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仪器科学与电气工程学院本科生科技学术实践“六个一”工程调研报告未来的空间太阳能发电姓名：侯洋学号：65130318时间：2014.8.1~2014.8.30未来的空间太阳能发电姓名：侯洋专业：测控技术与仪器学号：65130318摘要：本次调研主要介绍了未来的空间太阳能发电及其应用与研究，通过现象观察，拜访请教，网络查询，文献资料检索等方式研究空间太阳能发电的发展前景和未来规划，针对目前空间太阳能发电知识的匮乏和技术的不普及提出有力的意见和建议，从而加速对空间太阳能发电的调研和研究，为成功的利用新型能源发电做准备，更好地造福于社会，造福于子孙后代。关键字：空间太阳能，发电，月球，太阳，未来，前景。0、引言空间太阳能发电，是指在地球外层空间利用太阳能发电，然后通过微波或激光将电能传输给地球上的接收装置，再将所接收的微波或激光能束转变成电能供人类使用。太阳是一个取之不尽、用之不竭的洁净能源宝库，但由于大气吸收、散射和昼夜交替等原因，地面利用太阳能的各种措施很难成为人类的主体能源。为了充分利用太阳能，在空间利用太阳能发电供应地球能源就变成了一个可能的研究方向。1、调研介绍1.1调研内容空间太阳能发电已有的研究发展、空间太阳能发电的优势、特点、国内外的研究现状，发展空间太阳能发电的意义、挑战、机遇。如何利用空间太阳能进行发电。1.2调研目标通过对空间太阳能发电的调查与研究，了解空间太阳能发电的重要性及其与发电的关系，利用空间太阳能发电的基本知识，研究能源与电之间的转换，达到利用新能源发电的目的。1.3调研方案与途径由于我国社会上空间太阳能发电处于刚刚发展状态或者说思想萌芽状态，所以通过网络信息、文献资料、以及现象观察的方式调查空间太阳能发电的应用和前景。可通过个别案例了解空间太阳能发电的应用，同时对资料进行整理研究，最后得到有关空间太阳能和发电的信息。2、调研信息来源与调研过程的纪实现象观察：1.如图片1所示，自地球形成以来，生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。图片12.图2为“月环计划”的效果模拟图地球上的化石燃料储备正迅速走向枯竭，很明显，未来城市需要依靠更清洁的可再生能源。有什么能够比无限的太阳能更为理想的能源吗？根据“月环”计划，永久性阳光收集器将部署到月球赤道周围，形象地说，就好像为月球戴上一条腰带。月环的绝大多数太阳能电池将始终朝向太阳进而获取大量太阳能，随后通过微波能传输天线将能量传回地球。月环建造工作主要靠地球上的操作人员远程操控机器人完成，与此同时，一批宇航员也要在现场充当“监工”，监督机器人的工作。图2拜访请教：1：什么是空间太阳能发电？答：空间太阳能发电技术是一种新能源技术，是人类摆脱对矿物能源的依赖，寻求无污染、可持续利用能源的重要途径。问题2：什么是空间太阳能发电站？答：在固定轨道上利用宇宙中没有气候影响达到更高的利用率、应用空间优势集中设置极其巨大的太阳能电池阵的专门用于发电的宇宙空间站。问题3：空间太阳能发电的优越性主要体现在哪些方面？答：第一：不占地。第二：接受的能量同比地面上的要多。第三：稳定。第四：省时。问题4：我国发展空间太阳能电站的必要性？答：尽管我国地域广阔但目前探明而又能开采的矿物资源已很有限。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。网络信息：再议空间太阳能发电：。未来的新能源：空间太阳能初步了解：空间太阳能发电站：=aladdin我国最早2030年研发出首个空间太阳能发电站：文献资料：（1）、中国中学生百科全书之成长充电器，主编：卢勤，王杏村2006.8（2）、空间太阳能发电,作者：徐建中陈焕倬张世铮1998年05期中图分类号:TM619文献标识号：A3、创新项目立项建议（1）、项目名称：空间太阳能发电（2）、立项背景和依据第一：资源压力,长期的以资源消耗为代价的经济建设使得资源临近枯竭危机，所以传统的能源结构迫切的需要改变，空间太阳能发电的利用率很高，并且污染低，所以尽快发展出空间太阳能发电已经成为迫切的需要。第二：人民生活水平不断提高的需要，随着人们生活水平的不断提高，对电力资源的需求量也是不断加大，如何有效，节约的利用资源和寻找可以利用的新兴能源是当务之急。第三：电力发展的需要，空间太阳能发电可以缓解电力不足的状况，同时也可以显著地提高对资源的利用和电力的维护。第四：电力安全的需要，空间太阳能发电相对于传统的电力能源来源来说，具有更加安全的供电性能，还有更高的能源利用率。随着我国的产业转型，太阳能供电的今早发展也愈加重要。发展现状美国：自从PeterGlaser博士在1968年提出设想后，在卡特总统任期的能源危机期间，美国政府对SPS项目的研究经费支出达到了高峰。20世纪70年代，冈预算过于庞大而没有获得通过。。2008年12月，当选总统奥巴马的过渡小组已经在总统白宫网站上发布了向公众征集意见的白皮节，目前它已被列入20个被讨论最多的白皮书之列。日本：能源缺乏的日本在核聚变能和SPS技术的开发方面均走在世界的最前列，从20世纪80年代就开始进行SPS概念及其关键技术的广泛研究。日本计划在4年内投资145亿欧元，于2015年发射装有太阳能电池阵的小犁卫星，于2030年使系统完全投入运行，所传回的电力将供约50万户东京家庭使用。中国:目前我国在空间太阳能发电技术方面尚没有重大项目,特点为起步晚、高期待，计划最早于2030年研发出首个空间太阳能发电站。同时也鼓励新一批大学生积极投身于空间太阳能发电的研究之中。（3）、项目研究内容目前，我国空间太阳能发电的发展还存在着不少问题和障碍，而且起步较晚，研究力度仍然不够深刻，其中原因包括了技术、经济及市场等方面的障碍，但同时也与我们当今大学生的兴趣趋向有一定关系。在此提出了有关空间太阳能发电的瓶颈所在和两种具体方案以及方案中遇到的难题。瓶颈所在技术问题：虽然现在太阳能电池板的技术已经非常成熟，但是与之配套的其他结构材料等还尚需完善。例如，运载火箭的运载能力、维护和运行太空电站的空间站构建等。逻辑问题：为使空间发电能有足够的经济效应，需要很大面积的太阳能电池板，而这些设备的材料需要足够轻以克服地球引力等因素，但这本身就与之产生矛盾。安全问题：不同的微波频率所照射的地区对生命体的影响，有待进一步研究。国际要求低于5.8GHz。两种解决方案：一种是建立太阳能发电卫星，在卫星上用太阳能发电：另一种是将月球作为基地建立太阳能核电站。在这两种方案中需要解决的难题有：新型动力装置的研究、热机高温材料的研究、调节与控制、大功率可重复使用的运输工具、空间发电系统的结构、微波和激光器件的研究、自动化在轨装配等，这都是我们需要研究的问题和刻苦努力的方向。