未来能源之路-太空发电站-论文.pdf

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1、SpaceInternational国际太空·2014.5☆技术沙龙TECHNOLOGYSALON未来能源之路—太空发电站侯欣宾王立（中国航天科技集团公司钱学森空间技术实验室）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。在地面上利用太阳能，因受到大气的吸收和散射、云雨的衰减，以及季节、昼夜更替的影响，能量密度变化巨大，很不稳定。在地球同步轨道，由于太阳光线不会被大气减弱，也不受季节、昼夜变化的影响，阴影期很短，所以在99%的时间内可稳定接收太阳辐射，平均约为21353W/m，是地面的6倍以上，且可以实现空间向地面进行能量的定点传输，是理想的建设太空发电站的位

2、置。有效利用此轨道上的太阳能，将可以为人类提供优质的、巨大的清洁能源。1太空发电站的发展背景地面接收系统用于接收空间传输的波束，通过转换装置将其转换成电能接入电网。整个过程将经历太阳能－电太空发电站一般也称为空间太阳能电站（SPS或能－微波（激光）－电能的能量转变过程。SSPS）,它是指在空间将太阳能转化为电能，再通过无作为一种很有前景的可再生能源系统概念，太空线能量传输方式传输到地面的电力系统。建造太空发发电站得到各航天大国的广泛关注。相对于地面太阳能电站是开发利用空间资源的重要手段，其整体构想最电站，由于不受昼夜和天气的影响，太空发电站可以连早由美国科学家彼得·格拉

3、赛（PeterGlaser）于1968续工作，太阳能利用效率高，同时在地面应急供电、减年提出。灾、空间供电、行星探测等方面也具有重要的应用前太空发电站核心组成包括三大部分：太阳能发电景。但目前其技术还很不成熟，在成本方面具有明显的装置、能量转换和发射装置、地面接收和转换装置。太劣势。国外提出发展太空发电站构想已经超过40年，但阳能发电装置用于将太阳能转化为电能；能量转换装置真正实现还需要几十年的时间。从20世纪90年代以来，用于将电能转换成微波或激光等形式（激光也可以直接随着世界能源供需矛盾和环境保护问题日益突出，以美通过太阳能转化），并利用发射装置向地面发送波束；国和

4、日本为主的发达国家开展了广泛的太空发电站技术研究，目前已经提出几十种概念，并且在无线能量传输太空发电站示意图等关键技术方面开展重点研究。近年来，太阳能发电效率、微波转化效率以及相关的航天技术都取得了很大进步，为未来太空发电站的发展奠定了很好的基础。但太空发电站作为一个非常宏大的空间系统，需要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。2国外太空发电站发展现状太空发电站的广泛应用前景已引起了国际上的广泛关注。21世纪以来，随着世界能源价格的不断攀升和环境的日益恶化，越来越多的国家、组织、企业和个人，包括军都开始关注空间太阳能这种取之不尽70SpaceIntern

5、ational国际太空·总第425期TECHNOLOGYSALON的巨大空间能源。组织国防部、美国航空航天局、能源部、学术界以及航美国天、能源等相关工业部门的170多位专家参与研究完成“太空发电站—战略安全的机遇”研究报告，引发新美国在太空发电站概念提出后不久，以能源部和一轮太空发电站研究热潮。2009年，美国太平洋天然气美国航空航天局（NASA）为主的政府部门投入大量的与电力公司（PG&E）宣布，正式向Solaren公司购买研究经费（4年间投入约5000万美元）进行太空发电站200MW的空间太阳能电力，成为首个空间供电商业合系统和关键技术研究，并且提出单个电站发电能力

6、达到同。2012年，在美国航空航天局创新概念项目支持下，5GW的方案—“1979太空发电站基准系统”。后来，提出了一种新的概念方案—任意相控阵太空发电站。由于技术和经济可行性问题，以及核能项目和星球大战日本等计划的影响，后续十多年未开展大规模的研究工作。1995年，美国启动了18个月的重新评估太空发电日本是开展太空发电站技术研究较早的国家之一，站可行性的研究—“FreshLook”研究计划，提出了也是积极开展空间太阳能发电研究的最主要国家。从20多种新型太空发电站概念方案（太阳塔、太阳盘等）。世纪80年代开始，日本就开始进行了广泛的研究。901999年，美国航空航天局开

7、展了“空间太阳能探索性研年代起组织了15个专题研究组，陆续推出太空发电站究和技术”（SERT）计划，耗资2200万美元，提出了2000、太空发电站2001、分布式绳系太空发电站系统等集成对称聚光系统和算盘式太空发电站等新概念，并且概念，并且在无线能量传输技术研究和试验（包括火箭提出了太空发电站技术研究发展路线图建议，相关研究搭载试验）方面处于世界领先地位，在世界上首次完成工作经过了美国国家科学委员会的评估，认为太空发电电离层无线能量传输（WPT）火箭试验和空间机器人站在技术上是可行的。2003年，由美国航空航天局负责帕兴网状天线试验。开展