国外天基太阳能电站发展分析

天基太阳能电站系统由空间段和地面段组成。空间段在太空将太阳能转换为电能,再将电能转换为微波或激光,然后以无线方式传输到地面;地面段将接收到的微波或激光转换为电能,供人类使用。作为环保、可持续能源的供应系统,天基太阳能电站作为"航天嫁接新能源的新视野",得到了越来越多的关注。美国、日本和欧洲一直在积极推动天基太阳能电站的研究,中国也已加入这一行列。本期特刊载"天基太阳能电站专题",旨在深入探讨天基太阳能电站的发展。     

微波能量传输系统设计及试验

面向空间太阳能电站应用,进行了固态体制微波能量传输技术研究。针对能量传输波束扩散导致收集效率低的问题,研究了基于人工媒质理论设计的完美匹配层的能量接收整流表面,通过调节人工媒质单元的结构参数实现天线输出阻抗与整流电路输入阻抗的共轭匹配,同时抑制整流电路高次谐波,省去原有匹配及低通滤波器,简化电路结构、实现高效微波能量吸收与转换。以空间太阳能电站规定的波束中心传输微波功率密度限制作为能量接收整流表面设计的约束条件,设计能量接收整流表面,结合固态体制微波能量发射端,搭建5.8GHz小规模微波能量传输系统开展了地面试验验证,实测结果显示整流表面能量转换效率最高为57.7%。此次试验验证了先进的固态能量传输试验系统,为空间太阳能地面缩比试验及未来空间太阳能电站的建设提供了技术支撑。     

微波能量传输系统设计及试验

面向空间太阳能电站应用,进行了固态体制微波能量传输技术研究。针对能量传输波束扩散导致收集效率低的问题,研究了基于人工媒质理论设计的完美匹配层的能量接收整流表面,通过调节人工媒质单元的结构参数实现天线输出阻抗与整流电路输入阻抗的共轭匹配,同时抑制整流电路高次谐波,省去原有匹配及低通滤波器,简化电路结构、实现高效微波能量吸收与转换。以空间太阳能电站规定的波束中心传输微波功率密度限制作为能量接收整流表面设计的约束条件,设计能量接收整流表面,结合固态体制微波能量发射端,搭建5.8GHz小规模微波能量传输系统开展了地面试验验证,实测结果显示整流表面能量转换效率最高为57.7%。此次试验验证了先进的固态能量传输试验系统,为空间太阳能地面缩比试验及未来空间太阳能电站的建设提供了技术支撑。     

基于超快激光诱导等离子体的无线能量传输技术

作为一种有效利用太阳能的方法,空间太阳能电站吸引了世界研究人员的关注。无线能量传输是实现空间太阳能电站最重要的组成部分,已经过多年研究。为了进一步提高传输效率,空间太阳能电站对新型技术的需求不断增强。     

日本天基太阳能电站发展综述

天基太阳能电站(SBSP)是一种采用微波或激光等方法将从太空获取的太阳能以无线方式传输到地面,再将其转换成电能供人们利用的系统。随着航天技术的不断发展和大型航天系统的开发,以及应用水平的不断提高和领域的逐渐拓展,太空太阳能发电已成为多个国家和空间组织航天专家的研究目标。作为经济大国、能源需求大国和资源贫乏国,日本更深刻地意识到开发太阳能发电项目对解决其能源奇缺困扰的重要性,因此下定决心开发天基太阳能电站,突破制约其发展的瓶颈。     

中国空间太阳能电站已处试验阶段

正全国人大代表、载人飞船系统总设计师张柏楠"两会"期间向记者透露,中国航天科技集团公司五院"钱学森空间技术实验室"团队已开展太阳能电站具体研究工作,目前正处于研究试验阶段。空间太阳能电站是指在太空中将太阳能转化为电能,通过无线能量传输方式传输到地面,或是直接将太阳光反射到地面、在地面进行发电的系统。该系     

空间太阳能电站微波能量传输验证方案设计

微波能量传输技术作为空间太阳能电站(Space Solar Power Station,SSPS)的关键技术之一,目前的研究和验证工作均集中在各单项技术的突破和验证,缺乏针对SSPS系统特点的全面优化设计。文章根据SSPS的工作模式给出了全面验证空间太阳能电站微波能量传输的验证系统方案设计,对收发天线进行了一体化设计,利用了幅度近似高斯分布的发射阵列场分布设计和低反射的接收整流阵列设计,以高精度来波方向测量和高精度移相控制为波束指向控制的技术途径。对验证系统的波束收集效率进行了分析,收集效率可达94.2%,比传统均匀分布系统高出17.6%。验证系统可从系统规模缩比、波束扫描范围、发射天线口径场分布、整流天线处功率密度、反向波束控制方法等方面模拟SSPS微波能量传输工作模式,推动SSPS系统技术的发展。     

空间太阳能电站微波能量反向波束控制技术

微波能量传输设计与验证是中国空间太阳能电站发展各阶段的核心工作,微波能量反向波束控制则是微波能量传输的关键环节。目前的反向波束控制研究都基于微波能量发射阵列具有理想型面的前提,没有考虑空间环境中微波能量发射阵列结构模块发生位置和姿态偏差的实际情况。结合中国空间太阳能电站发展的4个阶段任务,分析了结构模块姿位偏差对整流阵列处功率密度和波束指向误差带来的影响。在已经验证的软件化微波能量反向波束控制基础上,结合结构模块姿位偏差校正,提出了基于相位补偿的反向波束控制技术,并对校正效果进行了仿真分析。基于相位补偿的反向波束控制技术对微波能量发射阵列结构模块姿位偏差的影响具有显著的校正能力。文章可以为微波能量传输系统的设计和研制提供指导。     

太阳能卫星

将宇宙空间中的太阳辐射能量收集起来，再将其转换成可以供地球上人类使用的取之不尽、用之不竭的能源，这是人类多年来的夙愿，太阳能卫星将实现人类的这一梦想。１　卫星的设计太阳能卫星的基本设计方案是将卫星组件从地球上送入空间，在空间组装成特大型卫星系统，然后再将该系统部署到地球同步轨道上。利用光电能转换技术将微波辐射能或激光辐射能转换成电能，然后将电能发送到地面，由地面天线接收。一颗太阳能卫星可以向地面接收站提供５～１０吉瓦的电力，要求发电机的表面积达到１００ｋｍ２左右，重量达到１０万吨左右。大约需要部…     

中国首个空间太阳能电站实验基地启动建设

<正>新闻:日前,中国首个空间太阳能电站实验基地已在内陆城市重庆启动建设。据悉,中国科学家计划首先在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,在2030年开始建设兆瓦级空间太阳能试验电站。