卫星太阳能电站发展发展前景与利用难题分析

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太阳能发电的发展现状与未来趋势分析

太阳能发电的发展现状与未来趋势分析

太阳能发电的发展现状与未来趋势分析近年来,太阳能发电作为一种可再生能源的重要组成部分,正逐渐走上全球能源的舞台。

其发展现状和未来趋势备受各界关注。

本文将从技术进步、政策支持和市场前景等多个方面,对太阳能发电的发展现状和未来趋势进行分析。

首先,太阳能发电技术在不断进步。

太阳能光伏发电技术是目前应用最广泛的太阳能发电技术之一。

随着科学技术的突飞猛进和产业链的不断完善,太阳能电池的效率不断提高,成本逐步下降。

新一代高效太阳能电池的问世,如多晶硅、单晶硅和薄膜太阳能电池等,为太阳能发电的商业应用提供了更多机会。

其次,政策支持是太阳能发电快速发展的关键。

全球各国政府纷纷出台了鼓励可再生能源发展的政策,以推动太阳能发电的普及。

例如,一些国家对太阳能发电进行财政补贴、减免税收,或者制定购电政策,鼓励市民和企业采用太阳能发电设备。

此外,一些国际组织也通过资金和技术支持,加强了太阳能发电在发展中国家的推广。

再次,市场前景广阔,太阳能发电具有良好的发展前景。

随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的加强,太阳能发电作为一种清洁、可再生、无污染的能源,受到了广泛关注。

尽管太阳能发电的安装成本较高,但由于其发电过程中无需燃料,周期运营成本较低,且在某些地区已经具备与传统能源竞争的能力。

另外,太阳能发电市场的扩大也带动了相关产业的发展,如太阳能组件制造、安装服务等。

未来趋势方面,太阳能发电仍有一定挑战需要面对。

首先,科技创新仍是提高太阳能发电效率和降低成本的关键。

研发新材料、新工艺,提高太阳能电池的转换效率和寿命,将是未来的研究重点。

其次,在能源市场竞争激烈的背景下,太阳能发电需要进一步降低成本,提高经济性。

此外,与可靠性、储能等相关问题也需要解决。

这些挑战或许需要政府、企业和科研机构共同努力,通过政策支持、合作研发等方式推动太阳能发电的进一步发展。

综上所述,太阳能发电作为一种清洁、可再生的能源,正成为全球能源结构转型的重要组成部分。

太阳能发展前景及利用成果概述

太阳能发展前景及利用成果概述

太阳能发展前景及利用成果概述太阳能:前景无限,成果斐然的绿色能源新纪元哎呀!这太阳可真是个无尽宝藏,每天都无私地向地球洒下充沛的能量。

这不,人类正巧儿就瞅准了这个天然大“充电宝”,将太阳能视为未来能源发展的重要方向,一路高歌猛进,探索其无穷无尽的利用潜力,可谓是“日出东方,希望无限”呐!太阳能发展前景那叫一个广阔无垠,犹如旭日初升,充满勃勃生机。

首先,从资源角度看,太阳能可谓永不枯竭,只要有太阳升起,就有取之不尽、用之不竭的清洁能源。

再者,随着科技的日新月异,太阳能转换效率的提升和成本的下降,使得太阳能应用的经济性愈发凸显,“阳光经济”已然崭露头角。

尤其是分布式光伏发电系统的推广,让千家万户都能拥有自家的“屋顶银行”,实现能源自给自足,这可是传统能源无法比拟的优势。

嘿,别看太阳能发展的道路看似平坦,实则也充满了挑战与突破。

科研人员们攻坚克难,不断革新太阳能电池技术,诸如钙钛矿太阳能电池、薄膜太阳能电池等新型技术如雨后春笋般涌现,大大拓宽了太阳能的应用领域。

同时,储能技术的进步,解决了太阳能发电受天气影响较大的问题,使得太阳能成为更加稳定可靠的电力来源。

至于太阳能的利用成果嘛,更是喜人得紧。

全球范围内,太阳能电站如繁星点点遍布各地,从茫茫戈壁滩上的大型光伏电站,到城市建筑群中的太阳能一体化设计,太阳能已经深入到我们生活的方方面面。

而且,太阳能在交通领域的应用也是亮点纷呈,太阳能汽车、太阳能无人机乃至太空卫星,都在借助太阳能的力量前行。

此外,太阳能还悄然改变了乡村地区的生活面貌,为偏远山区带去了光明,实现了教育、医疗等公共服务设施的电力供应,实实在在地推动了社会公平和可持续发展。

总而言之,太阳能的发展前景宛如朝阳东升,光芒万丈;而其取得的丰硕成果,更是让人眼前一亮,心生欢喜。

在这场绿色能源革命的大潮中,太阳能无疑扮演着至关重要的角色。

未来已来,让我们携手共进,沐浴在太阳能的温暖照耀之下,共同书写新时代的绿色发展篇章吧!。

火星上太阳能利用技术现状及发展趋势

火星上太阳能利用技术现状及发展趋势

火星上太阳能利用技术现状及发展趋势在人类探索宇宙的伟大征程中,火星一直是人类关注的焦点之一。

随着航天技术的发展,将太阳能利用技术应用于火星成为了现实。

本文将介绍火星上太阳能利用技术的现状,并展望未来的发展趋势。

一、火星太阳能利用技术的现状火星的能源问题一直都是人类居住和探索火星的重要挑战之一。

太阳能作为一种可再生、清洁的能源,在火星上具有巨大的潜力。

目前,火星上太阳能利用技术主要有以下几种方式。

1. 太阳能光伏发电技术太阳能光伏发电技术是目前最常见和成熟的太阳能利用技术。

在火星上,科学家和工程师利用光伏板将太阳辐射转化成电能。

这些光伏板布设在火星基地的表面,通过电缆将电能输送到火星基地的各个设备和设施中。

尽管火星上的太阳辐射强度相对地球较弱,但是通过大面积的光伏板布设和高效的电池储能技术,太阳能光伏发电技术在火星上仍然具有较高的发展潜力。

2. 太阳能热水器技术在火星基地中,居民和宇航员需要大量的热水供给。

太阳能热水器技术便成为一种经济、环保且可靠的选择。

借助太阳能集热器,火星基地可以将太阳能辐射转化为热能,用于加热水源。

这种技术不仅可以满足火星基地居民的日常用水需求,还能够减轻货运任务中的水资源负担。

二、火星太阳能利用技术的发展趋势火星上太阳能利用技术的发展正面临着许多挑战和机遇。

下面将从技术改进、资源利用和可持续发展等方面展望其未来的发展趋势。

1. 技术改进随着科学家和工程师对火星太阳能利用技术的不断研究,太阳能光伏发电技术将会迎来突破性的改进。

例如,研发更高效的太阳能电池、更轻薄的光伏板以及更强大的电能储存技术,这些改进将进一步提高太阳能系统的性能,降低系统的成本,并增强火星基地的可持续发展能力。

2. 资源利用火星的地质资源丰富,未来可以利用火星资源来促进太阳能利用技术的发展。

例如,利用火星土壤中的金属元素来制造光伏电池的材料,或者利用火星岩石中的矿物质来改善光伏板的性能。

通过充分利用火星本身的资源来推动太阳能利用技术的发展,将会更加经济高效。

太阳能利用技术在航天器能源系统中的应用前景

太阳能利用技术在航天器能源系统中的应用前景

太阳能利用技术在航天器能源系统中的应用前景随着航天技术的不断发展,人类对太阳能利用技术在航天器能源系统中的应用前景越来越关注。

太阳能作为一种清洁、可再生的能源,具有广阔的应用前景。

本文将探讨太阳能利用技术在航天器能源系统中的应用前景,并介绍其中的几个重要方面。

一、太阳能光伏技术在航天器能源系统中的应用前景太阳能光伏技术是利用太阳光发电的一种技术。

在航天器中,光伏技术的应用可以为航天器提供持久、稳定的电能。

光伏电池板是太阳能光伏技术的核心组件,其将太阳光转化为电能。

随着科学技术的不断进步,太阳能光伏电池板的效率不断提高,摩尔定律的适用也使其成本逐渐降低。

在航天器中使用太阳能光伏技术可以提供可靠的电源,不仅可用于卫星、空间站等长期任务的能量供应,还可以用于行星探测器等探测任务。

太阳能光伏技术的应用能够减少航天器对传统燃料能源的依赖,降低了发射成本,并且减少了对环境的污染。

因此,太阳能光伏技术在航天器能源系统中具有广阔的应用前景。

二、太阳能热能利用技术在航天器能源系统中的应用前景除了太阳能光伏技术,太阳能热能利用技术也在航天器能源系统中发挥着重要作用。

太阳能热能利用技术通过收集太阳光的热能来供应航天器的能源需求。

这种技术可以通过太阳能热能发动机来产生推力,从而实现航天器的轨道变化和姿态控制。

太阳能热能利用技术的一个重要应用是太阳能热能发动机,它可以用于改变航天器的轨道和飞行速度。

这项技术通过将太阳光热能转化为动力,从而减少了航天器所需的传统推进剂的重量,提高了航天器的运载能力和工作效率。

同时,太阳能热能发动机的应用还可以减少对地球资源的依赖,降低航天器的运营成本。

三、太阳能储能技术在航天器能源系统中的应用前景航天器能源系统中的一个重要问题是能源的储存和管理。

太阳能储能技术可以帮助航天器解决这一问题。

太阳能储能技术通过将太阳能转化为电能,并将其储存起来以供航天器在没有太阳光的情况下使用。

太阳能储能技术的一个重要应用是电池技术。

太阳能发电技术现状及未来发展趋势

太阳能发电技术现状及未来发展趋势

太阳能发电技术现状及未来发展趋势随着环境问题的不断加剧,可再生能源成为了应对其所面临的必要手段之一,而太阳能能源作为可再生能源中的一种,越来越得到了人们的关注。

目前,太阳能发电技术已经相对成熟,但仍有着很大的发展空间。

本文就太阳能发电技术的现状以及未来发展趋势进行分析。

一、太阳能发电技术现状目前,太阳能发电技术主要包括光伏发电技术和太阳能热发电技术两类。

其中,光伏发电技术是应用最为广泛的一种太阳能发电技术。

它利用光伏电池将阳光转换为电能,是一种基于半导体物理原理的技术。

太阳能热发电技术则利用太阳能对热能的转换,通过热力循环将热能转化为电能。

随着技术的不断发展,太阳能发电技术的效率得到了不断提升。

目前,光伏电池的转换效率已经从最早期的不到10%提高到了20%以上。

同时,太阳能发电的成本也在不断降低,已经与传统火力发电的成本接近。

此外,太阳能发电的应用范围也日益扩大,除了在家庭和企业中的应用外,还可以应用于卫星、船舶等领域。

二、太阳能发电技术未来发展趋势未来太阳能发电技术的发展趋势主要表现在三个方面:提高效率、降低成本、应用领域拓展。

1.提高效率目前太阳能发电技术的效率仍然较低,为了实现可持续发展,需要不断提高效率。

提高效率的方式有多种,一方面是发掘新型材料的应用,例如钙钛矿太阳电池、有机太阳电池等,这些新材料的光电转换效率比传统的硅太阳电池要高。

另一方面是改善现有太阳电池的工艺技术,例如采用高精度微纳米制造技术,可以减少电池内辐射损失等问题,实现转化效率的提高。

2.降低成本降低太阳能发电成本是将其发展为主流能源的关键。

目前,太阳能电池的制造成本是太阳能发电成本的主要组成部分,因此,通过提高制造工艺和设备,减少制造成本将成为未来发展的趋势。

此外,通过增加太阳能发电的规模,生产效益也将得到提升,从而实现成本降低。

3.应用领域拓展太阳能发电的应用领域不仅局限于居民和企业,未来,它还将应用于更广泛的领域。

太阳能发电技术的研究现状与前景

太阳能发电技术的研究现状与前景

太阳能发电技术的研究现状与前景近年来,全球气候变化问题日益凸显,各国政府纷纷制定了相应的环境保护政策,其中最重要的就是转向可再生能源。

太阳能作为最具前途和潜力的可再生能源之一,其利用已经得到广泛关注和应用。

本文将探讨太阳能发电技术的研究现状与前景。

一、太阳能发电技术的分类太阳能发电技术一般可以分为光伏发电和聚光发电两种。

光伏发电,是指利用半导体材料在光加热作用下产生的光生电效应,将太阳辐射转换为电能。

目前光伏发电技术已经得到了广泛应用,光伏电池板的效率也有了很大提升。

而聚光发电则是另一种不同的方式,主要是通过将光线聚集到一个中心点上,再利用光学透镜或反射器将它转化为热能,最后利用热发电机或蒸汽涡轮机产生电能。

这种聚光发电技术需要相对较高的集光器质量和成本,但其效率较高。

二、太阳能发电技术的现状当前太阳能光伏发电技术已经非常成熟,市面上有许多太阳能电池板的生产商,生产出的产品质量越来越高。

但目前光伏发电技术还存在一些问题,如成本高、资源利用低、效率低等。

目前聚光发电的技术仍在发展中,实验室内的聚光发电效率已经远高于光伏技术。

但由于聚光发电需要大量安装成本和大量空间,所以其商业化应用仍面临着一定的挑战。

三、太阳能发电技术的前景在未来越来越多的国家面临着能源问题的同时,太阳能作为一种可再生能源将会有越来越广泛的应用。

未来太阳能光伏发电市场预估将会有更大的扩展,技术也将会变得更加成熟。

与此同时,聚光发电技术的发展也将会更为蓬勃。

一些公司和研究机构正在开发更高效、更低成本的聚光发电设备,并开发更多利用高温太阳能的技术,以更大程度上提高太阳能的利用率。

总之,太阳能作为一种绿色能源,市场前景广阔。

在政策的推动和技术的创新下,太阳能发电技术有望逐步成为未来主流的能源供应方式。

太阳能光伏发电技术现状及其发展

太阳能光伏发电技术现状及其发展

太阳能光伏发电技术现状及其发展一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重,太阳能光伏发电技术作为一种清洁、可再生的能源形式,正逐渐受到世界各国的广泛关注和重视。

本文旨在全面概述太阳能光伏发电技术的现状及其发展趋势,分析其在全球能源结构中的地位和作用,探讨其面临的挑战和机遇,以期为推动太阳能光伏发电技术的进一步发展提供有益的参考和启示。

本文将首先介绍太阳能光伏发电的基本原理和关键技术,包括太阳能电池的工作原理、光电转换效率的提升方法、光伏系统的设计与优化等。

接着,文章将重点分析当前太阳能光伏发电技术的发展现状,包括全球光伏市场的规模与分布、光伏产业链的结构与特点、光伏技术创新与应用进展等。

在此基础上,文章将深入探讨太阳能光伏发电技术的发展趋势,包括光伏技术的高效化、低成本化、智能化和多元化等方向。

文章将总结太阳能光伏发电技术面临的挑战和机遇,提出促进其可持续发展的对策和建议。

通过本文的阐述,读者可以全面了解太阳能光伏发电技术的现状和发展趋势,为相关领域的研究、开发和应用提供有益的参考和借鉴。

本文也旨在为政策制定者、企业家和投资者提供决策支持和战略指导,推动太阳能光伏发电技术在全球范围内的广泛应用和持续发展。

二、太阳能光伏发电技术现状随着全球能源结构转型和环保意识的提升,太阳能光伏发电技术得到了迅猛发展。

当前,太阳能光伏发电技术已经成为可再生能源领域的重要支柱,其在全球能源供应中的占比逐年上升。

在技术层面,太阳能光伏发电经历了多年的研究与发展,已经实现了从第一代晶体硅光伏电池到第二代薄膜光伏电池,再到第三代新型光伏电池的转型升级。

目前,晶体硅光伏电池仍占据市场主导地位,但其效率已经接近理论极限,因此,研发高效率、低成本的新型光伏电池成为当前的研究热点。

在应用层面,太阳能光伏发电系统已经从最初的地面电站逐步拓展到屋顶分布式、建筑一体化(BIPV)、漂浮式光伏等多个领域。

同时,随着光伏技术的进步和成本的降低,光伏发电在偏远地区、离岛等电网覆盖不足的地方也得到了广泛应用,为当地居民提供了清洁、可靠的电力供应。

2、围绕太阳能电池的应用前景和面临困难的对策,谈谈你的想法。

2、围绕太阳能电池的应用前景和面临困难的对策,谈谈你的想法。

2、围绕太阳能电池的应用前景和面临困难的对策,谈谈你的想法。

太阳能电池是一种绿色、清洁、可再生能源,具有广阔的应用前景。

它可以广泛用于居民家庭、商业建筑、工业设施等领域的电力供应。

目前,太阳能电池的应用已逐步扩大,但仍面临一些困难。

首先,太阳能电池的成本较高,使得其在商业应用方面存在一定的限制。

解决这一问题的对策可以是推动技术创新和产业发展,降低太阳能电池的生产成本,提高效率和可靠性,以吸引更多投资和市场需求。

其次,太阳能电池依赖于太阳光的供应,天气条件对其效能有一定的影响。

在阴雨天气或夜间,太阳能电池的发电效果会下降。

为应对这一问题,可以通过储能技术的发展,在充足的太阳能供应的时候对电能进行储存,以便在能源不足的时候使用。

另外,太阳能电池的安装和维护还存在一定的技术和管理难题。

政府可以制定相应的政策和规范,加强对太阳能电池行业的管理和标准化,提供相关培训和技术支持,推动行业的规范发展。

最后,太阳能电池的废弃物处理也是一个重要问题。

在电池寿命结束后,如何进行安全、环保的处理和回收,是需要解决的难题。

政府可以加强相关法律法规的制定和执行,促进废弃电池的合理处理和资源再利用。

总的来说,太阳能电池的应用前景非常广阔,但在推广过程中仍需面对一些技术、成本、天气条件和管理等方面的困难。

通过技术创新、政策支持和产业推动,可以进一步发展太阳能电池产业,为可持续能源的利用作出更大的贡献。

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卫星太阳能电站发展前景与利用难题分析摘要空间太阳能电站(Solar Power Satellite,SPS)概念受到了国际的广泛关注,美国和日本都已制定了争取在2030年左右实现商业化运行的发展路线图,并且在概念和技术层面开展了大量的研究工作。

中国有必要尽快开展此方面的相关研究工作,为未来的长远发展奠定基础。

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) 已越来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。

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, 有望于本世纪初建立初步的空间太阳能发电SPS 系统, 并于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, 对空间太阳能发电及传输技术原理的研究发展做出概述,分析制约卫星太阳能电站发展问题的关键技术以及重大问题。

1. 国际空间太阳能电站发展概述1. 1空间太阳能电站概念空间太阳能电站是指在空间将太阳能转化为电能,再通过无线方式传输到地面的电力系统。

主要由3部分组成:太阳能发电装置、能量转换和发射装置、地面接收和转换装置(图1)。

太阳能发电装置将太阳能转化为电能;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;地面接收系统接收空间发射来的能束,再通过转换装置将其转换为电能。

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图1 空间太阳能电站工作示意图1. 2国际空间太阳能电站发展现状1.2.1美国美国在20世纪70年代,投入约5000万美元进行空间太阳能电站和关键技术研究,并且提出5GW的“1979 SPS基准系统”方案。

1995年7月,NASA开展了重新评估SPS可行性的研究,并提出多种创新方案。

1999年,NASA在2年内投资2200万美元,开展“空间太阳能探索性研究和技术”的计划,提出SPS未来发展的技术路线图计划于2020年实现10MW系统的空间验证。

2001年后,NASA和美国科学基金会共同出资开展“空间太阳能电站概念和技术程度研究”。

2007年美同国防部组织专家完成了《空间太阳能电站作为战略安伞的机遇》中期评估报告。

报告对于美国政府组织开展夺间太阳能电站研究提出4点建议:①要有效的进行组织,以解决SPS研制存在的问题;②要为SPS的商业发展清除主要的技术风险;③为SPS的研制创造一个有利的政策、制度和法律环境;④政府应成为SPS早期的验证者、研制者和用户,并且激励其持续发展。

1.2.2日本日本是能源极缺的国家,从20世纪80年代就开始进行SPS概念和关键技术研究。

目前共有200多名科学家参加15个技术工作组,90年代起陆续推出SPS2000、SPS2001、SPS2002、SPS2003、分布式绳系SPS系统等概念设计,并且重点在微波传输、激光传输、材料及空间机器人技术方面开展工作。

2003年2月27日,日本提出“促进空间太阳能利用”计划,已列为国家计划,目标是在20~30年后实现商业化,目前已经提出在2030年实现1GW商业系统运行的技术路线图。

1.2.3欧洲欧洲在1998年开展了“空间及探索利用的系统概念、结构和技术研究”计划,提出了名为太阳帆塔的概念设计。

2002年8月,欧空局先进概念团队组建了欧洲空间太阳能电站研究网,重点在高效多层太阳电池、薄膜太阳电池、高效微波转化器、轻型大型空间结构等先进技术方面开展研究工作。

1.2.4中国近年来,我国在发展地面太阳能可再生能源方面做了大量的工作,但利用规模还十分有限,发展空间太阳能发电技术、解决太阳能的大规模利用问题才是我国发展的主要方向。

作为空间太阳能发电的主要关键技术,WPT在能量传输方面起重要作用。

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。

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。

我国已具备了太阳能电池的技术基础与空间应用能力。

尽管就我国的目前空间技术水平相比还存在许多差距,但就空间工业基础来讲,我国已具备建设太空太阳能电站所需空间技术的潜能。

2. 空间太阳能电站系统方案国际上已经提出几十种空间太阳能电站概念构想,总得来说空间太阳能电站概念可以分为两大类:一类是非聚光式,另一类是聚光式,而这两类又分别可以分为平台式和分布式。

平台式非聚光空间太阳能电站的典型代表是美国提出的“1979 SPS基准系统”;分布式非聚光窄间太阳能电站的典型代表是日本提出的“分布式绳系太阳能电站卫星”;平台式聚光空间太阳能电站的典型代表是美国提出的“集成对称聚光系统”;分布式聚光空间太阳能电站的典型代表是日本提出的“SPS2003”。

从发展趋势上,空间太阳能电站概念的发展重点是从系统的轻型化、模块化等方面开展工作,同时要重点解决系统的散热和空间大功率电力的传输难题。

下面给出几种典型的空间太阳能电站概念。

2.11979 SPS基准系统1979年美国提出第一个空问太阳能电站概念,名为“1979 SPS基准系统”。

该设计方案为在地球静止轨道上布置60个发电能力各为5GW的发电卫星,总设计目标为300GW,约为美国电负荷的一半,系统主要性能参数见表1。

表1 1979 SPS基准系统主要性能参数系统采用桁架式太阳电池阵结构设计,体积和重量均较大,是后来的SPS概念设计的基础。

设计微波波束到达地面时的功率密度很小,波束中心约为23mW /cm2,边缘只有1mW/cm2,对人、畜和庄稼不会造成危害。

2.2集成对称聚光系统NASA在20世纪90年代末的SERT研究计划中提出新一代的名为“集成对称聚光系统”的设计方案,结构示意图见图2。

采用了薄膜聚光设计,薄膜聚光采用O.5mm 厚的Kapton膜,表面太阳光反射率达到0.9,聚光膜到光伏电池的集光率为4.25。

设计将聚光太阳阵与微波发射天线布置在很近的位置,可以大大减小空间电力传输系统的体积和质量。

图2 集成对称聚光系统2.3日本空间太阳能电站方案概念日本在空间太阳能电站研究中提出了多种方案,主要包括SPS2001、SPS2002、SPS2003、分布式绳系太阳能电站卫星概念等(见图3)。

其中SPS2001采用了聚光系统,并且创新性的提出将太阳电池、微.波转换装置和发射天线集成为夹层结构,大大简化了结构设计和空间装配的难度,但散热问题极难解决。

在SPS2002方案中,改进了SPS2001的夹层结构,将太阳电池、发射天线布置在同一面,另一面作为热辐射器,可以大大改善热控的效果,但给能量转化效率和电池兼容性带来一定问题。

SPS2003方案是在SPS2002方案的基础上,在辐射面后面增加了太阳屏,更加有利于系统的散热。

SPS2003的另一个重要特点是各部件将采用编队飞行的方式保持相对位置稳定,是一个真正的分布式系统。

分布式绳系太阳能电站卫星概念减小了单个模块的复杂性和重量,更有利于系统的构建和组合。

其基本单元由尺寸为100m X 95m的单元板和卫星平台组成,单元板为太阳电池、微波转换装置和发射天线组成的夹层结构板。

每个单元板的总重约为42.5t,微波能量传输功率为2.1MW,单元板和卫星平台间采用4根2-10km 的绳系悬挂在一起。

由25块单元板组成子板,25块子板组成整个系统。

2.4太阳帆塔欧洲在1998年开展了“空间及探索利用的系统概念、结构和技术研究”计划,提出了太阳帆塔概念,主要参数见表2。

表2 欧洲太阳帆塔基本概念该方案设计基础是基于美国提出的太阳塔概念,但采用丁许多新技术,主要是采用了可展开的轻型结构——太阳帆,可以大大降低系统的总重量、减小系统的装配难度。

每一块太阳帆电池阵为一个模块,尺寸为150m×150m,发射入轨后自动展开,在低地轨道进行系统组装,再通过电推力器运往地球同步轨道。

3制约空间太阳能电站的关键技术3.1空间运输技术空间太阳能电站体积大、重量大,需要多次发射到近地轨道(LEO)进行组装,再送往地球同步轨道(GEO)。

冈此,空间太阳能电站系统需要两类空间运输技术:低成本大运载近地运载器,高性能轨道问推进系统。

目前最大的运载火箭包括美国的土星五号和俄罗斯的能源号运载火箭,近地轨道运载能力超过100t。

而目前广泛使用的商用运载火箭,包括“德尔塔”、“质子”、“阿里亚娜”和“长征”等,近地轨道运载能力从11.2—25.0t不等。

为了节约成本,有必要发展大刑的可重复使用的运载丁具。

高比冲、长寿命的电推进系统是空间太阳能电站最有前途的空间轨道转移推进方式。

美国已经研制50kW霍尔电推力器,需要进一步研究大推力的电推进系统,以适应空间太阳能发电站的需求。

3.2太阳能发电技术空间太阳电站的太阳能发电考虑两种形式,即光电转化形式和热电转化形式。

上世纪90年代,考虑到热电转换的较高效率,在空间站的电源系统设计中曾对空间太阳能热动力系统进行了广泛研究。

随着光电转化技术的进步,其较高的效率(已经成熟的空间太阳能电池的效率接近30%)和高可靠性使得空间太阳能电站的太阳能发电更多的立足于光电转化。

目前。

从空间太阳能电站的需求来看,为了提高系统的效率,降低系统的质量,研究重点是发展聚光太阳电池和薄膜太阳电池技术,以提高能量转换效率,减轻产品重量,并需要进一步增强抗辐射等空间环境适应能力,降低生产成本。

其中聚光太阳电池最为看好,也是目前空间太阳能电站系统较多采用的方案。

图4为美国的SERT计划给出的与空间太阳能电站发展目标相对应的太阳能发电技术目标。

图4 太阳能发电技术目标3.3无线能量传输技术无线能量传输技术是空间太阳能电站的主要关键技术,在空间将太刚能转换成电能后,进一步转换为微波或激光,通过WPT传输到地面,再通过微波或激光接收装置转换回电能。

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