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    中国或率先建成空间太阳能电站 面临多项技术挑战

    来源:中投投资咨询网 2019-02-14 09:30中国投资咨询网 A-A+

      开电动汽车回家,近年成为春运模式中许多人的“新挑战”。拥堵的高速公路上,?#29615;?#36276;窝的电动车身影。

      这样的悲剧有望杜绝。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩13日向科技日报记者表示,如果我国建成空间太阳能电站,电动车或能随时随地充电,不再有“断粮”之忧。

      当然,空间太阳能电站的应用远不止如此。它的作用有多大,离我们的生活还有多远?庞之浩进行?#31169;?#32461;。

      用之不竭的清洁能源

      人类对太阳能的利用早已普及,但太阳能在地面的利用率并不高,其会因大气的吸收和散射,以及云雨、季节、昼夜更替的影响而衰减。同时能量密度变化巨大,很不稳定。

      太空中太阳能却非常充裕。庞之浩说,如果在大约3.6万公里高度的地球同步轨道上建设太阳能电站,太阳光线?#25442;?#34987;大气减弱,也不受季节、昼夜变化影响,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。通过空间向地面进行能量的定点传输,可为人类提供用之不竭的清洁能源。

      空间太阳能电站发展的核心应用目标,是为地面提供大规模商业化的电力供给。庞之浩说,由于覆盖面积广,其可以向偏远地区、海岛和灾区供电,还可以灵活用于地面移动目标供电。

      同?#20445;?#31354;间太阳能电站能为“可视”范围内的航天器供电,使航天器摆脱巨大的太阳能电池翼,并大大增加功率水平和控制精度。它也能作为深空探测能源系?#36710;?#20505;选方案,未来还可以利用它进行空间燃料生产以及空间加工制造,实现空间工业发展。

      此外,空间太阳能电站还能收拾传统能源造成的“烂摊子”。庞之浩说,石化能源的利用引起了全球气候变暖,随之频频产生台风、龙卷风等恶劣气象。将空间太阳能电站的巨大能量传输到台风所在区域,可以改变台风的温度分布,破坏其形成过程。

      面临多项技术挑战

      庞之浩介绍,空间太阳能电站的主要工作原理是:太阳能发电装?#23186;?#22826;阳能转化成为电能;能量转换装?#23186;?#30005;能转换成微波或激光等?#38382;劍?#24182;利用发射装置向地面发送波束;地面接收系统接收空间传输的波束,通过转换装?#23186;?#20854;转换成为电能接入电网。

      “目前其技术原理已没有太大问题。”庞之浩说,近年来太阳能发电效率、微波转化效率以及相关航天技术取得了很大进步,为下一步发展奠定了基础。但空间太阳能电站作为一个宏大的空间系?#24120;?#22312;许多技术方面都有待突破。

      例如,目前人类最大的航天器——国际空间站重400多吨,而一个工?#23548;?#31354;间太阳能发电站重达上千吨。如何建设?有国内专家建议,先将空间太阳能电站的建造材料发射到太空,建立“太空工厂”,通过3D打印技术将所需组件打印出来,再通过太空机器?#31169;?#34892;组装。这是目前的研究方向之一。

      长期运行的安全性也是重要问题。庞之浩说,长期微波辐射下对生态、大气、生物体等的影响问题,有待深入研究。

      此外,空间太阳能电站的建设对新材料、高效能量转化器件、超大型航天器结构及控制技术、在轨组装维护技术等都提出了很大挑战。

      我国有望率先建成

      由于在重量、尺度方面远超现有航天设施,空间太阳能电站被称为?#29575;?#26399;航天和能源领域的“曼哈顿工程”。自1968年相关概念被提出,美国政府和企业已投入近亿美元,实施了多项研发计划;日本将其正式列入国家航天长期规划;俄罗斯、印度、韩国、欧空局等也在开展相关研究。

      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,近年来提出了平台非聚光型、二次对称聚光型、多旋转关节以及球型能量收集阵?#26800;?#26041;案,同时在无线能量传输等关键技术方面取得了重要进展。当前,我国在空间太阳能电站研究方面初步实现从“跟跑”到“并跑”,成为国际上推动空间太阳能电站发展的重要力量。

      中国航天科技集团公司五院科技委主任李明曾表示,如能保持并进一步加大研发力度,我国有望成为世界首个建成有实用价值空间太阳能电站的国家。

      ?#31169;?#21040;,我国首个空间太阳能电站实验基地近日在重庆启动建设,计划在2021年至2025年建设中小规模平流层太阳能电站并发电;2025年后开始大规模空间太阳能电站系统相关工作。西?#27493;?#24314;设空间太阳能电站系统项目地面验证平台,将用于对空间太阳能电站功能与效率?#21335;?#32479;验证。

      根据有关专家组论证建议,我国应力争在未?#35789;?#20313;年完成空间超高压发电输电及无线能量传输试验验证,实现“2030年开始建设兆瓦级空间太阳能试验电站,2050年前具备建设吉瓦级商业空间太阳能电站的能力”的中、远期目标。

    关键词:空间太阳能电站
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