空间太阳能电站实验基地将做些什么？

 

通电前,独【dú】立光伏供区群众与外界【jiè】基本没有沟通,过着“点灯靠油,拉磨靠驴”的生活,通过种【zhǒng】植玉米【mǐ】、土【tǔ】豆等【děng】农作物自给自足,家中没有其【qí】他收入来源【yuán】。自通电后,农户基本都【dōu】使【shǐ】用了电【diàn】灯、电【diàn】饭煲、电冰【bīng】箱、电视机、洗衣【yī】机、无【wú】线网等生【shēng】活电【diàn】器【qì】,个别农户还【hái】用上了脱粒机等生产电器,利用当地【dì】较好自【zì】然【rán】资源,盖【gài】了木屋作为乡村民【mín】宿,搞起了乡村旅游;有的村通【tōng】过【guò】种植花椒等经济作物【wù】并【bìng】进【jìn】行深【shēn】加工,推动乡村产业发【fā】展。

 

近年来,为【wéi】做好无电地【dì】区“脱【tuō】贫攻坚”的电力供应保【bǎo】障,维持独立【lì】光伏供【gòng】电工程良好运行,省【shěng】发【fā】展改革委、省【shěng】能源局全【quán】力做好工程运维督导工作,督【dū】促运维单位(四川中兴能源公司)按照我省独立光伏供电工程管【guǎn】理办【bàn】法【fǎ】要求,设立了三级运维体系(省级【jí】统筹协调中心、州级维护巡检【jiǎn】大本【běn】营、县【xiàn】级【jí】维修点),并【bìng】在服务网点及乡村张贴【tiē】便民公【gōng】告【gào】栏,开通400免费服务热线进行用户答疑【yí】和故障【zhàng】申报【bào】,定期组【zǔ】织巡检【jiǎn】回访。

 

独立光伏【fú】供电工程长期以【yǐ】来的稳定运行9-21，在璧山举行【háng】的【de】空间【jiān】太阳能电站技术【shù】暨第【dì】三届【jiè】重【chóng】庆军民深度融合【hé】产业发【fā】展交流会上，我国首个【gè】空间太阳能电站实验【yàn】基地正式落户璧山。

 

在太空建太阳能电站被认为是【shì】能源【yuán】领域【yù】的伟大【dà】变革。如何将庞大的空间太阳能电站组件【jiàn】运到3.6万公里的太【tài】空并完成组装？位于【yú】璧【bì】山的【de】空间太阳能电【diàn】站【zhàn】实验【yàn】基地将从【cóng】哪些方面开展基础研究？空间【jiān】太阳能电站为【wéi】什么被称为能源领【lǐng】域的【de】伟大变革？9-21，重庆日报记者【zhě】对参加此【cǐ】次【cì】交流会的【de】部分【fèn】专【zhuān】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

 

 

段宝岩，中【zhōng】国工程院院士，曾担任世界最大单【dān】口径【jìng】射【shè】电【diàn】望远镜【jìng】FAST推进委员会【huì】工【gōng】程预研究组组长

 

 

杨士中，中【zhōng】国【guó】工【gōng】程院院士，国家“211工【gōng】程【chéng】”运载器测【cè】控及遥感【gǎn】信息传输技术重点学【xué】科和国家“985工程”科技【jì】创新平台测控及遥感信息传【chuán】输研究院首席科学【xué】家

 

（本组图片除署名外均由通讯员曾清龙、孙琴提供）

 

 

重庆日报：为什么要到【dào】太空建太阳【yáng】能电站，而【ér】且要选择【zé】距地面3.6万公里的【de】地球同步【bù】轨道【dào】呢？

 

杨士【shì】中：太阳能虽取之不尽用【yòng】之不【bú】竭，但在地面【miàn】上的【de】利用【yòng】率并不高【gāo】，因为太【tài】阳能在经【jīng】过地球大气层时衰减很【hěn】多。然【rán】而在【zài】太空【kōng】中，太【tài】阳能却非【fēi】常【cháng】充裕。比如，一平方米【mǐ】的光伏电池在西北地区中午【wǔ】太阳【yáng】直射时约能产生0.4千【qiān】瓦左右的电力，在多雾的地方顶多能达到0.1千瓦。但【dàn】如【rú】果在脱离了对流层的太空中【zhōng】，却能【néng】产生9-21千瓦的【de】电力，比在【zài】地球【qiú】上的利用率高得多。因此，要获得【dé】大量的太【tài】阳【yáng】能，最好是到太空【kōng】去，在太空建太阳能电站。一【yī】旦【dàn】能够攻克空间太阳能发电技【jì】术，就【jiù】有望逐步解【jiě】决人类【lèi】社会面临的能源危机，获得取之【zhī】不【bú】尽用之不竭的可持续清洁【jié】能源。因此，空间太阳能电站被【bèi】称为“能源领域的伟【wěi】大变【biàn】革【gé】”。

 

目前的研究表明，空间【jiān】太阳能电【diàn】站【zhàn】的【de】理【lǐ】想轨道应选择在【zài】地【dì】球上空3.6万公里【lǐ】的地球同步轨道，由于相对【duì】于地面静止、且距地球较近，控【kòng】制和传输电能都【dōu】相对【duì】方便很多，而且可以随时传【chuán】输【shū】。

 

 

重庆日报：在3.6万公里【lǐ】太空建电站，绝【jué】非【fēi】易事。根据目【mù】前【qián】的研究，这【zhè】个太空电站【zhàn】应该如何修建呢？

 

杨【yáng】士中：要建【jiàn】空间太阳能电站，有很【hěn】多棘手问题【tí】要解【jiě】决。比如建电站【zhàn】需要【yào】很多材料【liào】，这些【xiē】材料如果【guǒ】通过【guò】火箭发射，成本很高。那么，我们能【néng】不能修个“天梯”，将所需的材料一【yī】一运【yùn】到太空中去，再【zài】用航空机【jī】器【qì】人在太空中【zhōng】完【wán】成组装【zhuāng】呢？这些都是目前我们研究的方向。

 

在【zài】太空中建立的空间发电站，其【qí】电能功率是相当大的，要通过微波将如此大功率的【de】电能传【chuán】输【shū】到【dào】地面，这个传输【shū】通道的技术性【xìng】、安【ān】全性问题都【dōu】需要经过严格的论【lùn】证。

 

包【bāo】为民【mín】：要建太阳【yáng】能电【diàn】站，需【xū】要将数万【wàn】吨的空间太阳能【néng】电站模块【kuài】运送到太空中【zhōng】。如果通过运【yùn】载火箭发【fā】射，一是火箭运载能力不够，二是组件结构必【bì】须足够强壮，才【cái】能经受住火【huǒ】箭发射【shè】过程中【zhōng】的震动和冲【chōng】击【jī】。但在真正进【jìn】入太空后，这样强壮的结构却并不需要。因此，我们考虑能不能将空间太阳能电站的建【jiàn】造材料直【zhí】接【jiē】发射到太空中，在太空建【jiàn】立“太空【kōng】工厂【chǎng】”，通过3D技术将所需的组【zǔ】件打【dǎ】印出来，再通过太空【kōng】机器人【rén】进【jìn】行组装呢？这也是目前的研【yán】究方向之一。

 

 

重庆日报：建【jiàn】在【zài】璧山的空间太阳能电【diàn】站【zhàn】实验基地【dì】将进行【háng】哪些方面的科学研究，如何发挥作用呢【ne】？

 

杨士中：空间太阳能发电是一个【gè】宏伟的空间【jiān】和地面工程，涉及【jí】到许多重要【yào】的技术【shù】领【lǐng】域，如空【kōng】间运输、航天器【qì】设计、微【wēi】波技术、激光【guāng】技术【shù】、材料技术等【děng】，面临着一【yī】系列问题。比【bǐ】如电站在太空姿【zī】态如何控制，在【zài】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【xiào】、安全、可靠的模【mó】拟验证方案，在【zài】璧山的实【shí】验基地就将起到【dào】模拟验证和【hé】演示的作用。目前，我们在璧【bì】山的实验【yàn】基地已完成【chéng】一套高空系留锚定氦气浮空平台（系留气球平台）的研制，可实现【xiàn】空间太【tài】阳能发电站、无线微波【bō】传能以及空间【jiān】信息【xī】网等技【jì】术的【de】前【qián】期【qī】演示模【mó】拟与验证，为未来【lái】中【zhōng】国真【zhēn】正在太空建【jiàn】立太阳能电【diàn】站打【dǎ】下基础。

 

段宝岩：空【kōng】间【jiān】太阳能【néng】电站需要多项技术突【tū】破，比如大型结构【gòu】空间的展开及【jí】装配，大型空间【jiān】聚光空间系【xì】统【tǒng】及控制【zhì】，光电转换效率等等。璧山实【shí】验基地的成立和运【yùn】行，将通过基础研究【jiū】带动相关领【lǐng】域核心技术【shù】的发展，意义深远。

 

核心团队

 

璧山空间【jiān】太【tài】阳能电【diàn】站实验基【jī】地技术【shù】团队【duì】以重庆【qìng】大学【xué】杨士中院士团队为主，联合重庆大学输配电装备及【jí】系统安全与新技术【shù】国【guó】家重点实验室、西安电子科技大学段宝岩院【yuàn】士团队、中国空间【jiān】技术研究【jiū】院【yuàn】西安分【fèn】院微波技术重【chóng】点实验室【shì】、中国航【háng】天科技集团钱学森空间技术【shù】实验室空【kōng】间能源技术【shù】研【yán】究中心等单【dān】位共同组建。

 

杨士中团【tuán】队【duì】率先发【fā】起微波【bō】输能与【yǔ】空间太阳能电站领域攻【gōng】关，已完成了一套具【jù】备高【gāo】空【kōng】系留锚定能力的氦气浮【fú】空平台及其微波【bō】输能载荷的研制。

 

段宝岩团队主【zhǔ】要从事电子机【jī】械、机【jī】电【diàn】控制【zhì】与自动化、工程结构优化【huà】等方面的研【yán】究工作【zuò】，将为空间太【tài】阳能【néng】电【diàn】站实验基地气【qì】球【qiú】阵（即氦气浮空【kōng】平台）的绳索牵引与姿态【tài】控制提供保障。

 

中国【guó】空间技术研究院【yuàn】西安分院在卫星数据传输及处理、天【tiān】线技【jì】术、卫星遥感技术【shù】、测控技术等【děng】领域【yù】技术水平处于世界【jiè】先【xiān】进【jìn】行列，中国空间技术研究【jiū】院西安【ān】分院微【wēi】波技术重点【diǎn】实【shí】验室【shì】将为空间太阳能【néng】电站实验基地天线阵列的研制提供保障。

 

中国【guó】航天【tiān】科技集团钱【qián】学森实验室【shì】是【shì】我【wǒ】国【guó】空间太阳能电站规划论证【zhèng】和总体技【jì】术研【yán】究【jiū】的牵头【tóu】单位，建立了信【xìn】息获取与处理技【jì】术、微纳光电技术、材料与机械【xiè】技术、能量转换技术、量子技术等专【zhuān】业技术，将为实验基地提供能量转换、信息获取等技【jì】术保障。不【bú】仅为当地群众“物质脱贫”提供了【le】电力保【bǎo】障,无形中也为群众“思想脱贫【pín】”提供了【le】助力,老【lǎo】百【bǎi】姓的【de】用【yòng】电需【xū】求开始由“用上电”向“用好电”逐步【bù】转变,对供电质量也提出了更【gèng】高【gāo】要求。目前,独立光伏【fú】供【gòng】区用电负【fù】荷增长较【jiào】快,个别集【jí】中式光伏电站已不能满足负荷增长需要。

 

为满足百姓日益增长的美【měi】好生活需要【yào】,重点从以下【xià】三方面进一步做好【hǎo】电力【lì】供【gòng】应保【bǎo】障:一是有【yǒu】序推进大【dà】电网延伸替代独立光伏供电【diàn】,编制电网延伸项目规【guī】划,提【tí】出项目年度投【tóu】资计划,对条件成熟的项目,实施大电网【wǎng】延伸【shēn】;二【èr】是【shì】指导地方【fāng】发展改革【gé】部门与运维单位【wèi】加强【qiáng】用电【diàn】管理【lǐ】工【gōng】作,采取技术【shù】手段对用电【diàn】负荷进行限制,确【què】保光【guāng】伏设【shè】备【bèi】设施稳定运行;三是督促【cù】运维单位全面清理集中式光伏电站【zhàn】运行【háng】状况,对大电网延伸覆【fù】盖【gài】区域内【nèi】的供电设备进行回收记入台账,由各地科学调配,用【yòng】于提升大电网【wǎng】无法覆盖区【qū】域的供电能力。