空间太阳能电站发展展望

正1前言可再生清洁能源是人类社会赖以生存和持续发展的主要物质基础。21世纪以来,经济飞速发展带来的能源、环境问题日益严重,寻求新的清洁能源逐步替代传统化石能源已成为全世界的共识。然而,地面太阳能、风能、水能、核能、海洋能、地热能和生物能等新能源都存在能量不稳定、能量总量受限等问题,还难以大规模替代传统化石能源的地位。     

空间太阳能电站经济性分析

空间太阳能电站作为一项在空间进行大规模太阳能收集、转化并通过无线方式将电能传输到地面电网的宏伟航天工程,其经济可行性是决定其能否大规模发展的主要因素之一。本文基于多旋转关节空间太阳能电站方案,提出空间太阳能电站全生命周期阶段划分和成本分析流程,初步分析得到空间太阳能电站的全部成本大约为2 500亿元,对应全寿命周期的发电量约为2 400亿度电,得到的单位电量的成本约为1元/度电。     

MW 级太空发电站微波能量波束指向控制精度分析

MW 级太空发电站是太空发电站事业发展规划的重要步骤,其微波能量传输系统的波束指向控制精度影响着波束收集效率。本文面向百米级能量发射天线,提出合理的微波能量波束指向控制精度要求。针对能量波束的渐变特性,以微波能量收发口径、传输距离和工作频率为约束,以系统对波束收集效率下降的容限为考察目标,建立了微波能量传输系统的波束指向控制精度分析模型,并提出了分析方法。应用提出的方法进行了数值仿真分析,根据仿真结果指出MW 级太空发电站微波能量传输系统的波束指向控制精度应为0.0023°,此时因微波能量波束指向偏离导致的波束收集效率下降不超过1%。这一指标可作为MW 级太空发电站微波能量传输系统重要设计参考。     

空间高压发电输电及无线能量传输试验验证方案

面向未来的MW级及GW级空间太阳能电站发展,针对空间高压大功率发电输电技术和大功率无线能量传输技术空间验证需求,初步设计了百千瓦级高压发电输电及无线能量传输试验在轨验证方案,提出试验验证的必要性、验证目标、系统组成、技术指标及试验过程,并且对试验验证的关键技术进行分析,为后续开展深入研究提供参考。     

空间太阳能电站及其对微波无线能量传输技术的需求

1968年由Peter Glaser博士提出的空间太阳能电站(SPS)概念作为未来最有前景的能源方式之一,正在获得更多的关注。世界上已经提出许多的发展计划,并且已经研究了几十个典型的空间太阳能电站概念。无线能量传输是空间太阳能电站概念的基础,是决定空间太阳能电站效率、尺寸、重量的重要影响因素之一。同时,空间太阳能电站也是无线能量传输技术的最重要的应用方向。文章在空间太阳能电站的发展背景和典型概念方案介绍的基础上,分析了空间太阳能电站对于微波无线能量传输技术的需求,提出未来的发展建议。     

美国空间同位素能源装置发展现状

介绍了美国空间同位素能源装置的发展历史、主要工作原理和安全方面的考虑,重点介绍了美国已经发展的和正在进行研制的多种空间同位素能源装置的结构组成。     

微波输能中一款S波段整流天线阵列研究

微波无线能量传输是空间无线能量传输的一种途径,微波整流天线阵列作为微波无线能量传输系统的重要组成部分,得到了迅速发展和研究。文章在2.45GHz频段分别设计了微带偶极子接收天线和高效微带整流电路,并组成50cm×50cm的微波整流天线阵列。阵列由72个整流天线单元组成,每个整流天线单元包括一个偶极子天线和一个整流电路。实验测试得到37.1%的整体传输效率。     

空间太阳能电站聚光模式研究

空间太阳能电站是指能够在轨道上将太阳能通过工程技术手段有效采集、转化并传输到地面,再转化成为电能供地面使用的系统。聚光是空间太阳能收集的途径之一,多种SSPS方案采用了聚光方式。文章介绍了聚光式SSPS的研究现状,对现有SSPS方案中的不同聚光技术方案进行了综述分析,将空间太阳能电站聚光技术划分为3个层次,总结成4种模式,详细分析了每种模式的优点与技术难点,并对聚光式空间太阳能电站的发展提出建议。     

面向空间应用的新型滚动汇流环关键技术与启示

大型航天器(空间设施)对大功率、长寿命、高可靠电传输装置的需求日益迫切。文章介绍了滚动汇流环的原理、优点及其在"自由号"空间站的应用;并汇总分析了国外典型产品以及滚动汇流环技术的国内外研究现状;梳理归纳了为实现滚动汇流环技术的空间应用所亟需开展的研究工作。     

空间太阳能电站反向波束控制仿真分析

分析几项重要的空间太阳能电站反向波束控制技术研究工作,提出空间太阳能电站微波无线能量传输(MPT)分系统的初步方案和主要参数,在此基础上建立空间太阳能电站微波波束发射和反向波束控制仿真模型,重点分析发射天线子阵列的微波馈电相位误差、频率误差和姿态误差等因素对于系统传输效率的影响,相关结论将为微波无线能量系统的设计和微波无线能量传输技术的研究提供参考。