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绿色冬奥什么样？答案都在这些细节里

大学作者：浙江大学 2022-01-30 18:34:56

北京冬奥会的脚步越来越近了。除了晶莹玉白的冰雪世界，本届冬奥会还有一抹亮眼的颜色，那就是象征着环保的绿色。

无论是绿色生态、绿色建筑还是绿色交通，北京冬奥会在筹办过程中，处处体现着绿色办奥理念。而这其中，浙大团队就作出了积极贡献。

高压储氢设备服务冬奥加氢站建设

北京庆园街，一辆冬奥氢燃料电池大巴刚刚“喝饱”了能量，缓缓驶出站台，轻装上阵，哦不，是“氢”装上阵。原来它刚刚花了约10分钟加满的既不是柴油也不是电能，而是氢气。

氢燃料电池汽车是绿色冬奥的一道亮丽风景线。目前氢燃料电池汽车上装载的是70MPa的氢气瓶，相当于700个大气压，一次加注可以跑500多公里，续航里程可以与燃油车相媲美。

给70MPa气瓶加氢的加氢站储氢罐是98MPa储氢罐，该储气罐就用到了浙江大学的技术。浙江大学能源工程学院郑津洋院士团队与浙江巨化装备工程集团有限公司和北京海德利森科技有限公司强强联合，为中国石化销售股份有限公司北京石油分公司的庆园街加氢站和王泉营加氢站提供了4台98MPa/1立方米储氢罐。

别看这个容积1立方米的储氢罐，做起来可不容易。

郑津洋院士团队从2002年开始，持续聚焦高压氢脆防控和氢气安全高效储存两大世界难题，将我国大容量固定式高压氢气储存装备技术推至国际领先水平。

要实现高安全、低成本、大容量的高压储氢，最大的难题是解决氢脆防控问题。这是因为氢气被储氢罐表面吸附后以原子形态进入材料中，聚集后会导致材料性能的劣化。“韧性材料变脆，这对设备来说很危险。”郑津洋说，氢脆问题从目前的技术看还无法彻底消除，因此通过检测摸清其习性和规律，就显得尤为重要。

为此，郑津洋院士带领团队首先发明了高压氢气环境下材料氢脆原位检测装置，形成检测技术和方法，用一套科学的手段来摸清氢脆脾气，之后又提出以抗氢脆焊接薄内筒为核心的全多层储氢容器设计思想，还攻克了小孔内置式曲面耦合超声相控阵检测技术，从而打通了全多层储氢高压容器从设计、制造到检验检测的全技术链。

目前郑津洋院士团队研发的储氢罐在同等压力下容积全球最大。这次冬奥会，这些储氢罐将在绿色清洁能源应用中大显身手。

新型雷达助力“蓝天保卫战”

蓝天、雪地奏出别样的冰雪二重奏。浙江大学光电科学与工程学院刘东教授、刘崇教授团队携自主研制的大气高光谱分辨率激光雷达(HSRL)系统，受邀参与冬奥会气象保障工作，助力冬奥会打赢“蓝天保卫战”。

刘东、刘崇团队本次参与的气象保障中，主要工作是表征北京地区气象特点，研究北京冬季雾霾频发天气成因，监测西北地区春季沙尘暴传输情况，厘清气溶胶-云-降水相互作用关系等等。

为更好地参与北京冬奥会气象保障工作，团队提前一年在北京地区开展了外场试验，与北京大学、北京师范大学、国家气象局、中科院大气物理所、北京市延庆气象局等多家高校及科研单位开展合作，对气象保障工作进行了预演和准备。

大气高光谱分辨率激光雷达系统

浙大团队研发的大气HSRL采用极窄带光谱鉴频技术，分离大气回波信号中的米散射和瑞利散射成分，解决了激光雷达中“一个方程，两个未知数”的难题，可以实现大气光学特性的精确反演。

“我们利用高光谱分辨率激光雷达对大气中的颗粒物及云的光学及微物理特性进行立体探测，不仅对厘清大气污染的形成、演化及传输机制有根本的指导作用，也对更深入、更系统地研究气候气象具有重要的科学意义。”刘东介绍，“团队研发的视场展宽迈克尔孙干涉仪 (FWMI) 鉴频器，克服了传统分子吸收型鉴频器适用波长单一的缺点，并且极大地拓宽了常规迈克尓孙干涉仪的接收角范围，可在红外到紫外任意波段工作，实现多波长多光谱的高分辨率、高精度大气探测，为精确反演大气微物理特性提供有利条件。”

常规迈克尓孙干涉仪与FWMI干涉仪在不同视场角的表现对比

用好中国标准开展全球采购

防控噪声，营造舒适声环境，是构建和谐人居环境的重要考量因素，对于冬奥会也是如此。为满足设备或场所的冷却需求，工业界通常的做法是安装空冷器。因此，选择符合奥运场馆要求的冷却设备显得尤为重要，其中声功率级是评价设备噪声控制水平的一个核心指标。

浙江大学环境与资源学院副教授翟国庆长期致力于物理性污染效应及控制研究，在冬奥场馆空冷器采购中，协助采购单位多次赴国外进行空冷器声功级测试方法技术谈判，并承担测试工作。

翟国庆参与了《声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级反射面上方近似自由场的工程法》这一国家标准的制定，而为冬奥的工作，就是依托这个标准开展相关设备噪声测试。

在相关测试中，既要做到采样精准科学，又要做到数据分析完整准确。翟国庆回忆，每次测试需在距设备壳体2.6m的正六面体上均匀布置32个测点，为使测试结果可靠且可复现，每一次测试都需严格按照规范流程开展。“为了尽可能降低背景噪声，我们的测试工作都是在夜间进行，完成一台设备测试需要连续工作6个小时左右。”翟国庆说，因为是大型设备的采购，且采购数量多、金额大，更加要以高度的责任感，做好关键技术指标的测试。

多年来，翟国庆课题组面向国家和社会需求，积极服务于噪声领域国家标准制定，为和谐声环境构建作出自己的贡献。“制定标准的目的就是为了更好地服务生产生活，让科学研究转化为解决问题的生产力，进而促进生活水平的改善。” 他说。

冬奥村里的浙大科技

冬奥村源源不断迎来世界各地的运动员，为了帮助运动员和观众们更好地了解各个运动场馆的信息，更好领略冬奥运动的魅力，浙江大学光电科学与工程学院刘旭教授带领的三维显示课题组研制的桌面裸眼三维显示技术在科技部“科技冬奥”重点专项支持下，分别部署于北京冬奥村和张家口国家跳台滑雪中心，为参赛运动员以及观众提供一种新奇的观看体验，通过提供180度视角范围的连续视差，将奥运场馆以及赛事运动以一种三维的形式进行全方位的展示，观众无需佩戴设备也能体验到奥运场馆的精巧设计和赛事运动的紧张刺激。

这种裸眼3D相较于传统的二维显示能够提供真实视差从而给人更精确的深度暗示，可以带给观众更强的参与感和真实感，同时相比传统VR显示，摆脱了眼镜束缚，也能让观众少了一份要接触眼镜等设备而带来的防疫上的担忧。