监测浮标总体设计与能量管理仿真研 究，根据监测需求和北极环境进行浮标总体设计；结合布设点光伏情况和负载用电特性配置 200 W 光伏及储能系统的容量；为提高北极极端环境适应性，提出相应改进最大功率追踪策略和动态负载 规划算法下的光伏-混合储能系统控制策略；利用 MATLAB 实现北极极端环境下的光伏最大功率追 踪策略与浮标能量管理仿真。结果表明：最大功率点追踪策略适用于北极低温环境，跟踪速度提高 超过 100豫；浮标总体设计与能源配置方案合理，完成了一年的浮标运行任务；全年合计节省电能 超过 15 kWh，蓄电池尖峰电流控制在 1 A 以下，荷电状态平稳。

关键词：北极； 空间环境监测浮标； 能量管理； 混合储能；仿真实验

基金资助：工信部高科技船舶科研项目（MC-201919-C11）