空间太阳能电站实验基地将做些什么？

 

通电【diàn】前【qián】,独立【lì】光伏【fú】供区【qū】群众【zhòng】与外界基【jī】本没有沟通,过【guò】着“点【diǎn】灯【dēng】靠油,拉磨靠驴”的生活,通过种植【zhí】玉米【mǐ】、土豆等农作物自给自足,家中没有其他收入来【lái】源。自通电后,农户基本都使用【yòng】了电【diàn】灯、电饭【fàn】煲、电冰箱、电【diàn】视机、洗衣【yī】机、无线网等生活电器,个别【bié】农户【hù】还用上了【le】脱粒机等生产电器,利用当地较好自然资源【yuán】,盖了木屋作【zuò】为乡村【cūn】民宿,搞起【qǐ】了乡村旅游;有【yǒu】的村通过种植花【huā】椒等经【jīng】济作【zuò】物并进行深加工,推动乡村产【chǎn】业发展。

 

近【jìn】年来,为做好无电地区“脱贫攻坚”的电力【lì】供应保障,维【wéi】持独立光伏供电工程良好【hǎo】运行,省发展改革委、省【shěng】能【néng】源局全力做好工程运【yùn】维督导工【gōng】作【zuò】,督促【cù】运维【wéi】单位(四川中兴能源公司)按照我【wǒ】省独立光伏供电工【gōng】程管【guǎn】理办法要求,设立【lì】了【le】三级运【yùn】维体系【xì】(省级统筹协调中心、州级维护巡检大本营、县级【jí】维修点),并【bìng】在服务网点【diǎn】及乡村张贴便民公告栏,开【kāi】通400免【miǎn】费服务热【rè】线【xiàn】进行用户【hù】答疑【yí】和故障申【shēn】报,定期【qī】组织巡【xún】检回访【fǎng】。

 

独立【lì】光伏供【gòng】电【diàn】工程长期以来【lái】的稳定运行【háng】9-21，在【zài】璧山【shān】举行的空间太阳【yáng】能电站技术【shù】暨第三届重【chóng】庆军民【mín】深度融合【hé】产业发展交流会上，我国首个空间【jiān】太阳能电【diàn】站实验基地正式落户璧山。

 

在太空建太阳能【néng】电站被认为是能源领域【yù】的伟【wěi】大变【biàn】革。如何将庞大的【de】空间太【tài】阳能电站组件运到3.6万公里的太空【kōng】并完成组【zǔ】装？位于璧【bì】山的空【kōng】间太阳能电【diàn】站【zhàn】实验基地将从哪些方面开展基础研究【jiū】？空间【jiān】太阳能电站【zhàn】为什么被称为能源领【lǐng】域的【de】伟大变革？9-21，重庆日报记者对参加此【cǐ】次交流会的部分专【zhuān】家进行了专【zhuān】访【fǎng】。

 

 

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，中国【guó】工程院院【yuàn】士，曾担任【rèn】世界【jiè】最大单口径射电望远【yuǎn】镜【jìng】FAST推进委员会工【gōng】程预研究组组长

 

 

杨士中，中国工程院院【yuàn】士，国家“211工程”运载器测控及遥【yáo】感信息传【chuán】输技【jì】术【shù】重点学科和【hé】国家“985工程”科技【jì】创【chuàng】新平台测【cè】控【kòng】及遥感信息传输研【yán】究院首席科学家

 

（本组图片除署名外均由通讯员曾清龙、孙琴提供）

 

 

重庆【qìng】日报【bào】：为【wéi】什么要到太空建太阳能电站【zhàn】，而且要选择距地面3.6万公【gōng】里的【de】地球同【tóng】步轨道【dào】呢？

 

杨士中：太阳能【néng】虽【suī】取【qǔ】之不尽用之不竭，但【dàn】在地面上的利【lì】用【yòng】率【lǜ】并【bìng】不高，因【yīn】为太阳能在经过地球大【dà】气层时衰减【jiǎn】很多。然【rán】而在太空中，太阳能却非常充裕。比如，一平方米的光【guāng】伏电【diàn】池【chí】在西北地区中午太阳直射时约【yuē】能产生0.4千瓦左右的电力【lì】，在多雾的地方顶多能达到0.1千瓦【wǎ】。但【dàn】如果【guǒ】在脱离了对流层【céng】的太【tài】空【kōng】中【zhōng】，却能产【chǎn】生9-21千瓦【wǎ】的电【diàn】力，比在地球【qiú】上【shàng】的利用率高得多。因此，要获得大量的太阳能，最好是【shì】到太【tài】空去，在太空建太【tài】阳能【néng】电站。一【yī】旦【dàn】能够攻【gōng】克空间太阳能发电技术【shù】，就有望逐步解决【jué】人类社会面临【lín】的能源危机，获得取之不尽用之不竭的【de】可【kě】持【chí】续清洁能源。因此，空间【jiān】太阳能电站被【bèi】称为【wéi】“能源领域【yù】的伟大变革”。

 

目前的研究表明，空间太阳能电站的【de】理想【xiǎng】轨道应选择在地球【qiú】上【shàng】空【kōng】3.6万公里的地球同【tóng】步轨道，由于相对于地面【miàn】静止、且距地球【qiú】较近【jìn】，控制和传输【shū】电能都相对【duì】方【fāng】便很多，而且可以【yǐ】随时传输。

 

 

重庆日报【bào】：在3.6万【wàn】公里太空建【jiàn】电站，绝非易事。根据目前的研究，这个太【tài】空电站应【yīng】该如【rú】何修建呢【ne】？

 

杨士【shì】中：要建空间太阳【yáng】能【néng】电【diàn】站，有很多棘手问题要解决。比如建电站需要很多【duō】材料，这些材【cái】料如果通【tōng】过火箭发射，成【chéng】本很高。那么，我们能不能修个“天梯”，将所需【xū】的材料【liào】一一运到太空中去，再用航【háng】空机器人在太【tài】空中【zhōng】完成【chéng】组装【zhuāng】呢？这【zhè】些都是目前我【wǒ】们研究【jiū】的方【fāng】向。

 

在太空中建【jiàn】立【lì】的空间发电站，其电能功率是相当大的，要通过微波【bō】将如此大【dà】功率【lǜ】的电能传输到地【dì】面，这个传【chuán】输【shū】通道的技术性【xìng】、安全性问题都需要经过【guò】严格【gé】的【de】论证。

 

包为民：要建太阳能电【diàn】站，需【xū】要将数万【wàn】吨的空间太阳能电站模块运【yùn】送到太空中。如果通过运载火箭【jiàn】发射，一是火箭运【yùn】载【zǎi】能力不够，二是组件【jiàn】结构必须足够强壮【zhuàng】，才能经受住火箭【jiàn】发射【shè】过程中的震【zhèn】动和冲击【jī】。但在真正进【jìn】入太空【kōng】后，这样强【qiáng】壮的结构却并不需要。因此，我们考虑能不能将空【kōng】间【jiān】太阳能电站的建【jiàn】造材料【liào】直接发射到太空中，在太空【kōng】建立【lì】“太空工【gōng】厂”，通过3D技术【shù】将所需的【de】组【zǔ】件【jiàn】打印出来，再通过太空机器人进行组装【zhuāng】呢？这也是目前【qián】的【de】研【yán】究方【fāng】向【xiàng】之一。

 

 

重庆日【rì】报：建在璧山【shān】的【de】空间太阳【yáng】能电【diàn】站实验基地将进【jìn】行哪些方面的科学研究，如何发挥作【zuò】用呢？

 

杨士中【zhōng】：空间太阳能发【fā】电是一个宏伟的空间和地面工【gōng】程，涉及到许【xǔ】多重要的技术领域，如空间【jiān】运输【shū】、航天器设计、微【wēi】波技术、激光技术【shù】、材料技术【shù】等，面【miàn】临着一【yī】系列问题【tí】。比【bǐ】如电站在【zài】太空【kōng】姿态如何控制【zhì】，在【zài】太空的安全如【rú】何保证，能量如何传输等等【děng】，每【měi】一【yī】步关键技【jì】术【shù】都【dōu】需要有效、安全【quán】、可靠的模拟验证方案，在璧山的【de】实验基地就将【jiāng】起到【dào】模拟【nǐ】验证和【hé】演示的作用。目前，我们【men】在璧山【shān】的实验基地已完成一套高空系留锚定氦气浮空【kōng】平【píng】台（系留气球平台）的研制，可实【shí】现空间太【tài】阳【yáng】能发电站、无线微波传能以及空间信息【xī】网等【děng】技术的【de】前期演示模拟【nǐ】与验证，为未来中国真正【zhèng】在太空【kōng】建立太【tài】阳能电站打下基础。

 

段宝岩：空间【jiān】太【tài】阳【yáng】能电【diàn】站需要多项技术突破，比如大型【xíng】结构空间的展开【kāi】及【jí】装配，大型【xíng】空间聚光【guāng】空间系【xì】统【tǒng】及控【kòng】制，光电转换效率等等。璧山实验基地的成立和【hé】运行，将通过基础研究带动相关领域核【hé】心技术的发展，意义深【shēn】远。

 

核心团队

 

璧【bì】山空间太阳能电站实验基【jī】地技术【shù】团队【duì】以重【chóng】庆大学杨【yáng】士【shì】中院士团队为主，联【lián】合重【chóng】庆【qìng】大学输配电装备【bèi】及系统【tǒng】安全与新技术国家重点实验室、西安电【diàn】子【zǐ】科技大学段宝岩院士团队、中国空间技术研究【jiū】院【yuàn】西【xī】安分院【yuàn】微波【bō】技术重点实验【yàn】室、中国航天科技【jì】集团钱学森空间技术【shù】实验室空【kōng】间能源技术研究中【zhōng】心等单位共同组【zǔ】建。

 

杨士中团队【duì】率【lǜ】先发起微波输能与空间太阳能电【diàn】站领【lǐng】域攻关，已【yǐ】完成了一套具备高【gāo】空系留锚定能力【lì】的氦气浮空平台及其微波【bō】输能【néng】载荷【hé】的研制。

 

段宝岩团队主【zhǔ】要从事电【diàn】子机械、机电【diàn】控制与自动【dòng】化、工程结构优化等方面的研究工作【zuò】，将为【wéi】空间太阳能电【diàn】站【zhàn】实【shí】验【yàn】基地气【qì】球阵（即氦气浮空平台）的绳【shéng】索牵引【yǐn】与姿态控制提供【gòng】保障。

 

中国空【kōng】间【jiān】技【jì】术研究院西安【ān】分院在卫星数据【jù】传【chuán】输及处理、天线技术、卫【wèi】星遥感技术、测控技术等【děng】领域技术水平处于【yú】世界先【xiān】进行列【liè】，中国空间技术研究【jiū】院西【xī】安分院微波技【jì】术重点实验室将为空间【jiān】太阳能电【diàn】站实验基地天【tiān】线阵列【liè】的研制提供【gòng】保障。

 

中国航天【tiān】科【kē】技集团钱学森实验室【shì】是我国空间太阳能电站【zhàn】规划论证和总【zǒng】体技术研究的【de】牵头单【dān】位，建立了信息获取【qǔ】与处【chù】理技术、微纳光电技术、材料与机械技术、能量【liàng】转换技术、量【liàng】子技术【shù】等专业【yè】技【jì】术，将为【wéi】实【shí】验基地提供能量转【zhuǎn】换【huàn】、信息【xī】获取等【děng】技术保障。不仅为当地群众“物质脱贫”提供了电【diàn】力保障,无【wú】形中也为群众“思想【xiǎng】脱贫”提供了助力【lì】,老百姓的【de】用电需求开【kāi】始由“用上电【diàn】”向“用好电”逐【zhú】步转变,对供【gòng】电质量也提【tí】出了更高【gāo】要求【qiú】。目【mù】前,独立光伏供区用电负荷【hé】增长较【jiào】快【kuài】,个别集中式光伏电站已不能满足负荷增长需要。

 

为【wéi】满【mǎn】足百姓【xìng】日益【yì】增长的美好生【shēng】活需要,重点从以下三方面进一【yī】步做好电力供应保障:一是有【yǒu】序推进大电网延伸替代独立光伏供【gòng】电,编制【zhì】电网延伸项目规【guī】划,提【tí】出项【xiàng】目年度投资计划,对【duì】条件成熟的项【xiàng】目【mù】,实施大电网延伸;二是指【zhǐ】导【dǎo】地方发展改革部门与运维单位加【jiā】强用电管【guǎn】理工作【zuò】,采【cǎi】取技【jì】术手段对用电负【fù】荷进行限制,确【què】保【bǎo】光伏设【shè】备设施稳定运行;三是督促运维单位【wèi】全面清理集中式光伏【fú】电站【zhàn】运行状况,对大电网【wǎng】延伸覆盖区域【yù】内的供电设备进行回收【shōu】记【jì】入【rù】台账,由【yóu】各地科学调配,用于提升大电【diàn】网无【wú】法【fǎ】覆盖【gài】区域的供电能力【lì】。