空间太阳能电站技术的可行性研究

简要介绍世界空间太阳能电站的太阳发电卫星／太阳能发电（ＳＰＳ／ＬＳＰ）系统两种设想及相关技术的可行性研究与发展情况。总体说，实现空间电站所需无线电能传输技术（ＷＰＴ）、太阳电池技术及空间技术已基本成熟，可望于下世纪初建立初步的空间太阳能发电系统。     

太空发电站地面接收站附近电磁环境评估

随着全世界范围对能源的需求量与日俱增，空间太阳能发电概念为人类全面开发利用空间太阳能提供了可能；其中，微波电能传输是实现空间太阳能发电的一种极具潜力的技术方案，受到前所未有的重视。与传统能源（煤炭/石油/核能）类似，空间太阳能发电必然影响地球环境，尤其是微波电能传输使用高功率的微波长时间、固定位置穿透大气层并长期照射地面接收站，必须研究和分析空间太阳能发电对环境的影响。因此，通过对太空发电站系统相关参数的分析，利用基于等效原理的口径场法推导出地面接收站系统附近场强的计算公式，进一步通过对发射天线照射区域进行划分的方法分别仿真地面接收天线中心位置和边缘位置处的场强。最后根据我国政府制定的电磁辐射曝露限值管理标准提出公众、工医科设备及通信系统不受地面接收站电场强度影响的安全区域范围。     

空间太阳能发电系统及其关键技术

能源是影响人类社会可持续发展的一个重要因素。在空间利用太阳能发电与核能发电并列解决地球上能源－电力不足的两大出路之一。空间太阳能电系统具有广阔的商业前景。有可能成为下世纪初空间技术的发展的新热点。本文在简要回顾了已有研究成果的基础上，重点阐述空间太阳能发电系统的空间段－太阳能发电卫星的构成，设计要求及需突破的关键技术。     

太阳能热动力发电系统吸热器腔体辐射计算

空间太阳能热动力发电系统是一种新型的空间电力系统，吸热器是热动力发电系统关键部件之一，吸热器腔体的热辐射将直接影响到吸热腔的热损失和吸热器的传热，建立了太阳能热动力发电系统吸热器腔体辐射模型，结合换热管的传热模型计算了吸热器的传热过程，得到了吸热器热损失，换热管最大温度，工质出口温度等结果，并进行了比较，分析、计算结果可以用于吸热器的设计。     

空间用太阳能热动力发电装置热力参数优化计算

介绍了空间用太阳能热动力发电装置的结构、特点及其应用前景，并以１０ｋＷ闭式布雷顿循环太阳能热动力发电装置为对象，重点对以系统总质量和总当量阻力面积最小为目标 参数进行优化计算。计算结果为此类发电装置提供了选取涡轮压比，压气机入口温度等参数的方法。     

印美推出空间太阳能发电计划

印度和美国一些专家11月4日宣布了一项空间太阳能发电计划,希望由卫星把从空间采集的太阳能传到地面,     

我国太阳能应用的可行性分析

本文针对我国推广使用绿色环保能源太阳能的可行性进行了探讨，文章首先介绍了太阳能的产生机制，分析了我国太阳能资源的能量总量和分布情况，讨论了直接利用太阳能的二种途径：光热转换和光电转换，并具体讨论了光热转换和光电转换所涉及的实际技术，具体包括：用于采集太阳能并进行光热转换的集热器、辅助热动力系统、太阳能供暖、太阳能制冷、太阳能热力发电、太阳光发电，介绍了国内外使用太阳能的现状和发展趋势，并对我国地域广大且太阳能资源丰富的西部地区的太阳能开发利用的可行性进行了分析。     

空间太阳能热动力发电系统吸热蓄热器热性能研究

空间太阳能热动力发电系统是一种新型空间电力系统。吸热蓄热器是太阳能热动力发电系统关键部件之一。吸热蓄热器采用的蓄热方式是相变蓄热。本文以NASA 2kW太阳能热动力发电系统地面试验采用的吸热蓄热器为研究对象，建立了吸热蓄热器的三维传热数值模型，可以模拟轨道周期内、各种工作参数下吸热蓄热器的热损失、工质温度、容器单元温度、PCM熔化率以及PCM潜热利用率等主要参数的变化。通过与蓄热换热管地面蓄放热试验结果比较，验证了方法的可靠性。在对传统吸热蓄热器结果进行分析的基础上提出了吸热蓄热器的改进方案——组合PCM热换管概念，并与传统吸热蓄热器性能进行了对比分析。     

美国空间站的电源系统

TRW 公司和洛克韦尔国际公司的洛克达因分公司已经开始向美航宇局(NASA)介绍空间站电源系统的初步设计方案。首先要决定的一个问题是选用光电池电源系统(它需要的几块大而积的太阳帆板),还是用太阳能动力发电系统(它需要若干个抛物面反射镜和一台热机)。目前两公司都还没有明确采用哪一种方案,但洛克达因分公司的高级职员正在考虑一种联合使用光电池和太阳能动力发电系统的装置,作为空间站在初始运行阶段供电的投标方案。TRW 公司则在评价一种先用光电池供电最后转为用太阳能动力发电的装置。     

在月球上获取太阳能

航天技术已经给人类带来了许多好处。通过月球上的太阳能基地向地球提供成本低、效率高并且安全性好的太阳能则将是航天技术对人类的又一贡献。一种利用月球进行太阳能发电的系统被称作月球太阳能(LSP)系统。它不仅可以缓解地球上日益严重的自然资源短缺问题,还将为人类更广泛地进行空间探索奠定基础。     

利用等离子体通道实现空间太阳能无线能量传输

空间太阳能电站是高效利用太阳能的有效途径,受到了国际的广泛关注。空间无线能量传输技术是空间太阳能电站的关键技术之一。文章首先分析了微波与激光无线能量传输技术的问题,根据空间太阳能传输的具体需求进一步提出基于等离子体通道的无线能量传输技术,并对基于此项技术的空间太阳能传输系统进行了论证,完善并发展了空间太阳能传输模型。基于等离子体通道的无线能量传输技术为多个领域的能量补给提供了新颖的技术途径,是具有广阔应用前景的战略选择。     

空间太阳能发电站拓扑架构及能量管理控制策略

针对超大功率空间太阳能电站(SSPS),提出了一种分布式+集中式系统拓扑架构,将系统电力传输分为太阳电池阵区、主结构电力传输区及发射天线阵区三大部分。根据系统三大阵区的能量流动关系,本文将SSPS系统的工作模式划分为最大功率点跟踪(MPPT)工作模式、跟踪功率指令工作模式及阴影区工作模式,并提出分层能源管理控制策略。最后,针对兆瓦级太阳电池阵的不同工作模式,利用Matlab/Simulink搭建空间太阳能电站系统仿真模型,进行仿真试验及对比分析,试验结果验证了拓扑架构的合理性及控制策略的有效性,为解决空间太阳能发电技术电力传输与能量管理问题提出了新思路。     

空间太阳能电站的关键技术及发展建议

1968年美国的P. Glaser博士最早提出空间太阳能电站（SSPS）概念构想。作为一个巨大的空间系统,空间太阳能电站的技术难度非常大,其真正实现预计还需要几十年的时间。文章通过对国外典型空间太阳能电站概念及其关键技术进行比较分析,在此基础上初步提出空间太阳能电站关键技术体系和发展建议。     

空间太阳能电站统一调度设计及电能管理分析

针对多旋转关节空间太阳能电站(Space Solar Power Station, SSPS)，提出一种环形拓扑的电力系统架构。基于功率分层准则对SSPS电力拓扑架构进行设计，提出U1~U7共7个层级、母线电压5000V、功率等级为MW的太阳能电站电力系统。针对分层架构中多太阳电池阵子阵并联(U6层)，提出分层功率平衡统一控制策略，对MPPT控制、MPPT控制+稳定直流母线电压混合控制、MPPT算法+下垂稳定直流母线电压混合控制三种控制方法开展仿真分析。结果表明，提出的基于虚拟阻抗的下垂控制策略可以有效调节、分配功率，解决了空间发电站母线电压无法稳定的问题。     

SSPS太阳能收集系统研究现状及发展趋势

为研究太阳能收集系统在未来空间太阳能电站(SSPS)中的发展和应用,对比和分析国内外典型系统设计方案的结构特点、光收集特性及优、缺点,展望空间太阳能电站太阳能收集系统的发展趋势,并提出对新材料、新结构、新技术、新理论和新方法的发展和应用需求。     

新型大尺度空间微波功率发射阵列的考虑

以空间太阳能电站为应用代表的微波功率传输系统中,微波功率发射阵列是其中的核心组成部分。为保证特定传输距离限制下的波束收集效率,目前国际上多种空间太阳能电站方案中收发天线口径都达到了km级以上。在空间构建大尺度的微波功率发射有源相控阵,面临的主要问题有：发射阵列电性能的高要求、发射阵列折叠状态的总体积限制、大功率发射阵列的热控问题。针对这些问题,文章提出了新型大尺度空间微波功率发射阵列的一些研究及设计考虑,主要包括大尺度阵列同源分发倍频的频率分配方案;高效率高集成功率发射组件技术;大尺度阵列相位同步与误差自校正技术;低剖面天线结构及型面误差补偿技术;大型天线3D打印在轨建造方案设想以及空间微波功率发射阵列热控新思路等。文章提出了新型大尺度空间微波功率发射阵列3个方面的6个主要问题,可为空间太阳能电站系统提供可优化、开放性的设计与发展思路。     

航天器材料的空间应用及其保障技术

随着对应用卫星长寿命、高可靠要求的不断增长,对于航天器材料的空间应用可靠性及其保障技术日益受到重视。文章分析了航天器材料空间应用的要求及其空间环境效应试验评价技术,介绍了航天器材料保障技术的进展和发展趋势。在地面严格控制材料空间应用的性能并提供基于空间环境效应的充分数据是保障高品质航天器长寿命高可靠的重要手段。     

空间原子氧环境对太阳电池阵的影响分析

空间原子氧是危害低地球轨道（LEO）航天器在轨性能的最主要空间环境因素之一,其强氧化性能够对包括太阳电池阵在内的航天器外表面暴露材料和组件造成危害。文章分析了某载人航天器在轨原子氧环境、原子氧对不同结构太阳电池阵所用材料的影响以及对太阳电池阵组件电性能的影响,结果表明原子氧对材料的作用能够引起太阳电池阵基板强度降低、电连接可靠性下降及电缆线护套失效等风险,材料的损伤会导致太阳电池组件电性能的下降。鉴于以上结果,作者建议在今后LEO长寿命航天器太阳电池阵研制中,应对原子氧环境条件进行详细设计;同时开展组件级试验,以对电池阵原子氧防护设计的有效性进行验证。     

空间用太阳翼电路部分隔离二极管应用分析

针对空间太阳翼隔离二极管的应用,结合标准规范及太阳翼电路部分的工程设计约束与在轨应用经验,给出了空间太阳翼电路部分隔离二极管的设计方案;结合工程研制经验,给出了不同类型太阳翼电路部分隔离二极管的应用建议,为相关科研人员提供参考。     

空间太阳能电站构想及其相关技术的发展

文章介绍了太阳功率卫星（SPS）的发展背景、基本原理和系统构成,分析了实现SPS的主要技术条件。通过分析目前国际上建设SPS所开展的实验及其相关技术的发展,以期对中国未来发展空间太阳能电站技术提供借鉴。