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航天科技五院钱学森实验室太阳能电站概念:专家建议先建一台兆瓦级规模的试验系统

2016年9月27日,第67届国际宇航大会上,航天科技五院副院长李明,介绍从月球或近地小行星获取资源,建设空间太阳能电站。

https://www.youtube.com/watch?v=6kum9VbVmN8


阿联酋迪拜世博组委会代表团来访我院

时间:2016年06月30日 信息来源:中国空间技术研究院 

6月17日,阿联酋迪拜世博组委会代表团来访我院,就空间太阳能电站(SSPS)技术进行了交流,李明副院长主持会见。

迪拜世博组委会负责筹备2020年迪拜世博会,将SSPS技术视为战略研究方向,希望在世博期间进行技术演示,展示迪拜乃至整个阿拉伯世界的科技水平,计划长期关注该领域的发展并提供资金支持。

会谈中,我院就外方关心的问题进行了重点解答,针对钱室团队提出的多旋转关节式SSPS构型布局等技术细节及指标进行了深入讨论,介绍了等离子体通道和激光无线能量传输方面的最新研究成果,以及在ITU进行频率轨位申报方面存在的问题、风险和建议。阿方对会谈结果表示满意,坚定了后续投资SSPS项目的信心,认为我院在该领域拥有全球最顶尖的技术团队,期待在不久的将来与我院开展务实合作。


重型运载火箭发射空间太阳能电站相关技术问题分析


张柏楠代表:我空间太阳能电站处于试验阶段

来源:中国科技网-科技日报 2016年03月07日

         科技日报北京3月6日电 (记者付毅飞)中国航天科技集团五院载人飞船系统总设计师张柏楠代表6日向科技日报记者透露,五院“钱学森空间技术实验室”团队已开展太阳能电站具体研究工作,目前正处于研究试验阶段。

        空间太阳能电站是指在太空中将太阳能转化为电能,通过无线能量传输方式传输到地面,或是直接将太阳光反射到地面、在地面进行发电的系统。目前美国、俄罗斯、日本等国都在开展研究。张柏楠对其发展应用前景十分看好。

       “该系统最大的特点是绿色环保。”张柏楠说,“在太空中收集太阳能,对地球环境的影响很小,而且完全不依赖地球资源。”

        同时空间电站的发电效率远高于地面太阳能。太空里可以连续接收太阳能,不受季节、昼夜变化等的影响,接收的能量密度高,是地面平均光照功率的7至12倍;同时可以稳定地将能量传输到地面,基本不受大气影响。

        目前,世界各国已设计出几十种概念方案,五院团队提出的“多旋转关节空间太阳能电站”方案,获得了2015年世界太阳能卫星设计竞赛第一名。

        张柏楠认为,空间电站在技术原理上已没有太大问题。太阳能帆板在卫星上广泛应用,而且近年来,太阳能电池发电效率、微波转化效率等技术取得了很大进步,为该系统的研发奠定了良好基础。但要达到工业应用标准,对发电量要求将很高,至少是兆瓦、G瓦量级,太阳能电池板也可能要用平方公里来计算。

    “有专家建议先建一台兆瓦级规模的试验系统,发射到太空开展实验。”他透露。 


钱学森实验室太阳能电站概念获得国际竞赛一等奖

来源:CAST   更新时间:2016年01月12日

       近日,钱学森实验室提交的“multi-rotary joints sps”(多旋转关节空间太阳能电站)设计项目在2015年太阳能卫星设计竞赛中脱颖而出,荣获设计竞赛第一名。在答辩环节,参赛团队在组办方的帮助下,以实时网络视频的方式进行现场报告和答辩,最终设计方案的创新设计思想得到评委的一致认可,荣登榜首。   

        参赛团队提交的多旋转关节空间太阳能电站设计方案在国际上首次提出采用多个相互独立的太阳电池子阵代替了传统的整体式太阳电池阵,以多个中等功率的导电旋转关节替代传统的极高功率的旋转关节的设计思路,解决了传统空间太阳能电站方案中的极大功率导电旋转关节技术难题,模块化的设计思想还便于系统的组装和构建,备受评委认可。

        国际太阳能卫星设计竞赛(international sunsat design competition)是由美国俄亥俄大学和美国国家空间学会(nss)发起的面向空间太阳能电站的设计竞赛,旨在激励创新设计,推动空间太阳能电站的发展。竞赛主办方代表、美国国家空间学会主席mark hopkins先生一行还利用来中国参会的机会为该参赛团队现场颁奖,并深入探讨推动空间太阳能电站的国际合作。


2015年是第二届比赛

$10,000 First Place Winner – Team CAST: Multi-Rotary Joints SPS  视频介绍1

$7,500 Second Place Winner – Team SunFlower: Thermal Power Satellite 视频介绍2

$5,000Third Place Winner – Team Martian: SPS Test Bed 视频介绍3

   


建设过程分两步:

1)组件首先发射进入低地球轨道。假如使用重型猎鹰9火箭,需要发射200次;

2)使用电推进轨道转移火箭从低地球轨道变轨至地球同步轨道。


castimage11.jpg

可重复使用的电推进转移火箭:

初始低地球轨道高度: 300公里

干重: 10吨

电力:1兆瓦

推力:30 N

比冲:4000 s


经济性分析:

30年需要300亿美元。

资金成本:5%
税率:15
寿命:30年
开发建设期限:5年
每年提供电力(千瓦时78.84亿
电价(美元/千瓦时):0.3


多旋转关节空间太阳能电站概念方案设计

侯欣宾,王立,张兴华,周璐

        对于国际上典型的空间太阳能电站概念方案进行了分析,在此基础上提出了一种新的概念方案——多旋转关节空间太阳能电站,并给出总体构型和主要分系统初步方案设计结果。该方案采用多个相互独立的太阳电池子阵代替了传统的整体式太阳电池阵,以多个中等功率的导电旋转关节替代传统的极高功率的旋转关节,不仅解决了传统空间太阳能电站方案中的极大功率导电旋转关节技术难题,还可以避免导电关节的单点失效问题,模块化的设计也使得系统的组装和构建更加可行。

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