卫星太阳能发电站简介.doc

卫星太阳能发电系统简介摘要:卫星太阳能发电站是利用卫星技术,在太空把太阳能转化成电能,然后以某种方式传回地球供人类使用的系统。本文对卫星太阳能发电站的发展历程及现状、系统组成、优势及潜在威胁作了简要介绍,并提出一些对卫星太阳能发电站发展前景的看法。关键词:卫星;光伏;无线能量传输;天线卫星太阳能发电系统(satellitepowersystem(SPS))是利用卫星技术,在太空把太阳能转化成电能,然后以某种方式传回地球供人类使用的系统,该概念在20世纪60年代已被提出。因距离遥远,太阳释放的能量只有22亿分之一投射到地球,到达大气层上界的太阳辐射功率,经大气层的反射和吸收,能够投射到地面的只有47%左右。同时,由于地球自转的原因,地球上大部分地区能受到阳光照射的时间是间断的。因此,与在地面接收太阳能进行发电的方法相比,基于卫星的太阳能发电系统具有高接收率及接收时间的特点。此外,还可以通过调整卫星姿态向地面上的不同地区传输电能。随着世界人口的增长,环境恶化、能源短缺的问题愈发凸显。寻找可靠,清洁,可再生的能源替代化石能源,已成为人类势在必行的任务及未来发展趋势。由于卫星太阳能发电系统的上述优点,若能真正实现卫星太阳能发电,将有助于人类极大程度地利用太阳能,为能源与环境问题提供解决方案。一、卫星太阳能发电系统的发展历史及现状1968年,PeterEdwardGlaser提出了利用卫星获取太阳能并将其转换成电能,而后通过无线能量传输技术将其传输至地面的构想[1]。1973年,Glaser为其构想申请了专利[2],提出用天线将电能以微波形式从卫星向地面传输,并在地面用硅整流二极管天线进行接收的方法。20世纪70年代,在NASA的资助下,一些单位对SPS技术进行了初步的研究。但由于没有迫切需求,且前期投入巨大,自80年代起,NASA暂时中止了对SPS技术的研究。20世纪90年代中期,NASA委任JohnMankins对SPS技术进行了重新评估[3],而后重启了SPS技术的研究。2012年,JohnMankins领导的团队提出了一种名为“任意大型相控阵太阳能卫星”(SPS-ALPHA)的概念产品[4]。SPS-ALPHA由一组110到440磅(50至200千克)重的可控镜和底部的圆盘组成,造型酷似花朵的可控镜会改变入射的太阳光的方向,使其集中到卫星底部的圆盘上。圆盘上部是一层光伏电池板,下部则覆盖着众多微波发射器,它们将担负起将电能传送回地球的任务。2015年3月,日本宇航开发署(JapanAerospaceExplorationAgency(JAXA))。自SPS技术提出至今,包括中国在内的众多国家都对其表现出兴趣并开展过研究,目前成果最为显著的是美国和日本。美国JohnMankins团队及日本JAXA均预计至2025年能够初步实现SPS的利用。二、。与地面上的太阳能收集装置类似,也可分为太阳能光伏发电及太阳能热发电两类。1)太阳能光伏发电光伏效应,是指当光照在不均匀半导体或半导体与金属组合材料上,在不同的部位之间产生电位差的现象,是太阳的光辐射能通过半导体物质转变为电能的过程。