国际空间太阳能电站领域的最新进展
漂浮在空间的太阳能发电站

电能并入电网
1 7 年 。 两 位 英 国 科 学 工 作 者 亚 当 斯 和 戴造 和 运 行 过 程 。还 必 须 包 括 大
首 先发 现 :用硒 半导体 可 以把 太 阳光直 接转 变成 电能。 尽管 这种 转变 的效 率只 有百 分之 一 ,即 用
于 2 0 年 发 表 。 2 0 年在 空 间太 阳 能 发 电站 的研 05 07
制 方 面 有 了 实 质 性 的 进 展 ,如 美 国 国 家 安 全 航 天
局 ( NSS )在 互 联 网 上 面 向全 球 专 家 征 集 空 间 0 太 阳能 发 电 站 的 设 计 方 案 ( 1 0 有 7 多位 专 家作 出 响 应 )、 美 国 航 天 学 会 还 宣 布 成 立 “ 基 太 阳 能 未 天 来 能 源 联 盟 ” ( S E 】。 S AF 航 天 学 会 的 代 表 马 克 ・ 普 金斯 指 出 ,太 阳 能 霍 的 潜 力 比 地 球 上 所 有 能 源 的 总 和 还 要 大 ,其 能 量 比 全 球 目前 所 使 用 的 能 源 还 多 几 万 亿 倍 。 目前 人
1 3 瓦的功 率 。如果在 3 0 0 6 3 6 0 千米 高 的地球 静止 轨道上 , “ 架设 ”一条 宽度 为1 0 米 的太 阳电池 0 0
阵 环 带 ,假 定 其 转 换 效 率 达 1 0 ,那 么 它 在 一 年 % 0 中 接 收 到 的 太 阳 能 ,几 乎 等 于 目前 地 球 上 已 知 可 开 采 石 油 储 量 所 蕴 含 的 能 量 总 和 , 而 且 这 种 太 阳 能 取 之 不 尽 , 用 之 不 竭 ,既 清 洁 又 环 保 , 其 潜 在
们 对 空 间 太 阳 能 发 电 站 已 达 成 共 识 :它 可 以 为 全
卫星太阳能电站发展发展前景与利用难题分析

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。
国内外光伏发电发展现状与前景

国内外光伏发电发展现状与前景发展前景1.全球能源绿色低碳转型环境恶化与资源紧缺的问题制约着全球范围内的可持续发展,故能源体系绿色低碳转型势在必行,可再生能源的进一步开发以及现有能源利用的清洁低碳化将是能源发展的基本趋势。
在《巴黎协定》中,全球GDP排名前十的国家基本都通过政策宣示或法律规定公布了温室气体排放净零目标,太阳能、风能及生物质能等可再生能源的发展和利用则成为各国达成“净零目标”的重要途径。
和其他可再生能源相比,太阳能光伏发电具有能源来源路径最短、转换效率最高、储量最大、清洁安全等特性,因此成为全球能源绿色低碳转型进程中重要构成部分。
2.产业政策引导光伏发电行业蓬勃发展为促进光伏产业健康可持续发展,近年来我国政府出台多项政策推动光伏市场化进程。
顶层设计方面,“碳中和碳达峰目标”奠定了我国光伏行业未来飞速发展的整体基调。
具体政策方面,我国报告期内光伏政策整体可以概括为“下调光伏补贴,推动平价发展,鼓励市场驱动”。
近年来光伏技术不断革新,新建光伏电站成本持续下降,行业内对平价上网已形成高度共识。
中央政策释放的信号则极大调动了市场投资积极性,有助于我国光伏发电行业由政策导向型行业向市场化竞争行业转变。
3.技术进步推动成本下降提升市场需求光伏发电行业发展至今,产业链各环节技术持续推陈出新,如金刚线切割技术、PERC电池转换效率持续提升等不断促进光伏发电效率的提高,降低光伏发电成本。
根据CPIA统计,2022年PERC单晶电池、多晶电池平均转换效率分别达到23.20%和21.10%,较2017年的21.3%和20.0%大幅提高;而TOPcon电池、异质结电池、XBC电池平均转化效率则能达到24.5%、24.6%、24.5%。
自2007年以来,我国光伏发电度电成本累计下降超过90%,光伏上网电价不断逼近平价。
在可预见的未来,光伏发电上网价格低于传统燃煤机组电价的情况将不再久远,更低的用电成本会使得市场对光伏发电的需求不断增强,从而扩大行业市场空间。
空间太阳能电站发展综述及对构建全球能源互联网的影响

空间太阳能电站发展综述及对构建全球能源互联网的影响能源和环境问题是关系到国家政治、经济和安全的重大战略问题;空间太阳能电站作为一种能够大规模稳定利用太阳能的方式,日益受到世界主要航天大国的高度关注;随着空间技术和相关技术领域的快速进步,空间太阳能电站有可能成为实现可再生能源战略储备的重要手段;一、空间太阳能电站概述空间太阳能电站SPS,也称为太空发电站,是指在空间将太阳能转化为电能,再通过无线能量传输方式传输到地面的电力系统图1,也包括直接将太阳光反射到地面、在地面进行发电的系统;图错误!未定义书签。
空间太阳能电站示意图相对于地面太阳能光伏发电,空间太阳能发电具有明显的效率优势;据中国空间技术研究院副院长、研究员李明介绍,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;随着世界能源供需矛盾和环境保护问题日益突出,国际上开展了广泛的空间太阳能电站技术的研究,目前已经提出了几十种概念方案,并且在无线能量传输等关键技术方面开展了重点研究;近年来,太阳能电池发电效率、微波转化效率以及相关的空间技术取得了很大进步,为未来空间太阳能电站的发展奠定了良好的基础;虽然空间太阳能电站没有不可逾越的技术原理问题,但作为一个非常宏大的空间系统,其发展还存在许多核心技术难题,需要开展系统的研究工作,以取得突破性进展;二、空间太阳能电站的最新进展国外发展概况空间太阳能电站的应用前景引起了国际上的广泛关注,以美国、日本等为代表的多个国家对于空间太阳能电站开展了长期的研究工作;21世纪以来,越来越多的国家、组织、企业和个人都开始关注空间太阳能这种取之不尽的巨大空间能源;1美国美国是在SPS领域投入资金最多的国家,也是研究最长的国家,推出了众多创新性的概念方案和技术,虽然未列入正式的国家发展计划,但得到了持续的关注和支持;20 世纪70 年代末,美国能源部和美国航空航天局NASA 耗资5000 万美元开展SPS 系统和关键技术研究,完成第一个详细的SPS 方案——5GW的1979 参考系统;1995 年,NASA 开始重新评估空间太阳能电站的可行性;1999 年,NASA 投资2200万美元开展了“空间太阳能发电的探索研究和技术计划SERT ”研究;该计划提出了空间太阳能电站的发展路线图,并提出了集成对称聚光系统等新概念;2007 年,美国国防部发表了“空间太阳能电站作为战略安全的机遇”中期报告,引发了新一轮的空间太阳能电站的研究热潮;2009 年,美国PG&E 公司宣布与Solaren 公司签署了正式购买200MW SPS 电力的协议,成为世界第一个SPS 购电协议;2日本日本是第一个将SPS正式列入国家航天计划的国家,提出了正式的发展路线图图2,得到了长期持续的关注和发展;虽然投入有限,但在无线能量传输等领域处于世界先进水平;图错误!未定义书签。
太阳能技术的发展现状与未来趋势

太阳能技术的发展现状与未来趋势太阳能作为一种清洁、可再生的能源,近年来受到了越来越多的关注。
它不仅可以减少对传统化石能源的依赖,还可以降低对环境的污染。
目前,太阳能技术已经取得了一些突破性进展,并呈现出明显的发展趋势。
首先,光伏发电技术是太阳能技术的重要组成部分。
光伏发电利用光电效应将太阳能转化为电能,已经成为目前应用最广泛的太阳能利用方式之一。
随着太阳能电池的研发不断进步,光电转换效率也在不断提高。
传统的硅基太阳能电池已经取得了较高的转换效率,但是其制造成本还相对较高。
因此,研究人员正在积极探索新型的太阳能电池材料,如有机太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池等,以提高太阳能电池的转换效率和降低制造成本。
其次,太阳能光热技术也具有重要的应用前景。
太阳能光热技术利用太阳能将光能转化为热能,广泛应用于水加热、房屋供暖和工业生产等领域。
目前,太阳能光热技术的研究集中在提高集热器的效率和传输热能的方式上。
一些新型的集热器材料如聚合物材料、纳米材料等,具有较高的吸收率和热传导性能,可以提高太阳能光热系统的效率。
此外,太阳能光热技术还可以与传统的燃煤、燃气发电等方式相结合,实现能源的综合利用。
未来,太阳能技术的发展趋势主要集中在以下几个方面。
首先,研究人员将继续改进太阳能电池的效率和稳定性,以提高光伏发电系统的整体性能。
例如,采用多晶硅、钙钛矿等新型电池材料,能够显著提高光伏发电的效率和稳定性。
同时,通过优化光伏组件的设计和安装方式,进一步提高太阳能电池的利用率。
其次,太阳能光热技术将实现更广泛的应用。
随着集热器材料的不断改进和热能传输技术的创新,太阳能光热系统将成为水加热、空调供暖、工业生产等领域的主要能源供应方式。
特别是在光热发电领域,通过优化光热发电系统的设计和运行,提高光热发电的效率和可靠性,可以实现太阳能的大规模利用。
此外,太阳能储能技术也是未来的发展方向之一。
由于太阳能的不稳定性,储能是解决夜间或阴天无法产生电能的关键。
国外光伏发展现状

国外光伏发展现状
根据目前的市场调研和报道,以下是关于国外光伏发展现状的汇总:
光伏发电是可再生能源领域的重要组成部分,近年来在国外逐渐得到广泛应用和发展。
以下是一些国外光伏发展现状的总结:
1. 发展速度快速增长:国外多个国家和地区正在积极推动光伏发电的发展。
特别是
在欧洲、美洲和亚洲一些发达国家,光伏发电已成为主要发电方式之一。
2. 政策支持和鼓励:许多国家制定了一系列政策措施,以促进光伏发电的发展。
这
包括政府的补贴、税收优惠、电价政策等。
政策支持成为光伏发电行业快速发展的重要推
动力。
3. 技术发展和创新:光伏技术在国外不断推陈出新,效率提高,成本降低。
一些国
外企业和研究机构不断提出新的技术和解决方案,以进一步改善光伏发电的性能和可靠
性。
4. 市场竞争加剧:随着光伏发电市场的扩大,国外光伏企业间的竞争日益激烈。
一
些新型的光伏公司逐渐崭露头角,挑战传统的光伏巨头。
5. 光伏发电成本下降:由于技术进步和规模效应的实现,光伏发电的成本逐渐下降。
这使得光伏发电逐渐趋于经济可行性,成为与传统能源竞争的一种可行选择。
国外光伏发展现状正呈现出快速增长和蓬勃发展的态势。
政策支持、技术进步和市场
竞争等因素共同推动了光伏发电的普及和应用。
尽管光伏发电面临一些挑战,但随着时间
的推移,预计光伏发电行业将继续迎来更多机遇与发展。
国内外光伏发电发展现状及前景

国内外光伏发电发展现状及前景随着对可再生能源的需求增加,光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式,正逐渐成为世界各地的重要发电方式。
本文将介绍国内外光伏发电的发展现状以及未来的前景。
光伏发电国内发展现状:随着我国经济的快速发展,能源需求不断增长,环境保护意识也逐渐增强。
作为全球最大的能源消费国,我国政府大力推动光伏发电的发展。
根据国家能源局的数据,截至2024年底,我国太阳能装机容量超过253.4GW,占全球总装机容量的超过四分之一、我国已成为全球最大的光伏电站建设和太阳能光伏组件制造国家。
光伏发电国际发展现状:光伏发电也在国际范围内得到广泛应用和推广。
欧洲多国在减少对化石燃料依赖和降低碳排放方面走在了前列。
德国、西班牙和意大利等国家也相继实施了大规模的光伏电站建设计划,并取得了显著成效。
此外,美国、日本和印度等国也在积极推动光伏发电的发展,并实施了相关的政策鼓励。
光伏发电的前景:随着科技的不断进步和成本的降低,光伏发电将在未来继续迎来巨大的发展潜力。
一方面,光伏电站建设规模将持续扩大,特别是在大型太阳能发电项目上。
另一方面,分布式光伏发电也将得到进一步推广和应用,尤其是在乡村和偏远地区,为其提供清洁能源。
此外,光伏发电技术的不断创新也将进一步提高光伏发电的效率和可持续发展能力。
例如,高效率太阳能电池技术(如多结太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等)已经得到广泛研究和应用。
新材料的开发和新工艺的改进也将进一步降低光伏发电的成本,并提高其性能。
光伏发电的发展还需要政策的支持和市场的推动。
政府应该继续优化光伏发电政策,提供更多的资金和税收支持,鼓励企业和个人投资光伏发电。
此外,随着电动汽车的普及和储能技术的进步,光伏发电与电动汽车、储能系统的结合将为光伏发电创造更多的市场需求。
综上所述,国内外光伏发电在过去几年取得了巨大的发展。
随着技术的进步、成本的降低和政策的支持,光伏发电的前景非常看好。
未来,光伏发电将继续发挥重要作用,为实现能源可持续发展和减少碳排放做出积极贡献。
2024年全球航天科技进展报告

地面设备与系统建设进展
地面站建设
01
全球范围内地面站的数量不断增加,覆盖范围也在扩大,为卫
星通信和数据传输提供了更加可靠的支持。
测控系统发展
02
随着技术的进步,卫星测控系统也在不断发展完善,提高了对
卫星的跟踪、测量和控制能力。
数据处理与应用
03
地面设备与系统建设的另一个重要进展是数据处理和应用能力
日本
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)是日本航天领域的主要组织,致力于推动日本在航 天技术、应用和产业方面的发展。近年来,日本加强了与商业航天的合作,同时也注重航 天技术的研发和创新。
国际合作与竞争格局变化
国际合作
随着各国对航天领域的重视程度不断提高,国际合作在航天领域的作用也日益凸显。各 国纷纷加强与其他国家和地区的合作,共同推动国际空间站、深空探测等项目的建设和
06
总结与建议
加强自主创新,提升核心竞争力
强化基础研究
加大对航天科技基础研究的投入,提升原始创新能力,为应用研 究和技术创新提供源头活水。
突破关键技术
针对航天领域的关键技术难题,组织力量进行攻关,形成自主知 识产权和核心竞争力。
培育创新人才
重视航天科技人才的培养和引进,打造一支高素质、专业化的人 才队伍,为自主创新提供强有力的人才支撑。
中国航天战略规划解读
战略规划
中国政府在航天领域制定了长期的发展规划和目标,包括载人航天、深空探测 、卫星导航、遥感应用等多个方面。同时,中国还加强了航天技术的自主研发 和创新,积极推动航天产业的国际交流与合作。
影响分析
中国航天的快速发展和成就已经在国际航天领域产生了重要影响,特别是在载 人航天、月球探测等方面取得了显著进展。未来,中国将继续加强航天技术的 研发和应用,推动航天产业的可持续发展。
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侯欣宾(钱学森空间技术实验室)国际空间太阳能电站领域的最新进展1 引言1968年,美国的彼得·格拉赛博士首次提出发展空间太阳能电站的具体构想。
全世界在此领域开展的相关研究工作已经持续了超过50年,投入较大规模的经费和人员进行了长期的研究。
期间曾经历了几次快速发展期,也经历了一定的发展停滞。
美国在20世纪70年代末和90年代末曾组织开展了两次较大规模的研究工作。
2015年,诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)投入1750万美元,委托加州理工学院(CalTech)开展空间太阳能电站相关技术研究。
日本从20世纪80年代开始开展了持续的研究工作,特别在无线能量传输技术方面处于世界领先。
我国从2006年开始了空间太阳能电站的研究,在系统方案和部分关键技术方面取得重要进展,成为国际关注的重点。
韩国从2018年也启动了空间太阳能电站领域的研究项目,并提出初步的发展计划。
目前,空间太阳能电站的研究重心主要在亚洲,中国、日本和韩国成为推动空间太阳能电站发展的核心力量。
2国际空间太阳能电站研讨会回顾第一届韩国空间太阳能电站国际研讨会2017年11月6日,韩国空间太阳能电站研究协会(Korea Research Society for Space Based Solar Power)和韩国工程院机械工程委员会联合组办了“第一届韩国空间太阳能电站国际研讨会”,会议地点在韩国国会大厦,参加人员约40人,包括2名国会议员和众多重要研究机构领导人和大学教授。
会议邀请了中国和日本专家介绍了中日在空间太阳能电站方面的研究进展。
日本空间太阳能电站学会年会2018年11月6日,日本空间太阳能电站学会年会在京都大学宇治校区的生存圈研究所召开,会议主席为世界著名无线能量传输专家Naoki Shinohara 教授,参加人员约40人,包括日本空间太阳能电站研究的主要机构研究人员和大学教授。
会议首次邀请中国和韩国专家参加,分别介绍了中韩在空间太阳能电站方面的研究进展。
日本空间太阳能电站学会会长Hiroshi Matsumoto教授主持会议,并致开幕词。
第二届韩国空间太阳能电站国际研讨会2019年2月16日,韩国空间太阳能电站研究协会和韩国宇航研究院(KARI)在韩国国会大厦联合组办了“第二届韩国空间太阳能电站国际研讨会”,会议规模扩大到约100人,参会人员包括了韩国执政党现任主席、前总理李海瓒和三位国会议员等多位政要,以及现任KARI院长Cheol-Ho Lim等韩国科技界重要人员,凸显了韩国对此领域的重视程度。
此次研讨会上,韩国提出了空间太阳能电站未来十年发展计划建议,并且首次展示了韩国提出的空间太阳能第二届韩国空间太阳能电站国际研讨会参会人员合影电站概念。
会议邀请了中国、日本、美国和英国的5位专家参加会议,分别介绍了中国、日本、美国和英国在空间太阳能电站领域的研究进展。
3 韩国空间太阳能电站发展现状韩国从2016年开始关注空间太阳能电站的发展。
2017年,韩国建立了空间太阳能电站研究协会,作为一个非政府组织,由国会议员、前科学技术部副部长、韩国总统顾问、研究机构院长、大学校长和教授、研究员等组成,形成“官产学研”组织,致力于推动空间太阳能电站在韩国的发展,协会主席为KARI前院长Seung-Jo Kim教授,共同主席为国会议员Sang-Min Lee。
在2017年第一届国际研讨会之后,韩国组织开展第一阶段的研究工作,研究周期从2018年4月到2019年3月,主要开展空间太阳能电站的概念和发展规划的初步研究。
在2019年2月召开的第二届国际空间太阳能电站研讨会上,介绍了韩国空间太阳能电站在未来十年的发展计划建议。
该计划分为三个阶段。
第一阶段将开展空间太阳能电站相关关键技术的研究;第二阶段将开展用于小卫星间无线能量传输验证的技术地面试验,并开始研制小卫星;第三阶段将发射2颗小卫星开展空间无线能量传输技术验证。
韩国的空间太阳能电站研究工作主要由韩国宇航研究院韩国空间太阳能电站2020-2029年发展计划建议阶段研究工作第一阶段(2020-2022年)· 研发卷绕式电池阵和展开天线技术;· 研发高压、高功率电力管理系统;· 研发无线能量传输系统;· 研发高压、高功率电力系统与无线能量传输系统的接口第二阶段(2023-2026年)· 开展用于小卫星间无线能量传输验证的技术地面试验;· 研制小卫星或纳卫星,进行环境测试第三阶段(2027-2029年)· 发射2个小卫星或纳卫星进行空间无线能量传输技术验证,测量传输效率K-SSPS在近地轨道状态K-SSPS主要参数参数数值地面供电功率/GW2太阳电池阵: CIGS薄膜太阳能电池或者钙钛矿太阳电池薄膜可卷绕整个系统效率13.5 %太阳电池阵尺寸(2个)/(km×km)2×2.7太阳电池阵模块数量4000正方形发射天线面积/km2 1.0运行轨道GEO微波频率/ GHz 5.8地面接收天线直径/km4和韩国电子技术研究院(KERI)负责。
在第二届研讨会上,KARI首次展示了韩国的空间太阳能电站概念方案K-SSPS。
该方案属于传统的非聚光电站方案,设计发电功率为2GW,整个系统效率设计为13.5%。
系统采用面积达到10.8km2的铜铟镓硒(CIGS)柔性太阳电池阵,包括4000个可独立的可卷绕式展开的太阳电池阵模块。
结构的中央为边长为1km的正方形发射天线,微波频率为5.8GHz,接收天线直径约为4km。
整个系统将在近地轨道进行组装,之后整体利用电推进系统运输到地球静止轨道。
在近地轨道,只有部分的太阳电池阵展开,用于为电推进系统供电。
达到地球静止轨道后,所有的太阳电池阵展开,整个发电系统开始工作。
4 日本空间太阳能电站发展现状日本的空间太阳能电站研究主要包括两个支持渠道,一个是通过经济产业省(METI)主要支持无人宇宙实验系统研究开发机构(USEF)的研究工作,2012年变更为日本宇宙系统开发利用机构(JSS),主要针对绳系太阳能电站概念开展研究。
另一个渠道是通过文部科学省(MEXT),主要支持日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)开展工作,主要研究方案是聚光型电站方案和太阳光直接激光泵浦电站方案。
JAXA目前的研究重点主要包括微波无线能量传输技术、激光无线能量传输技术和大型空间结构装配技术。
JAXA提出利用微波无线能量传输技术为不同高度的飞艇进行供电的验证建议,以及利用激光无线能量传输技术用于月球阴影区的月球车供电设想,并考虑将大型空间结构装配技术应用于GEO SAR卫星天线。
2015年,JSS成功组织开展了地面55m距离的基于反向波束控制技术的高精度无线能量传输验证。
经过改进的该项技术计划被用于在2019年3月进行的无人机微波无线能量传输验证。
2017年,JSS提出更新的空间太阳能电站发展日本开展的无人机微波无线能量传输验证路线图,以绳系空间太阳能电站发展为目标,分为地面验证和空间验证两大阶段,对应提出了一系列以微波无线能量传输为主的验证项目,并将GW商业电站的发展时间从2009年提出的2030年推迟到2050年。
该路线图主要提出的验证项目包括:1)验证项目一:2018-2019年,50m级垂直方向微波无线能量传输(WPT)波束控制技术验证。
利用无人机安装接收整流天线,通过改变位置以及波束测量验证反向导引波束控制技术的有效性,将采用2015年地面验证的发射天线进行能量传输,频率为5.8GHz,发射功率1.8kW,传输距离50m,接收电功率约60W。
2)验证项目二:2023-2025年,千米级垂直方向微波无线能量传输技术验证。
利用直升机携带三明治结构板进行空间-地面的微波无线能量传输,重点验证远距离波束控制技术的有效性,同时验证轻型三明治结构技术,并且评估无线能量传输的电磁兼容性。
频率为5.8GHz,发射功率1kW,传输距离1km 以上,三明治结构天线板尺寸为2m×2m。
3)验证项目三:2030年,低轨到地面的微波无线能量传输技术验证。
利用运行于低轨的小卫星安装三明治结构板,开展空间到地面的微波无线能量传输验证。
主要验证空间-地面能量传输反向导引波束控制技术、空间三明治结构板在轨展开技术,并评估微波能量传输与电离层的相互作用。
卫星轨道高度约300km,三明治结构板尺寸为1.5m×1.5m,发射功率数级,由于与地面接收站的可见性,单次有效传输时间约为5s。
4)验证项目四:2035年,GEO 到地面的微波无线能量传输技术验证。
发射绳系太阳能电站三明治结构的1/4单元进入GEO 轨道,开展空间到地面的连续微波无线能量传输验证。
主要验证大尺度三明治结构的在轨展开和组装、GEO 轨道-地面能量传输反向导引波束控制技术。
频率为5.8GHz,发射功率500kW,三明治结构天线板尺寸为50m×48m,质量约为15t。
日本2017年更新的空间太阳能电站发展路线图5)验证项目五:2040年,GEO 三明治结构单元的微波无线能量传输技术验证。
发射一个绳系太阳能电站三明治结构单元进入GEO 轨道,开展空间到地面的连续微波无线能量传输验证。
主要验证大尺度三明治结构的在轨展开和组装、GEO 轨道-地面能量传输反向导引波束控制技术。
频率为5.8GHz,发射功率2MW,三明治结构天线板尺寸为100m×96m,质量约为60t。
5 其他国家发展现状2015年,美国的诺思罗普·格鲁曼公司委托加州理工学院开展新型空间太阳能电站技术研究,提出一种称为“微波蠕虫”(Microwave Swarm)的电站概念。
其基本单元是称为瓦片的由薄膜聚光镜、高效太阳能电池和发射天线组成的10cm×10cm 结构。
多个瓦片单元组成1.5m 宽的柔性条带组件。
多个条带组件按照太阳帆的模式折叠成60m×60m 的一个基本航天器单元,包含3×105个瓦片单元。
最终由~年之后年年2500个基本航天器单元形成一个3km×3km 的GW 级电站。
2017年,英国的Ian Cash 在WISEE2017会议上提出一种新型的空间太阳能电站方案,名为“恒定口径固态集成轨道相控阵” (CASSIOPeiA)。
采用多层结构组成类似于生物学DNA 的双螺旋结构,并且在层与层之间采用了特殊的可以在360°方向控制波束的特殊天线设计,在不采用旋转部件的情况下实现在轨道周期内太阳电池持续接收太阳光照,同时微波发射天线持续对地进行能量传输。
CASSIOPeiA 设计成一个异型曲面结构,结构直径约为1.43km。