为何要在太空建太阳能电站?

时间:2019-02-01 11:21来源:工人日报作者:yeyan 点击:
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摘要:我国首个空间太阳能电站实验基地最近在重庆启动。此外,空间太阳能电站系统项目的地面验证平台也将在西安落成。

关键字:太阳能产业,光伏发电,光伏市场

  我国首个空间太阳能电站实验基地最近在重庆启动。此外,空间太阳能电站系统项目的地面验证平台也将在西安落成。
 
  太阳是地球和整个太阳系取之不尽、用之不竭的核心能源系统,太阳能发电绝对干净,不产生公害,是最理想的能源。空间太阳能电站,指的是在太空将太阳能转化为电能,再通过无线能量传输方式传到地面的电力系统。
 
  那么,在目前地面用太阳能发电已很普及的情况下,为何还要大老远地跑到太空去建造太阳能电站呢?
 
  究其原因,太阳能在地面上的利用率不高。在地面上利用太阳能,会受到大气的吸收和散射、云雨的衰减,还会因季节、昼夜更替的影响而衰减很多,同时能量密度变化巨大,很不稳定。但是在太空中,太阳能却非常充裕。据介绍,在地球上空3.6万公里的地球同步轨道,由于太阳光线不会被大气吸收和散射,也不受季节、昼夜更替的影响,99%的时间内可稳定接收太阳辐射,其强度是地面的6倍以上,且能实现空间向地面进行能量的定点传输。
 
  作为一种大型的空间供电基础设施,空间太阳能电站覆盖面非常宽,发展空间太阳能电站可谓好处多多,既能为地面提供商业化的、大规模的电力供给,解决人类长期对于稳定的可再生能源的需求问题。同时,对于地面偏远地区供电、紧急供电、航天器供电和调节环境等方面还具有重要的应用前景。一旦空间太阳能发电技术被攻克,便有望逐步解决人类社会面临的能源危机,获得取之不尽用之不竭的可持续清洁能源。正因为此,目前许多国家的专家都在积极开展相关研究。
 
  虽说目前有关空间太阳能电站的技术原理已无太大问题,有太阳能发电效率、微波转化效率以及相关的航天技术为其做支撑,然而,作为一个非常宏大的空间系统,空间太阳能电站目前还需开展系统的研究工作,在许多技术方面有待取得突破性进展。比如要达到工业应用标准,对发电量要求将很高,发电功率为兆瓦级;规模巨大,质量达万吨,电池板尺度可能要用平方公里来计算。同时,寿命得在30年以上。
 
  最具挑战的是,如何把太阳能发电站运到太空?资料显示,迄今为止人类发射到太空的最庞大物体——国际空间站有400多吨。如何将万吨级重的太阳能发电站搬到太空,我国有专家给出研究方向:先将空间太阳能电站的建造材料直接发射到太空中,建一个太空工厂,然后通过3D技术将所需的组件打印出来,再通过太空机器人进行组装。
 
  此外,空间太阳能电站如何将电能传输到地面,如何保障设备运行安全和环境安全,都是特别要考虑的问题。
 
  可喜的是,我国空间太阳能电站研究目前已进入世界前列。自2008年我国将空间太阳能电站研发工作纳入国家先期研究规划以来,国内参与空间太阳能电站研究的团队在逐渐扩大。比如,国防科工局支持了与空间太阳能电站相关的总体和关键技术研究工作,目前在总体规划、总体概念方案、微波无线能量传输技术等方面取得了一定成果,同时带动了大型空间结构、空间薄膜太阳能发电技术的发展。中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室研究团队通过比较国内外多种空间电站方案,重点研究了非聚光型和二次对称聚光型空间太阳能电站,所提出的创新的多旋转关节空间太阳能电站方案,得到国际该领域顶级专家的认同。
 
  而在重庆启动的空间太阳能电站实验基地项目,将在2021年至2025年建设中小规模平流层太阳能电站并实现并网发电;2025年后可开始大规模空间太阳能电站系统相关工作。我国专家则提出实现我国空间太阳能电站目标的技术路线图:2030年后建设兆瓦级试验空间太阳能电站、2050年后建设吉瓦级商业空间太阳能电站。
 
【光粒网综合报道】( 责任编辑:yeyan )
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