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我国发展空间太阳能电站的必要性和相关技术基础分析（上） 文 摘：对我国建立空间太阳能电站的必要性进行了讨论。在分析建设空间电站相关技术的基础上，提出了发展我国空间电站的构想。发展空间太阳能电站是我国解决能源需求、优化能源结构的理想选择；我国的技术基础已具备建立空间电站的能力，需对一些关键技术进行重点论证、研究，要加快发展载人航天技术和空间站技术；应首先发展太阳能发电卫星，之后再发展电力传输卫星等其它空间电站形式。从现在起就开始准备，我国可能在20年左右时间内建立初步的空间电站演示系统。 0 引言 ??? 世界经济的迅速发展，对能源的需求越来越大。地球矿物资源的大量开采与消耗，使石油、煤炭资源日趋短缺。过量消耗矿物燃料造成地球生态环境的恶化，也促使人们寻找新能源和各种可再生能源。由于空间太阳能具有能流密度大、持续稳定、不受昼夜气候影响、洁净、无污染等优点，且随着人类征服太空能力的加强，利用空间太阳能发电SPS（Solar Power from Space)已越业越受世界各国的关注。 ??? 现代空间太阳能发电的构想——太阳能发电卫星(Solar Power Satellite)最早由美国的P.E.Glaser博士于60年代提出[1]。之后一些学者又纷纷提出其它设想，特别是美国的D.Criswell等又建立了以月球为基地的空间电站模型LSP(Lunar-based Solar Power)。为了加快实现空间发电的构想。一些发达国家如美、日、法、俄等先后开展了空间电站的可行性论证，并对其中的关键技术——无线电能传输WPT技术（Wireless Power Transmission)作了大量的探索工作。总体认为，空间太阳能电站在技术、经济、社会等方面是可行的，有望于下世纪初建立初步的空间太阳能发电SPS系统，并于下世纪中叶建立起以月球为基地的太阳能电站。本文旨在结合我国国情，分析空间太阳能发电在我国发展的必要性与技术可行性并提出初步构想。 1 我国发展空间太阳能电站的必要性 ??? 尽管我国地域广阔，但目前探明而又能开采的矿物资源已有限。目前我国人均能源消耗水平也很低，仅为发达国家人均能耗的1/10—1/5[2]。 ??? 我国东西部经济发展的差距日益扩大，资源分布不平衡的矛盾日益突出。我国东部特别是沿海地区经济发展很快，但资源储量很少，供应紧张。我国的绝大部分资源分布在经济发展相对落后的西部及北方地区，由于技术、交通及经济等因素，未能充分开发利用。即使有计划开采出的大量煤炭，也不能及时运出。一些边远山区、牧区、高原、海岛，人口稀少，居住分散，交通不便，经济落后，那儿缺乏常规能源，又远离大电网，严重影响我国现代化建设与国民经济的发展。 ??? 由于技术基础差，管理水平低等因素，使得本已有限的能源资源浪费很大，利用率低。我国能源总效率只有30%左右，单位国民生产总值能耗比发达国家高6—10倍，生产单位产品能耗比国外高50—100%[3]。 ??? 由于矿物能源的大量使用，造成环境严重污染。我国每年CO2的排放量占世界总量的10%还多，仅次于美国，居世界第二位[4]。目前很多城市特别是一些北方重工业城市上空，经常弥漫着烟雾，环境污染问题突出。 ??? 上述状况表明，要发展经济，一方面要充分高效利用现有能源资源，避免浪费，降低消耗，提高技术水平与管理水平，另一方面，必须加快能源开发建设，克服因矿物资源严重不足带来的潜在危机，同时还必须承担对全球环境保护的义务。因此，开发利用洁净的可再生能源资源是世界各国的必然选择。 ??? 我国在发展可再生能源方面做了大量的工作[5，6]，但利用规模还十分有限。今后应大力发展地面和空间太阳能发电技术，解决太阳能的大规模利用问题。 ????为了从实质上解决能源需求问题，作者认为，发展空间太阳能电站应成为主要目标。在地球附近的宇宙空间，太阳能具有能流密度大、连续稳定、不占用耕地等优点，通过控制微波束空间太阳能电站可向任何一个地点供电，它比地面光伏电站更具开发价值。目前许多发达国家通过大量论证[10～12]，已将它作为解决未来能源需求的主要发展方向。根据我国的特点，作者认为，空间太阳能电站也应是我国发展的主要方向。 2 我国建立空间电站相关技术基础分析 2.1 无线电能传输技术（WPT）基础 ? ? 作为空间太阳能发电的主要关键技术，WPT（Wireless Power Transmission)在能量传输方面起重要作用。通过WPT可将太阳能转换成的电能进一步转换为微波集束能或激光能，并根据需要将束向控制在所需电能的地区，在当地再通过微波或激光接受装置进一步转换成电能，输入电网或直接满足不同用户需要。 ? ? WPT技术以微波输能、控制及转换原理为基础，它早已在军事、科学及通讯卫星等领域得到广泛应用。家用微波炉的