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“逐日工程”推动空间太阳能站研究与发展
时间:2018-12-24 15:44:55来源:中国社会科学网点击:

太阳能是自然界中储量最丰富的能源之一。面对日渐紧迫的能源危机,世界各国都在积极寻找方便、清洁的新能源。综合考虑安全因素及使用条件,太阳能可谓“取之不尽用之不竭”,对太阳能的高效利用将成为解决能源问题的关键所在,而发展空间太阳能电站则是高效利用太阳能的有效途径之一。12月23日,“空间太阳能电站系统项目”(以下称“逐日工程”)启动仪式暨高峰论坛在西安电子科技大学举行。陕西省副省长赵刚出席启动仪式并发表讲话。重庆大学杨士中院士、西安交通大学卢秉恒院士、国防科工局探月中心总设计师吴伟仁院士、西安电子科技大学段宝岩院士等出席启动仪式。

启动仪式上,段宝岩院士就该项目承担的研究内容、关键技术节点、技术指标及成果等内容进行了汇报。西安电子科技大学“空间太阳能电站系统”陕西省重点实验室、“空间太阳能电站系统”交叉研究中心在仪式上揭牌。因为该项目的地面验证实验室建在西安电子科技大学,经段宝岩院士提议并讨论,西安电子科技大学将“空间太阳能电站系统项目”命名为“逐日工程”。

陕西省副省长赵刚表示,空间太阳能电站系统是落实国家军民深度融合发展战略,服务陕西经济社会发展,构建国家级高水平科研平台,打造战略新兴产业的一个重大科研项目。“逐日工程”空间太阳能电站系统的开幕,必将成为一个激荡思维,启迪智慧,激发灵感,促进创新的开始。以空间太阳能电站项目团队为代表的科技工作者提出了领先世界水平的“OMEGA”创新设计方案,充分体现了西电深厚的家国情怀和西电人对国家富强、民族振兴、人民幸福的担当。

西安电子科技大学校长杨宗凯在致辞介绍,空间太阳能电站作为国家战略基础设施,是航天技术服务国民经济和国家安全急需的一项超级工程,是着眼于国家能源战略和人类福祉的一次深刻的能源革命。段宝岩院士带领的团队提出了“OMEGA”创新设计方案,全球首个全系统、全链路太阳能电站地面验证中心将落地西安。他希望进一步加强、深化与各位领导和专家的深度合作交流,共同携手,一起追逐科技强国的梦想,一起追逐太阳的磅礴力量,为创造人类更加美好的未来勇攀高峰、不断前行。

段宝岩院士就“空间太阳能电站系统项目”汇报时提到,空间太阳能电站 (Space Solar Power Station, SSPS)是在太空收集太阳能、然后转换为电能,再以无线能量方式传回地面,最后将微波转换成直流电后送入普通电网中。可见,整个能量传输过程伴随着光-电-微波-电的转换过程。空间太阳能电站结构体系分为空间和地面两部分,其中,空间段由聚光器,光伏电池和微波发射天线组成。理论上,位于地球静止轨道(36000 km)的空间太阳能电站近乎可以实现24小时连续供电(除了春分点和秋分点附近的42天存在阴影,最大阴影期约为70分钟),且不排放二氧化碳。他接着介绍了目前SSPS主要由三大功能系统组成:将太阳能转换为直流电的太阳能收集器、将直流电转换为微波发射机以及将微波传送到地面的大型天线。此外,整个SSPS系统还应包括卫星平台、地面接收站、空间热控系统,其中地面接收站利用整流天线或光电池将微波能转换为直流电,而且可以直接接入现有电网中。段宝岩指出,因为空间太阳能电站发射天线总辐射功率大、波束指向精度高,其天线阵列的物理口径都是公里量级,如此尺度和功率的空间天线设计面临巨大的技术挑战。目前亟待解决空间太阳能电站创新方案,高效散热,光电转换效率,以及发射天线结构质量和辐射面积、散热等相关等相关技术难题。

“与日益枯竭、环境污染问题严重的化石能源相比,空间太阳能是一种高效、持久、清洁的能源。与地面太阳能电站以及风电、水电相比,空间太阳能电站不受昼夜、天气变化、地区纬度等自然因素影响,而且电力传输灵活,能对偏远地区、受灾地区以及重要设施等进行定向供电或移动供电,为改善电力能源结构及供电方式提供创新方案,社会效益极高。”段宝岩院士在接受采访时告诉记者,空间太阳能可为人类提供丰富、可靠的清洁能源,是一条可从根本上解决能源问题的途径,已成为第四代能源的重要代表。他说,据国际权威机构的统计,全球煤炭还能用110多年,化石燃料(石油和天然气)还能用五六十年。为此,需要人类抓紧寻找可持续、无污染、低成本的替代能源。地面每平方米可以接收140瓦的太阳能,而太空每平方米可以接收1400瓦。如果聚光比达到10的话,就是地球的100倍。而太阳寿命还有50亿年,太阳到达地球的能量仅为太阳发出能量的16亿分之一,有很多能量我们还没有使用。美国、日本、欧洲都已提出了自己的方案并进行了试验。在我国,2013年底,段宝岩院士联合重庆大学杨士中院士,就加强我国空间太阳能电站关键技术攻关事宜,写信给习近平总书记,得到总书记批示。国家工信部、发改委、科技部、总装备部等16个部委2014年组织120余位专家进行系统论证,提出了我国发展空间太阳能电站的发展规划与路线图。五年来,段宝岩院士带领团队扎扎实实开展了系统性的研究工作,初步完成了室内验证。

据悉,我国“空间太阳能电站”的规划是“三小步”、“两大步”。“三小步”就是地面、浮空试验,空间电能管理,天地无线能量传输试验;“两大步”就是进行MW级系统试验验证,建造GW级商业电站。项目中期规划为2015-2030年,远期规划为2030-2050年。“空间太阳能电站”由三大部分组成:太阳能收集器、微波传输、地面接收与转换。要经过三次能量转换:太阳能→电能→微波→电能,然后送到千家万户。利用“太空电站”,在民用方面,可以对岛礁、边远地区、灾区供电,还可以干预台风强度和方向,使它少影响我们国家的沿海地区。该项目旨在将地球静止同步轨道上的太阳能,通过新的工程技术手段有效采集,并传输到地面成为电能供使用的系统。项目的地面验证实验室建在西安电子科技大学。目前,工业和信息化部对该项目提供重大基础研究支持,科技部列入重大研发计划。经段宝岩院士提议并讨论,西安电子科技大学将“空间太阳能电站系统项目”命名为“逐日工程”。

据专家介绍,理论上如果在地球静止轨道上部署一条宽度为1000米的太阳能光伏电池阵环带,假定其转换效率为100%,那么它在一年中接收到的太阳辐射通量约等于目前地球上已知可开采石油储量所包含的能量总和。位于太空的太阳能电站,将通过微波传输回地面。据悉,重庆璧山也已经设了实验基地,在进行微波传输的前期演示模拟和验证。

启动仪式上,杨宗凯与陕西省科技厅副厅长兰新哲共同为西安电子科技大学“空间太阳能电站系统” 陕西省重点实验室揭牌。西安电子科技大学副校长李建东与国防科工局吴伟仁院士共同为西电“空间太阳能电站系统”交叉研究中心揭牌。李建东与西安市经开区管委会主任钱虎威共同签署西安电子科技大学与西安经开区管委会合作共建“逐日工程”的协议。

启动仪式结束后,国防科工局探月中心总设计师吴伟仁院士,西安交通大学卢秉恒院士,重庆大学杨士中院士,中国空间技术研究院副院长李明分别向在场西安电子科技大学师生作了专题报告。

据吴伟仁院士在报告中介绍,未来我国要在月球建设科研站,能源供给问题必须要考虑。作为解决方案之一的微波无线能量传输技术的研究目标包括:建立远程高效大功率微波无线能量传输演示验证系统,在公里距离实现百瓦级微波能量传输;满足极区坑底探测器以及月面用能终端的需求,并不断提升性能,不断满足月球科研站的需要。

西安交通大学卢秉恒院士介绍,在太空建太阳能电站意义重大,能源一旦能实现太空无线传输,将来汽车可以边行驶边充电,无人飞机也可一直在天上飞行。但空间太阳能电站还需要解决不少制造方面的问题,而3D打印技术可以提供很多帮助。利用3D打印技术,可以利用月球甚至小行星上的资源,实现在太空或月球制造大型部件,可以为空间太阳能电站计划的实施节省巨大成本。由于良好的真空环境、微重力、低温等特点,在太空可以“打印”出尺寸特别大的部件,材质在某些性能上也会比地面上制造的更好,甚至利用激光熔炼可以熔炼出地球上没有的合金。2014年,国际空间站已经利用3D打印技术打印出了第一把“太空”工具——扳手,将来可以用星球现有的材料打印建筑。(记者 陆航 实习记者 王清晨)

来源:中国社会科学网2018年12月24日

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“逐日工程”推动空间太阳能站研究与发展
发布时间:2018-12-24 15:44:55来源:中国社会科学网点击:我要评论: 0

太阳能是自然界中储量最丰富的能源之一。面对日渐紧迫的能源危机,世界各国都在积极寻找方便、清洁的新能源。综合考虑安全因素及使用条件,太阳能可谓“取之不尽用之不竭”,对太阳能的高效利用将成为解决能源问题的关键所在,而发展空间太阳能电站则是高效利用太阳能的有效途径之一。12月23日,“空间太阳能电站系统项目”(以下称“逐日工程”)启动仪式暨高峰论坛在西安电子科技大学举行。陕西省副省长赵刚出席启动仪式并发表讲话。重庆大学杨士中院士、西安交通大学卢秉恒院士、国防科工局探月中心总设计师吴伟仁院士、西安电子科技大学段宝岩院士等出席启动仪式。

启动仪式上,段宝岩院士就该项目承担的研究内容、关键技术节点、技术指标及成果等内容进行了汇报。西安电子科技大学“空间太阳能电站系统”陕西省重点实验室、“空间太阳能电站系统”交叉研究中心在仪式上揭牌。因为该项目的地面验证实验室建在西安电子科技大学,经段宝岩院士提议并讨论,西安电子科技大学将“空间太阳能电站系统项目”命名为“逐日工程”。

陕西省副省长赵刚表示,空间太阳能电站系统是落实国家军民深度融合发展战略,服务陕西经济社会发展,构建国家级高水平科研平台,打造战略新兴产业的一个重大科研项目。“逐日工程”空间太阳能电站系统的开幕,必将成为一个激荡思维,启迪智慧,激发灵感,促进创新的开始。以空间太阳能电站项目团队为代表的科技工作者提出了领先世界水平的“OMEGA”创新设计方案,充分体现了西电深厚的家国情怀和西电人对国家富强、民族振兴、人民幸福的担当。

西安电子科技大学校长杨宗凯在致辞介绍,空间太阳能电站作为国家战略基础设施,是航天技术服务国民经济和国家安全急需的一项超级工程,是着眼于国家能源战略和人类福祉的一次深刻的能源革命。段宝岩院士带领的团队提出了“OMEGA”创新设计方案,全球首个全系统、全链路太阳能电站地面验证中心将落地西安。他希望进一步加强、深化与各位领导和专家的深度合作交流,共同携手,一起追逐科技强国的梦想,一起追逐太阳的磅礴力量,为创造人类更加美好的未来勇攀高峰、不断前行。

段宝岩院士就“空间太阳能电站系统项目”汇报时提到,空间太阳能电站 (Space Solar Power Station, SSPS)是在太空收集太阳能、然后转换为电能,再以无线能量方式传回地面,最后将微波转换成直流电后送入普通电网中。可见,整个能量传输过程伴随着光-电-微波-电的转换过程。空间太阳能电站结构体系分为空间和地面两部分,其中,空间段由聚光器,光伏电池和微波发射天线组成。理论上,位于地球静止轨道(36000 km)的空间太阳能电站近乎可以实现24小时连续供电(除了春分点和秋分点附近的42天存在阴影,最大阴影期约为70分钟),且不排放二氧化碳。他接着介绍了目前SSPS主要由三大功能系统组成:将太阳能转换为直流电的太阳能收集器、将直流电转换为微波发射机以及将微波传送到地面的大型天线。此外,整个SSPS系统还应包括卫星平台、地面接收站、空间热控系统,其中地面接收站利用整流天线或光电池将微波能转换为直流电,而且可以直接接入现有电网中。段宝岩指出,因为空间太阳能电站发射天线总辐射功率大、波束指向精度高,其天线阵列的物理口径都是公里量级,如此尺度和功率的空间天线设计面临巨大的技术挑战。目前亟待解决空间太阳能电站创新方案,高效散热,光电转换效率,以及发射天线结构质量和辐射面积、散热等相关等相关技术难题。

“与日益枯竭、环境污染问题严重的化石能源相比,空间太阳能是一种高效、持久、清洁的能源。与地面太阳能电站以及风电、水电相比,空间太阳能电站不受昼夜、天气变化、地区纬度等自然因素影响,而且电力传输灵活,能对偏远地区、受灾地区以及重要设施等进行定向供电或移动供电,为改善电力能源结构及供电方式提供创新方案,社会效益极高。”段宝岩院士在接受采访时告诉记者,空间太阳能可为人类提供丰富、可靠的清洁能源,是一条可从根本上解决能源问题的途径,已成为第四代能源的重要代表。他说,据国际权威机构的统计,全球煤炭还能用110多年,化石燃料(石油和天然气)还能用五六十年。为此,需要人类抓紧寻找可持续、无污染、低成本的替代能源。地面每平方米可以接收140瓦的太阳能,而太空每平方米可以接收1400瓦。如果聚光比达到10的话,就是地球的100倍。而太阳寿命还有50亿年,太阳到达地球的能量仅为太阳发出能量的16亿分之一,有很多能量我们还没有使用。美国、日本、欧洲都已提出了自己的方案并进行了试验。在我国,2013年底,段宝岩院士联合重庆大学杨士中院士,就加强我国空间太阳能电站关键技术攻关事宜,写信给习近平总书记,得到总书记批示。国家工信部、发改委、科技部、总装备部等16个部委2014年组织120余位专家进行系统论证,提出了我国发展空间太阳能电站的发展规划与路线图。五年来,段宝岩院士带领团队扎扎实实开展了系统性的研究工作,初步完成了室内验证。

据悉,我国“空间太阳能电站”的规划是“三小步”、“两大步”。“三小步”就是地面、浮空试验,空间电能管理,天地无线能量传输试验;“两大步”就是进行MW级系统试验验证,建造GW级商业电站。项目中期规划为2015-2030年,远期规划为2030-2050年。“空间太阳能电站”由三大部分组成:太阳能收集器、微波传输、地面接收与转换。要经过三次能量转换:太阳能→电能→微波→电能,然后送到千家万户。利用“太空电站”,在民用方面,可以对岛礁、边远地区、灾区供电,还可以干预台风强度和方向,使它少影响我们国家的沿海地区。该项目旨在将地球静止同步轨道上的太阳能,通过新的工程技术手段有效采集,并传输到地面成为电能供使用的系统。项目的地面验证实验室建在西安电子科技大学。目前,工业和信息化部对该项目提供重大基础研究支持,科技部列入重大研发计划。经段宝岩院士提议并讨论,西安电子科技大学将“空间太阳能电站系统项目”命名为“逐日工程”。

据专家介绍,理论上如果在地球静止轨道上部署一条宽度为1000米的太阳能光伏电池阵环带,假定其转换效率为100%,那么它在一年中接收到的太阳辐射通量约等于目前地球上已知可开采石油储量所包含的能量总和。位于太空的太阳能电站,将通过微波传输回地面。据悉,重庆璧山也已经设了实验基地,在进行微波传输的前期演示模拟和验证。

启动仪式上,杨宗凯与陕西省科技厅副厅长兰新哲共同为西安电子科技大学“空间太阳能电站系统” 陕西省重点实验室揭牌。西安电子科技大学副校长李建东与国防科工局吴伟仁院士共同为西电“空间太阳能电站系统”交叉研究中心揭牌。李建东与西安市经开区管委会主任钱虎威共同签署西安电子科技大学与西安经开区管委会合作共建“逐日工程”的协议。

启动仪式结束后,国防科工局探月中心总设计师吴伟仁院士,西安交通大学卢秉恒院士,重庆大学杨士中院士,中国空间技术研究院副院长李明分别向在场西安电子科技大学师生作了专题报告。

据吴伟仁院士在报告中介绍,未来我国要在月球建设科研站,能源供给问题必须要考虑。作为解决方案之一的微波无线能量传输技术的研究目标包括:建立远程高效大功率微波无线能量传输演示验证系统,在公里距离实现百瓦级微波能量传输;满足极区坑底探测器以及月面用能终端的需求,并不断提升性能,不断满足月球科研站的需要。

西安交通大学卢秉恒院士介绍,在太空建太阳能电站意义重大,能源一旦能实现太空无线传输,将来汽车可以边行驶边充电,无人飞机也可一直在天上飞行。但空间太阳能电站还需要解决不少制造方面的问题,而3D打印技术可以提供很多帮助。利用3D打印技术,可以利用月球甚至小行星上的资源,实现在太空或月球制造大型部件,可以为空间太阳能电站计划的实施节省巨大成本。由于良好的真空环境、微重力、低温等特点,在太空可以“打印”出尺寸特别大的部件,材质在某些性能上也会比地面上制造的更好,甚至利用激光熔炼可以熔炼出地球上没有的合金。2014年,国际空间站已经利用3D打印技术打印出了第一把“太空”工具——扳手,将来可以用星球现有的材料打印建筑。(记者 陆航 实习记者 王清晨)

来源:中国社会科学网2018年12月24日

责任编辑:贾凯
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