空间太阳能电站实验基地将做些什么？

 

通【tōng】电前,独【dú】立【lì】光伏供区群【qún】众与外界基本【běn】没有沟通【tōng】,过【guò】着“点灯靠油,拉磨靠驴”的生【shēng】活,通过种【zhǒng】植玉米【mǐ】、土豆等【děng】农【nóng】作物自【zì】给自足,家中没【méi】有其他收【shōu】入来源。自通电后,农户【hù】基本都使用了电灯、电饭煲、电【diàn】冰【bīng】箱、电视机、洗衣机、无线网等生活电器,个别农户还用上【shàng】了【le】脱粒机等生产【chǎn】电器,利用当地【dì】较好自然资源【yuán】,盖了木屋作为乡村民宿,搞起了乡村旅游;有【yǒu】的【de】村通过【guò】种植花椒等经济【jì】作物并进【jìn】行深加工,推动乡村产业发展。

 

近年来【lái】,为做【zuò】好无电地区“脱贫攻坚”的电力供应保障,维持独立光【guāng】伏供电【diàn】工【gōng】程良好运行,省发展【zhǎn】改革委、省能源局【jú】全【quán】力做好工程【chéng】运维【wéi】督导工作,督促运【yùn】维单位(四川【chuān】中兴能【néng】源公司)按照我【wǒ】省【shěng】独立光伏供电【diàn】工程管理办法要【yào】求,设【shè】立【lì】了三级运维【wéi】体系【xì】(省级统筹协调中心、州级维护巡检大本【běn】营【yíng】、县级维修点),并在服务网【wǎng】点及乡村张贴便民【mín】公告栏,开通400免费服务热【rè】线进行【háng】用【yòng】户答疑和故【gù】障申报,定期组织巡检回访。

 

独立光伏供【gòng】电工程【chéng】长【zhǎng】期以来的稳定【dìng】运行9-21，在璧【bì】山举行的【de】空间太阳能电【diàn】站技术【shù】暨第三届重庆军民【mín】深度融合产业发展交流【liú】会上【shàng】，我国【guó】首个空间【jiān】太阳能电站【zhàn】实验基地正式落户璧山。

 

在太【tài】空建太【tài】阳能电站被认为是能源领域的伟大变革。如何将庞【páng】大的【de】空间太阳能【néng】电站组件运到3.6万【wàn】公里的太【tài】空【kōng】并完【wán】成组装？位【wèi】于【yú】璧山的【de】空间【jiān】太阳能电站【zhàn】实验基地将从哪些【xiē】方面开展【zhǎn】基础研【yán】究？空间太【tài】阳能电站为什么被称为能源【yuán】领域的伟大变革【gé】？9-21，重庆日报记者对参加此次交流会的部分专家进行了专访。

 

 

璧山空间太阳能电站实验基地效果图。（璧山高新区供图）

 

 

包为民，中国科学院院士、中国航天科技集团科技委主任

 

 

段【duàn】宝【bǎo】岩，中国工程院院士，曾担【dān】任【rèn】世界最大【dà】单【dān】口径射电【diàn】望远镜FAST推进委员会工程预研究组组长

 

 

杨【yáng】士中【zhōng】，中国工程院【yuàn】院士，国家“211工程”运【yùn】载器测控及【jí】遥感信息传输技术重点学科和国家“985工程【chéng】”科【kē】技创【chuàng】新平台测【cè】控及遥感信【xìn】息传输研究院首席科【kē】学家

 

（本组图片除署名外均由通讯员曾清龙、孙琴提供）

 

 

重【chóng】庆日报：为什么【me】要到太空建太阳能电站【zhàn】，而且要选择距地面3.6万公里【lǐ】的地【dì】球同步轨道呢【ne】？

 

杨士【shì】中：太阳能虽取之不尽【jìn】用【yòng】之不竭，但在【zài】地面上的利【lì】用率并不高【gāo】，因为太【tài】阳【yáng】能在经过地球大气层时衰【shuāi】减很多。然而【ér】在太【tài】空中，太阳能【néng】却【què】非常充裕【yù】。比如，一平【píng】方米的光伏电池在西北地区中午太【tài】阳【yáng】直射【shè】时约能产生0.4千瓦左右的电力，在多雾的地【dì】方顶多能达到0.1千瓦【wǎ】。但【dàn】如果在【zài】脱离了对【duì】流【liú】层的太空中【zhōng】，却能产生9-21千瓦的电力，比【bǐ】在地球上【shàng】的利用率高得【dé】多。因此，要获得【dé】大量的【de】太阳能，最【zuì】好是到太空去，在太【tài】空建太阳能电【diàn】站。一旦【dàn】能够攻【gōng】克空间太阳能发电技术【shù】，就有望【wàng】逐步解决人类社会面【miàn】临的能源【yuán】危机，获得【dé】取【qǔ】之不尽用之不【bú】竭的可持续清洁能源。因此，空间太阳能【néng】电站【zhàn】被称为“能【néng】源领域的伟大变革【gé】”。

 

目前的【de】研究【jiū】表【biǎo】明，空间【jiān】太阳能【néng】电站的理想【xiǎng】轨道应选择在地【dì】球上空3.6万公里【lǐ】的地球同步轨道，由于【yú】相对于地面静止、且【qiě】距地球较近，控制和传输电【diàn】能都【dōu】相对方【fāng】便很多，而且【qiě】可以随【suí】时传输。

 

 

重庆日报【bào】：在3.6万公【gōng】里太【tài】空【kōng】建电站，绝非易事。根据目前的研究，这【zhè】个太【tài】空电站【zhàn】应该如【rú】何修建呢？

 

杨士中：要建【jiàn】空【kōng】间太阳能电站【zhàn】，有很多【duō】棘手【shǒu】问【wèn】题要解决【jué】。比如建电站需要很多材料，这些材【cái】料如果通【tōng】过火箭发射，成本很高。那么【me】，我们【men】能不能修个“天【tiān】梯【tī】”，将所需的材料一一【yī】运到【dào】太空中【zhōng】去【qù】，再用航空机【jī】器人在太空中完【wán】成组装呢？这些都是目【mù】前我们研究的方向。

 

在太空中建【jiàn】立的空【kōng】间发电站，其电能功率是相当【dāng】大的，要【yào】通过【guò】微波将如此大功率【lǜ】的电能传输【shū】到地面，这个传输通道【dào】的技术【shù】性、安全性问题【tí】都需要【yào】经过严格的论【lùn】证。

 

包为【wéi】民：要建太【tài】阳能电站，需要将数万吨的空间太阳能电站模块运送到太空中。如果通过运载火箭发射，一是火【huǒ】箭运载能力【lì】不【bú】够，二是组件结构必须【xū】足够强壮，才【cái】能经受住【zhù】火箭发射过程中的震动和冲击【jī】。但在真正【zhèng】进入太空后，这样强壮的结构【gòu】却并不需要。因此，我们考虑能不【bú】能【néng】将空间太阳能电站的建造材【cái】料直接【jiē】发【fā】射到太【tài】空【kōng】中，在【zài】太空建【jiàn】立“太【tài】空工【gōng】厂”，通【tōng】过3D技术【shù】将所需的组件【jiàn】打印出来，再通过太【tài】空机器【qì】人【rén】进行组装呢？这也是目【mù】前【qián】的研究【jiū】方向之一。

 

 

重庆日报：建【jiàn】在【zài】璧【bì】山【shān】的空间太阳能【néng】电站实验基地将进行哪些方面的【de】科学研【yán】究，如何发挥【huī】作用呢？

 

杨【yáng】士中：空间太阳能发电是一个宏伟的空间和地【dì】面工程，涉及到许【xǔ】多重要的技术领域，如空间【jiān】运【yùn】输、航天器设计、微波【bō】技【jì】术、激光技术、材料【liào】技术等【děng】，面临着一【yī】系列【liè】问题。比如电站【zhàn】在太空【kōng】姿态如何控制，在太空的安全如何保证，能量如何传输等等，每一步关键技术都需要有效、安全、可【kě】靠【kào】的【de】模拟验证方【fāng】案，在璧山的【de】实验基地就将起到模拟验【yàn】证【zhèng】和演示的作【zuò】用。目前，我【wǒ】们在璧【bì】山【shān】的实验基地【dì】已完成一套高空【kōng】系【xì】留锚定氦气浮【fú】空平台【tái】（系留气【qì】球平台）的研制，可【kě】实现空间太阳能发电站、无线微【wēi】波【bō】传能【néng】以及空间【jiān】信息网【wǎng】等【děng】技术的前期演示模【mó】拟与验证，为未来中【zhōng】国真正【zhèng】在太空建立太阳能【néng】电站打下基础【chǔ】。

 

段宝【bǎo】岩：空【kōng】间太【tài】阳【yáng】能电站需【xū】要多项技术突破，比如大型结构空【kōng】间的展开及装配，大型空间聚光空间【jiān】系统及控制【zhì】，光【guāng】电转换效【xiào】率等等。璧【bì】山实验基【jī】地的成立和运行【háng】，将通过基础【chǔ】研究带【dài】动相关领域核心技术的发展，意【yì】义【yì】深远【yuǎn】。

 

核心团队

 

璧【bì】山【shān】空间太【tài】阳能电站【zhàn】实【shí】验基地技术【shù】团队以重庆大学杨士中【zhōng】院【yuàn】士团队【duì】为主，联合【hé】重庆大学输配【pèi】电装【zhuāng】备及系统安全【quán】与新【xīn】技术【shù】国家重点实验室、西安电子科技【jì】大学段宝岩院士团队、中国空间技术研究院西安分院微波技术【shù】重点实验室、中国航【háng】天科技集团钱学森空【kōng】间技【jì】术实验【yàn】室空间能源技术研究【jiū】中心【xīn】等单位共同组【zǔ】建。

 

杨士中团队率【lǜ】先【xiān】发起微波【bō】输能【néng】与空【kōng】间太【tài】阳能电站【zhàn】领域攻关，已完成了一套具备高空系【xì】留锚定能力的氦气浮空平台及其微波【bō】输能载【zǎi】荷的【de】研制。

 

段【duàn】宝岩团队主要从事电【diàn】子机械、机电控制与自动化、工程结构优化等【děng】方【fāng】面的研究工作【zuò】，将为【wéi】空间太阳能电站实验基地气球阵（即氦气【qì】浮空平台【tái】）的绳索牵【qiān】引【yǐn】与姿【zī】态控制【zhì】提供保障。

 

中【zhōng】国空【kōng】间技术【shù】研究院西【xī】安分【fèn】院在【zài】卫星数据传输及处理、天线技【jì】术、卫星遥感技术、测控技【jì】术等领域技术水平处于世界先进行【háng】列，中国空间技【jì】术研究院西安【ān】分院【yuàn】微波技术【shù】重点实验【yàn】室将为【wéi】空间太阳【yáng】能电站实验基地天线阵列的研【yán】制提供保【bǎo】障。

 

中国航【háng】天科技集团钱【qián】学【xué】森实【shí】验室是【shì】我国空间太阳【yáng】能【néng】电站规划论证和总体技术研究的牵头单位，建立了【le】信息获取【qǔ】与处理技【jì】术、微【wēi】纳光电技术、材料与机【jī】械技术、能量转换技术、量子技术【shù】等专业技术，将为实验基地提供能量转换、信息获【huò】取等技术保障。不仅为当【dāng】地群【qún】众【zhòng】“物质脱贫”提【tí】供了【le】电力保障,无形中也为群众“思想【xiǎng】脱贫”提供【gòng】了【le】助力,老百姓的【de】用电【diàn】需【xū】求开【kāi】始由“用上【shàng】电”向“用好电”逐步转变【biàn】,对供电质量也【yě】提出了更高要求。目【mù】前,独立光伏【fú】供区用电负荷增长较快,个【gè】别集中式【shì】光伏电站已不能满足负荷增长需要。

 

为满足百姓日益增【zēng】长的美好【hǎo】生活需要,重点从以【yǐ】下三方面进一步【bù】做好电力供应保【bǎo】障:一是有序推进大电【diàn】网【wǎng】延伸【shēn】替代【dài】独立光伏供电【diàn】,编制电【diàn】网延伸项目规划,提出项目年度投资计【jì】划,对条件【jiàn】成熟的项目,实施大电网延【yán】伸【shēn】;二是指【zhǐ】导地方发展改革部【bù】门与【yǔ】运维单位加强用电管理工作,采取技【jì】术手段对用电负荷进行限【xiàn】制,确保【bǎo】光伏设备设【shè】施稳定【dìng】运行【háng】;三是督促【cù】运维单位全面【miàn】清理集中式光伏电站运行【háng】状况【kuàng】,对【duì】大电网延伸覆盖区域【yù】内的【de】供电【diàn】设备进【jìn】行回收记入台账【zhàng】,由各【gè】地【dì】科【kē】学调配,用于提升大电【diàn】网无法覆盖区域的供【gòng】电能力【lì】。