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[其他主题] 我国发展空间太阳能电站的必要性和相关技术基础分析

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jingyan66 发表于 2009-3-24 08:43 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 jingyan66 于 2011-1-15 23:33 编辑

2009-3-23    国际电力网

文摘:对我国建立空间太阳能电站的必要性进行了讨论。在分析建设空间电站相关技术的基础上,提出了发展我国空间电站的构想。发展空间太阳能电站是我国解决能源需求、优化能源结构的理想选择;我国的技术基础已具备建立空间电站的能力,需对一些关键技术进行重点论证、研究,要加快发展载人航天技术和空间站技术;应首先发展太阳能发电卫星,之后再发展电力传输卫星等其它空间电站形式。从现在起就开始准备,我国可能在20年左右时间内建立初步的空间电站演示系统。

0 引言

世界经济的迅速发展,对能源的需求越来越大。地球矿物资源的大量开采与消耗,使石油、煤炭资源日趋短缺。过量消耗矿物燃料造成地球生态环境的恶化,也促使人们寻找新能源和各种可再生能源。由于空间太阳能具有能流密度大、持续稳定、不受昼夜气候影响、洁净、无污染等优点,且随着人类征服太空能力的加强,利用空间太阳能发电SPS(Solar Power from Space)已越业越受世界各国的关注。

现代空间太阳能发电的构想——太阳能发电卫星(Solar Power Satellite)最早由美国的P.E.Glaser博士于60年代提出[1]。之后一些学者又纷纷提出其它设想,特别是美国的D.Criswell等又建立了以月球为基地的空间电站模型LSP(Lunar-based Solar Power)。为了加快实现空间发电的构想。一些发达国家如美、日、法、俄等先后开展了空间电站的可行性论证,并对其中的关键技术——无线电能传输WPT技术(Wireless Power Transmission)作了大量的探索工作。总体认为,空间太阳能电站在技术、经济、社会等方面是可行的,有望于下世纪初建立初步的空间太阳能发电SPS系统,并于下世纪中叶建立起以月球为基地的太阳能电站。本文旨在结合我国国情,分析空间太阳能发电在我国发展的必要性与技术可行性并提出初步构想。

1 我国发展空间太阳能电站的必要性

尽管我国地域广阔,但目前探明而又能开采的矿物资源已有限。目前我国人均能源消耗水平也很低,仅为发达国家人均能耗的1/10—1/5[2]。

我国东西部经济发展的差距日益扩大,资源分布不平衡的矛盾日益突出。我国东部特别是沿海地区经济发展很快,但资源储量很少,供应紧张。我国的绝大部分资源分布在经济发展相对落后的西部及北方地区,由于技术、交通及经济等因素,未能充分开发利用。即使有计划开采出的大量煤炭,也不能及时运出。一些边远山区、牧区、高原、海岛,人口稀少,居住分散,交通不便,经济落后,那儿缺乏常规能源,又远离大电网,严重影响我国现代化建设与国民经济的发展。

由于技术基础差,管理水平低等因素,使得本已有限的能源资源浪费很大,利用率低。我国能源总效率只有30%左右,单位国民生产总值能耗比发达国家高6—10倍,生产单位产品能耗比国外高50—100%[3]。

由于矿物能源的大量使用,造成环境严重污染。我国每年CO2的排放量占世界总量的10%还多,仅次于美国,居世界第二位[4]。目前很多城市特别是一些北方重工业城市上空,经常弥漫着烟雾,环境污染问题突出。

上述状况表明,要发展经济,一方面要充分高效利用现有能源资源,避免浪费,降低消耗,提高技术水平与管理水平,另一方面,必须加快能源开发建设,克服因矿物资源严重不足带来的潜在危机,同时还必须承担对全球环境保护的义务。因此,开发利用洁净的可再生能源资源是世界各国的必然选择。

我国在发展可再生能源方面做了大量的工作[5,6],但利用规模还十分有限。今后应大力发展地面和空间太阳能发电技术,解决太阳能的大规模利用问题。

为了从实质上解决能源需求问题,作者认为,发展空间太阳能电站应成为主要目标。在地球附近的宇宙空间,太阳能具有能流密度大、连续稳定、不占用耕地等优点,通过控制微波束空间太阳能电站可向任何一个地点供电,它比地面光伏电站更具开发价值。目前许多发达国家通过大量论证[10~12],已将它作为解决未来能源需求的主要发展方向。根据我国的特点,作者认为,空间太阳能电站也应是我国发展的主要方向。

2 我国建立空间电站相关技术基础分析

2.1 无线电能传输技术(WPT)基础

作为空间太阳能发电的主要关键技术,WPT(Wireless Power Transmission)在能量传输方面起重要作用。通过WPT可将太阳能转换成的电能进一步转换为微波集束能或激光能,并根据需要将束向控制在所需电能的地区,在当地再通过微波或激光接受装置进一步转换成电能,输入电网或直接满足不同用户需要。

WPT技术以微波输能、控制及转换原理为基础,它早已在军事、科学及通讯卫星等领域得到广泛应用。家用微波炉的普及,表明微波技术已经成熟。微波理论、锁相技术、磁控管技术及相关控制理论早已成为我国大学电子专业的必修课。在我国各种转换器(如DC/DC、DC/AC等)用于输电配电、稳压电源、能量转换方面十分普遍,其中的开关技术:PWM、ZCS、ZVS等的研究已具有一定水平和深度,为微波能的高效率转换提供了坚实的基础。

另外,我国在雷达技术研究、应用方面具有一定基础,激光技术也已成熟。总之,微波技术、激光技术在许多方面得到了应用,表明我国在WPT技术上已具有相当基础,只要认真组织,对WPT在输能的功率、效率与精度控制等方面进行技术攻关,相信应用于空间电站的WPT技术一定会很快成熟起来。

2.2 太阳电池技术基础

作为空间电站的能量转换器件——太阳电池应具有较高的转换效率、重量体积比功率以及较强的抗辅照、抗衰退能力,同时要成本低、寿命长,便于安装。

我国研制太阳电池始于1958年,目前约有38个研究生产单位从事光伏研究与发展工作。生产能力超过5.5MW/年。另有两条空间用硅太阳电池生产线,产品大部分是单晶硅太阳电池组件[9]。

我国光伏发电首先应用于空间,已经发射的大多数卫星均采用硅太阳电池供电。我国太阳电池的研究经历了从单晶硅、多晶硅、片状硅、非晶硅到薄膜硅的发展历程。砷化镓高效太阳电池也有了较快的发展,目前正处于实用阶段的前夕。对其它类型太阳电池也开展了研究,并取得一定进展。

目前我国实用性单晶硅电池效率可达15%,多晶硅电池超过10%,非晶硅电池也超过6%。砷化镓电池的实验室效率可达21%,批量生产可达18%。

随着效率提高、各种新工艺、新结构的出现,太阳电池的比功率、抗辐照、抗衰退能力也将进一步提高。目前,作为空间用太阳电池,抗辐照、抗衰退能力尚待提高,它直接关系到光伏电站的使用寿命和成本,这是空间用太阳电池研究的一个主要内容。

另外,为了满足建设庞大的空间光伏电站需要,在我国现有两条空间用太阳电池生产线的基础,应增加投资,提高生产能力。

总之,我国已具备了太阳电池的技术基础与空间应用能力。

2.3 空间技术基础

我国自1970年4月24日成功地发射“东方红一号”卫星以来,先后成功地发射了40多颗人造地球卫星,特别是返回式卫星的高回收率,表明我国在卫星的发射、定位、遥测及遥控等方面具有先进水平。

目前我国已有多种型号的长征系列运载火箭,输送的有效载荷也越来越大,已能承担国际上各种卫星的发射业务。

空间电站十分庞大,装配、维修技术也很重要。但由于我国在载人航天、空间站建设方面尚是空白,缺少空间现场活动的经验及相关技术,给空间电站的建设带来一定的困难。要建设空间电站,除发展载人航天、空间站技术外,应同时或首先研究空间遥控机器人技术。因为即使无人上天,具备先进的遥控机器人技术,同样可完成空间设备的组装工作。

另外,为了降低空间电站的建设成本,应重点降低运输成本,提高有效载荷,同时研究其它各种运输技术,如电子推进器、磁悬浮火箭、可重复使用的运载器等。

尽管就我国的目前空间技术水平而言,尚不具备建设地球轨道空间电站的能力,月球探索更是遥远,但就空间工业基础来讲,我国已具备建设空间电站所需空间技术的潜能。

2.4 其它相关技术基础

空间太阳能电站除光伏发电外,还有热发电、热离子发电等方式。这些发电技术国内也有一定基础,它应用在空间发电的基本原理是一样的,只要相关技术发展成熟,便可应用到空间电站,所以对这些技术也应开展研究,以便将来在空间电站建设中多一些选择。

3 我国空间电站的构想与发展途径

我国未来能源结构的组合,应在充分开发利用地球上的自然能源资源外,同时利用空间太阳能。空间电站不仅空间采集太阳能,也可在平衡输送地区间能源需求方面发挥作用,国际上提出的电力传输卫星PRS(Power Relay Satellite)就是基于这一设想[3]。

我国未来空间电站的发展方案与发展途径的设想:

(1)作为建设空间电站的第一步,P.E.Glaser提出的太阳发电卫星SPS方案是比较合适的选择( 图1)。特别在我国尚未有载人航天及空间站的情况下,通过大力发展遥控机器人技术、WPT技术等,可以在较短的时间内完成该方案的技术准备,并初步建立SPS系统,此时发电功率虽受一定限制,但可通过其进行相关技术的试验论证工作。

(2)作为地区资源的平衡手段,进一步发展电力传输卫星、微波中继站等。例如,在国内人口稀少、自然资源如太阳能、风能、水能包括矿物资源丰富的地区集中建设大型电站,然后通过电力传输卫星或微波中继站向人口集中地区或其它缺电地区送电(图2)。

(3)我国实现载人航天及建立空间站后,可扩大SPS的功率,并考虑其它的发电方式如太阳热发电等,再进一步考虑月球发电构想。

为了加速建设我国空间电站,建议做好以下工作:

(1)进行空间电站各项相关技术的可行性论证,列出所需发展的项目,并制定近期、中期和长期发展规划。

(2)组织全国各大院校及科研院所对各个立项进行分组攻关。重点是WPT技术(包括微波的发射、反射、接受及转换技术)、遥控机器人技术、提高太阳电池的寿命、提高运载有效载荷、降低运输成本等。

(3)进一步巩固与扩大现有技术基础,向有利于建设空间电站的方向转变。如在保证与提高质量的前提下,扩大太阳电池生产能力;使运载工具适合空间太阳能卫星及电力传输卫星的发射等等。

(4)加速发展载人航天与空间站技术,提前研究空间活动内容及相关技术。

(5)开展国际交流合作,探讨国际间和平利用空间太阳能的可能。

我国航天技术的发展在加快,如果从现在起认真进行空间电站的各项技术准备工作,预计我国的空间太阳能电站演示系统可能在20年左右时间内建立起来。

4 结论

(1)我国的能源现状表明,发展空间太阳能电站是解决我国能源需求,优化能源结构的合理选择。

(2)我国的技术基础已具备建立空间电站的潜在能力,但在关键技术上需进行重点攻关,加快发展载人航天及空间站技术。

(3)应首先发展太阳发电卫星,再发展电力传输卫星等。

(4)如果从现在起开展空间电站各种相关技术的准备工作,我国可能在20年左右时间内建立空间电站演示系统。
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 楼主| jingyan66 发表于 2010-12-2 22:57 | 只看该作者

关于航天技术发展“十二五”规划编制“空间太阳能电站发展技术”专题调研的通知

2010-06-01    山东大学学术研究部

各相关单位:
  接国家国防科工局函件,为支撑航天技术发展“十二五”规划编制工作,促进航天技术成果交流和推广,研究和探讨后续航天重点专题技术发展思路,拟于近期组织召开“空间太阳能电站发展技术”专题创新交流研讨会。
  调研主要议题包括:
  1. 国际空间太阳能电站发展现状与概念分析
  2. 空间太阳能电站应用及需求分析
  3. 大型航天器总体技术
  4. 无线能量传输技术
  5. 空间大功率太阳能发电技术

  具体会议安排及相关要求请咨询国防科技办公室(鲁能科技大厦A216)。
  联系人:王焕杨  胡大伟
  联系电话:88361825
  截止日期:6月9日
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 楼主| jingyan66 发表于 2011-1-15 23:32 | 只看该作者

我国的规划

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turboram 发表于 2011-1-15 23:53 | 只看该作者
小时候看过一个科幻小说,大意是某国间谍破坏我空间发电站,想不到30多年拿过去,真成现实了。
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ssfssaz 发表于 2011-1-16 15:48 | 只看该作者
说实话,给我感觉这是一个挺蛋疼的新能源方案……

有那个钱,还不如在沙漠地区平铺太阳能板……
能防止扬尘、收集雨水、减少地表蒸发,还能发电,也比空间电站易于维护。。。
太阳能板下面还能种点菜什么的……

点评

有理  发表于 2011-5-15 09:59
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东方红 发表于 2011-1-16 16:40 | 只看该作者
太阳能电池为卫星、飞船、空间站供电,成本还可以接受,用作对地供电就太奢侈了,地球轨道太阳辐射常数为1.369千瓦/平方米,按照22%的光电转换效率计算,一台30万千瓦的太阳能发电机组,面积100万平方米,太阳能电池板重量按照每平方米1公斤算,重量100万公斤,按照发射成本1万美元/千克算,发射成本100亿美元。按照每度电价格0.1美元算,需要发电1000亿度才能收回发射成本,太阳能电池寿命至少要38年。以上计算都是理想状况,真正的制造成本更是天文数字,空间太阳能电站商业化前景很不乐观,太阳能流密度过低是其死穴。
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ssfssaz 发表于 2011-1-16 17:03 | 只看该作者
楼上的只是算了大约的发射成本,还没有制造成本,运营成本,更要命的还有地面能量接收端的成本……

给我感觉这就是某些太阳能电池厂商的一大忽悠……还不如说直接造戴森球呢。。。

点评

戴森球.............  发表于 2011-5-15 09:09
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 楼主| jingyan66 发表于 2011-5-14 20:43 | 只看该作者
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shenchun 发表于 2011-5-15 20:30 | 只看该作者
决定空间太阳能电站前途的不是技术问题,而是能否商用的问题。巨大成本投入就根本无法承受。
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 楼主| jingyan66 发表于 2011-7-12 13:36 | 只看该作者

我国空间太阳能电站发展设想:太空建个发电站

2011年07月12日   光明日报


  将无比巨大的太阳能电池阵放置在地球轨道上,组成太阳能发电站,太阳能发电装置将太阳能转化成为电能。1968年美国科学家彼得·格拉赛(Peter Glaser)首先提出了建造空间太阳能电站的构想,其基本思路是:将无比巨大的太阳能电池阵放置在地球轨道上,组成太阳能发电站,将取之不尽、用之不竭的太阳能转化成数千兆瓦级的电能,然后将电能转化成微波能,并利用微波或无线技术传输到地球。

  能量转换装置将电能转换成微波或激光等形式(激光也可以直接通过太阳能转化),并利用天线向地面发送能束。有资料称,从理论上说,在阳光充足的地球静止轨道上,每平方米太阳能能产生1336瓦热量,如果在地球静止轨道上部署一条宽度为1000米的太阳能电池阵环带,假定其转换效率为100%,那么,它在一年中接收到的太阳辐射通量差不多等于目前地球上已知可开采石油储量所包含的能量总和。

  地面接收系统接收空间太阳能电站发射来的能束,再通过转换装置将其转换成为电能。整个过程经历了太阳能-电能-微波(激光)-电能的能量转变过程。空间太阳能电站的建造和运行过程还需要包括大型的运载系统,空间运输系统,及复杂的后勤保障系统。


  目前,国内空间太阳能电站研究还处于刚刚起步的阶段。在中国空间技术研究院主办的空间太阳能电站发展技术全国研讨会上,与会专家提出了我国空间太阳能电站发展“路线图”。概括起来主要分为四个发展阶段:

  第一阶段:2011年-2020年

  充分分析空间太阳能电站的应用需求,开展空间太阳能电站系统方案详细设计和关键技术研究,进行关键技术验证。

  重点验证无线能量传输技术、高效大功率太阳能发电技术、大型结构的展开组装技术和高压供配电系统,主要有地面大功率无线能量传输试验、地面大型结构展开及装配技术试验、地面对平流层飞艇无线能量传输试验、依托空间站的大型结构展开及装配技术试验等。

  第二阶段:2021年-2025年

  利用我国的空间站平台,在航天员参与下,进行我国第一个低轨道空间太阳能电站系统研制,在2025年开展系统验证。重点验证大型结构的空间展开及装配,大型空间聚光系统及其控制,大功率电源管理系统,大型结构的姿态控制技术,无线能量传输技术(激光、微波),空间太阳能电站的运行维护管理等。

  第三阶段:2026年-2040年

  在低轨关键技术验证的基础上,进一步研究经济上和技术上更为可行的空间太阳能电站系统方案和关键技术,突破轨道间大功率电推进技术,研制地球同步轨道验证系统,大约在2030年左右发射,进行空间-地面、空间-空间无线能量传输,开展系统验证,为商业系统的研制提供重要的运行参数。系统运行寿命10年。初步考虑该系统在低轨进行自主空间组装,并利用空间站和航天员进行部分组装工作,并解决空间装配中出现的问题,组装测试完毕后,整体运送到地球同步轨道。

  第四阶段:2036年-2050年

  结合验证系统的运行状况,结合技术发展,研制我国第一个商业化空间太阳能电站系统,实现空间太阳能电站商业运行,运行寿命30年以上。

  目前建设空间太阳能电站首先是技术难题。空间太阳能电站是一个巨大的工程,对于现有的航天器技术提出了很大挑战:规模大,质量达到万吨以上,比目前的卫星高出4个数量级,需要采用新材料和新型运载技术;面积达到数平方公里以上,比目前的卫星高出6个数量级,需要采用特殊的结构、空间组装和姿态控制技术;功率大,发电功率为吉瓦,比目前的卫星高出6个数量级,需要特别的电源管理和热控技术;寿命长,至少达到30年以上,比目前的卫星高出一倍以上,需要新材料和在轨维护技术;效率高,需要先进的空间太阳能转化技术和微波转化传输技术。

  其次是成本问题。有专家估算,建设一个天基太阳能发电站需要耗资3000亿至10000亿美元。因此,成本问题可能是制约空间太阳能电站发展的主要因素。在新概念、新技术和大规模商业化之前,收入难以补偿整个系统的建造和运行成本。

  再次是环境影响。虽然空间太阳能电站功率很大,但由于微波能量传输距离远(36000公里),根据微波能量传输特性,实际接收天线的能量密度比较低。

  最后是运行问题。空间太阳能电站运行中还有许多问题,其中包括需采取相应措施对波束进行安全控制问题、对于飞行器的影响、空间碎片可能对空间太阳能电站造成局部损害、易攻击性、可能成为空间垃圾等。此外,还有轨道和频率、产能、发射能力等问题。

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小蜜蜂呀飞呀 发表于 2011-7-12 15:19 | 只看该作者

可以先造个太空电梯

点评

很新潮的创意。  发表于 2011-7-12 18:25
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zi_exnium 发表于 2011-7-13 12:20 | 只看该作者
做梦吧,从那么远的地方输电效率能有1%就8错了
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shenchun 发表于 2011-7-13 22:38 | 只看该作者
永远没有希望,在经济上没有任何可行性。10000亿美元的资金就算没有利息。500年都收不回投资。

点评

所以才去发展技术储备,以待时机。要知道目前国际上差不多一半的光伏电池产自中国。可惜都是高耗能高污染的产业链低端产品生产。只有有一天拿了核心专利和生产技术,成本才会取决于我们的需要。  发表于 2011-9-9 02:14
中国的大戈壁,非洲的撒哈拉,澳大利亚中心的荒漠,美国的亚利桑那,新墨西哥,那些地方都空着呢。造光伏电站远比太空电站现实,现在不也因为不划算没造嘛?  发表于 2011-9-8 12:23
但是我们国家多少年前挨家挨户就开始普及太阳能热水器了吧,这就是值得反思的地方。凡事未必要用商业化的眼光看问题,重要的是可持续发展,有的路发展到一定程度,外界的条件逼着你必然会选择走下去。  发表于 2011-9-8 00:54
不要总以金钱成本论事。世上本没有钱,人们想利用钱控制社会的积极运动才使用了钱。我所在的北美某富裕的地带,因为太阳能利用的成本到目前还是基本见不到房顶上有太阳能采集器,家里的热水基本还是用天然气烧的,但   发表于 2011-9-8 00:52
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xingyy 发表于 2011-7-13 22:44 | 只看该作者
技术上的难度不是无法克服的,关键是谁愿意出这个钱啊。有这些钱估计都能把可控核聚变砸出来吧。
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ziluolan 发表于 2011-9-7 18:59 | 只看该作者

中国太空太阳能发电站设想引关注

本帖最后由 jingyan66 于 2011-9-7 23:09 编辑

2011-9-4    《参考消息》

      中国航天科技集团下属的空间技术研究院向中央政府提交了一份计划,在太空建立一个大型设施,捕捉太阳能,将太阳能传输到地球发电。
      该建议的主要起草者王希季在报纸上撰文说,中国已经奠定了稳固的工业基础,获得了足够的技术,有足够的资金实施历史上最雄心勃勃的太空工程。
      他写道,这个发电能力为100兆瓦的太阳能发电站至少1平方公里,将使国际空间站相形见拙,并将成为最大的人造物体。


点评

ZT请列出出处  发表于 2011-9-7 23:11
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ziluolan 发表于 2011-9-7 19:08 | 只看该作者
百度相关文章:太空太阳能发电技术是利用卫星在太空中把太阳能聚集起来,然后把能量集中射向地面,再转变成电能供人类使用 太阳能卫星预计于2016年建成给人类带来一种叫做“基于太空的太阳能”(SBSP,Space-based Solar Power)的新能源,但现在面对的困难还十分巨大。不过,有了气候变化给人类带来的压力和低成本太阳能技术的诱惑力,越来越多的国家和企业认为:人类很快就能看到能源革命的曙光。
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ziluolan 发表于 2011-9-7 19:11 | 只看该作者

两院院士上书发改委 建议在太空建立太阳能发电站

本帖最后由 jingyan66 于 2011-9-7 23:04 编辑

2011-09-01     21世纪经济报道


  谈起雄心勃勃的空间太阳能电站计划,今年90岁的中科院院士王希季精神抖擞。

  “发展空间电站可以促进国际合作,谁引领清洁的可再生能源的开发利用,引领航天事业,谁就可能引领全球。”8月28日,王希季在第四届中国能源环境高峰论坛上表示。

  空间电站计划,是指在太空中建立太阳能发电站,然后通过微波或者激光等形式传输到地面,地面接收空间发射来的能输,转换成为电能以供地面使用。该计划最早在1968年由美国Peter Glaser博士提出,全称是空间太阳能电站。

  由于太空的太阳辐射每平方米可以达到1353瓦,是地面的5倍以上,在地球同步轨道,99%的时间可以接受太阳能辐射。如果在地球同步轨道上部署宽度为1000米的太阳能电池阵环带,以转换效率100%计算,从理论上说,其1年接受的太阳能辐射,可以为地球可知开采石油储能的能量总和。

  目前美国、日本、欧洲、俄罗斯等都提出了自己的国际空间太阳能电站的构想,预计投资数百亿美元,建立100万千瓦的商业性装机电站,在2030-2040年投入使用。目前中国暂时还没有起步。

  为此,由王希季为代表的中国科学院学部咨询评议项目——《空间太阳能电站技术发展预测和对策研究》8月份结题完成,该项目由多名中科院和工程院院士完成。该项目建议国家发改委尽快抓太空电站的论证和顶层设计,以明确发展目标和指导思想,提出发展路线图和工程初始方案论证。

  在此基础上,在2020年前深化发展路线图深入方案论证,提出关键技术和先期必须创造的条件,进一步深化发展路线,并逐步开展攻克关键技术和创造条件的工作。

  第三步,2030年进行并完成整个空间站的研制,在轨实验和验证工作。最后在2040年建成商业性的太阳能空间电站。

  “太空电站计划将培植新产业”

  中科院院士王希季认为,太空电站将从根本上改变人类利用和获取能源的方式,将会带来新能源、新材料、光电、电力技术等多个科学技术领域的重大创新,可能会引发一场新的技术革命。

  据记者了解,目前航天技术已经被列入到国家新兴战略产业领域,建立太空太阳能电站,属于高端航天技术的一部分,由于涉及的部门众多,推进此项目将带动多个产业的兴起和技术革新。

  “大规模开发利用空间太阳能,将极大地提高经济发展速度和质量,可能会引起经济基础的飞跃,而导致新的技术革命,甚至产业革命。”王希季说。

  目前中国的地面太阳能电站发展迅速,2010年中国太阳能光伏发电容量为80万千瓦,太阳能热水器面积有1.68亿平方米。国家“十二五”规划提出,2015年太阳能光伏发电容量要达到1000万千瓦,2020年达到2000万千瓦。

  不过,由于地面太阳能的实际接受的辐射只有太空的1/5,加上经常因为天气因素导致无法接受太阳能,因此地面太阳能电站的实际效果大打折扣。相比而言,太空电站99%的时间可以稳定接受太阳能辐射,而且接受的辐射是地面的5倍以上。

  中国空间技术研究院副院长李明指出,近期墨西哥湾漏油以及日本核电站发生重大事故,加剧了人们对传统能源的担心。而水电和风电都存在不稳定的特点,相比之下,太阳能才是人类最可信赖的能源方式。

  目前国家发改委系统对于空间太阳能电站的情况并不是很了解。国家能源局的一位人士对记者回应称,“这的确是个新东西,需要好好了解和研究。”

  商业和技术可行性存疑

  李明认为,目前中国航天技术经过50多年的发展,取得了巨大进步,已经为空间太阳能电站的发展提供了较高的技术基础。

  “我国已成功地发射了100多颗卫星和7艘飞船。未来十年左右将要建设70吨级的空间站设施,这为空间太阳能电站带来机遇。”李明说。

  不过,过去40年以来,太空电站计划在其他国家并无实质性的进展,主要是发射技术难以突破。比如一个5GW(5百万千瓦)的空间太阳能供电站的质量(按照1979年参考,需要3-5万吨),即相当于人类50多年来发射的所有航天器的(6000多颗)的总和。

  此外,1个GW的空间太阳能电站,按照30年寿命设计,总发电量为2400亿千瓦时,但是以目前的造价看,需要2600亿人民币。即使按照每度电(千瓦时)为1元计算,仍入不敷出。

  不过,建设空间太阳能电站的意义不能仅仅按照上述成本来测算。两院院士闵桂荣和中国科学院院士王希季认为,开发利用轨道空间站的太阳能资源,关键在于实现了能源技术的新突破。

  比如能源传输从有线变成无线,能源从过去的海洋和地下变成了以空中为主。同时能源的主要来源是以太阳能为主。发展上述工程,可以带动交通、材料、动力、电子、微波、激光、机器人[26.40 -1.86% 研报]、防腐等技术的革新和突破。

  此外,中国可以有自己的独特路径。比如中国可以集中力量发展重型运载火箭,以提高空间运输能力,跨步宜一步到位,不宜分步跨越。

  目前,中国每年发射的卫星重量加起来也才100吨的水平。而发射1个百万千瓦的电站的重量则有上万吨。即使使用新的材料,质量降低到1/10,也需要完成数千吨航天器部件的研制、发射、在轨组装和测试。

点评

我发现那个搜索功能是要扣积分或者金币的,可否改一下?当然问题不是很严重。  发表于 2011-9-8 01:08
一次回复可以完整贴出的内容不要分拆几次,论坛不需要虚增发贴量。 PS:要善用搜索功能  发表于 2011-9-7 23:11
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望天观海 发表于 2011-9-8 10:02 | 只看该作者
“空间太阳能”看上去很美,目前没有经济可行性和技术实用性可言吧?
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罗严塔尔 发表于 2011-9-8 12:03 | 只看该作者
增加一个吹牛税如何?
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暗夜流星 发表于 2011-9-8 12:26 | 只看该作者
我个人觉得这是个极好的武器系统,清洁环保,把向地面输电的微波天线偏一偏,想烤了谁就烤了谁。

点评

不过话说回来,现在近距离无线输电的研究进展如何?谁知道?在输电的时候不会把人烤了的那种。  发表于 2011-9-8 12:33
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