2022年6月5日，是一個值得光伏行業(yè)記住的日子。在這一天，世界首個全鏈路全系統(tǒng)的空間太陽能電站地面驗證系統(tǒng)順利通過專家組驗收。

西安電子科技大學段寶巖院士帶領“逐日工程”研究團隊所取得的這一成果總體處于國際先進水平，對中國下一代微波功率無線傳輸技術與空間太陽能電站理論與技術的發(fā)展具有支撐性、引領性，應用前景十分廣闊。

這一成果的取得，意味著中國在向空間電站探索的進程中邁出了重要的一步，空間太陽能發(fā)電未來有可能夢想成真，在全球能源供應中發(fā)揮重要作用，從而更好地解決能源短缺及碳排放問題。

段寶巖表示，空間太陽能電站研究是一個能源領域的“曼哈頓工程”，涉及的技術領域非常之多。不同于地面電站，為后續(xù)能夠向太空發(fā)送，太空電站的光伏電池要求做得非常薄、非常輕，每平方米的重量不超過200克，還要突破高效率的無線能量轉換和傳輸技術等。這就需要所有相關企業(yè)的共同努力。

建在太空中的太陽能發(fā)電站

如何提高對太陽能的利用效率是光伏行業(yè)一直在思考和探索的一個重要課題。

往太空發(fā)展太陽能發(fā)電作為其中的一種方式，逐漸走入人們的視野。1968年，美國航空航天工程師彼得·格拉塞(Peter Glaser)撰寫了第一個關于空間太陽能系統(tǒng)的正式提案。這一設想建立在一個極其巨大的太陽能電池陣的基礎上，由它聚集大量陽光，利用光電轉換原理達到發(fā)電的目的。發(fā)出的電以微波形式傳輸?shù)降厍蛏?，然后通過天線接收經整流轉變成電能，送入全國供電網，供用戶使用。由此可見，空間太陽能電站主要由“發(fā)”“送”“收”三部分組成。

格拉塞之后，1979年，美國科學家提出更為具體的方案——“1979 SPS基準系統(tǒng)”，即建立一個50平方公里的單晶硅太陽能電池板就能接收70GW能量，然后再用一個直徑為1千米的微波發(fā)射天線就能向地球輸送9GW的直流電。

33年后的2012年,NASA發(fā)布了ALPHA(阿爾法)方案，通過多組六邊形反射鏡，將日光一次或多次反射到底部的光伏電池上。

如今，空間太陽能電站研究是全世界的一個熱點話題。世界上很多國家如美國、日本、歐盟、俄羅斯和印度等的航天機構都在開展此方面的研究。

空間太陽能電站研究之所以會成為各國的研究熱點，主要還要歸因于空間太陽能電站的優(yōu)勢。

據(jù)了解，與地面光伏電站相比，空間太陽能電站不受晝夜、天氣、地區(qū)緯度等自然因素的影響，對太陽能的利用率更高。有資料顯示，每平方米太陽能電池在中國西北地區(qū)的最高發(fā)電功率約0.4千瓦，在平流層的發(fā)電功率達7-8千瓦，而在距離地球表面約3.6萬公里的地球同步軌道上，發(fā)電功率可達10-14千瓦。

此外，空間太陽能電站的應用范圍比較廣。在段寶巖團隊看來，空間太陽能電站的應用主要有以下兩點：成為軌道中的“太空充電樁”，為太空運轉的各類航空器以及地面運轉的移動設備供電，而不再需要龐大的太陽帆板;一旦地面無線充電樁的構想獲得突破，可確保持續(xù)、靈活、可靠、實時的能源供應，將具有廣闊的現(xiàn)實價值。

中國發(fā)展突飛猛進

比起美日等國家，中國在空間太陽能電站方面屬于進入最晚、但發(fā)展最快的一個國家。而其中，中國已經在光伏技術的領先度上，超越其他國家一大截。

2013年，中國通過一份題為《關于盡早啟動中國太空發(fā)電站關鍵技術研究的建議》的院士聯(lián)名建議案，開始推動中國空間太陽能電站的研究工作。

2014年，西安電子科技大學段寶巖院士團隊提出了歐米伽(OMEGA)空間太陽能電站設計方案。這一設計方案與美國的阿爾法(ALPHA)設計方案相比，有著三大優(yōu)勢：控制難度下降，散熱壓力減輕，功質比(天上系統(tǒng)的單位質量所產生的電)提高約24%。

2018年底，中國空間太陽能電站實驗基地在璧山啟動建設，項目總占地面積約200畝，其中核心試驗區(qū)約為106畝。根據(jù)規(guī)劃，中國將在2030年建成首個空間太陽能電站，并在2050年之前建成商業(yè)化電站。

要建成商業(yè)化電站，從目前看盡管技術原理、發(fā)電及轉換效率已經沒有多大問題，但有專家表示，要達到工業(yè)應用標準，對發(fā)電量要求將更高，至少是兆瓦、吉瓦量級，而光伏組件也有可能要用平方公里來計算。而對于平方公里量級的太陽能電池板，就需要采用單晶硅這類成本更低的方案。

為了實現(xiàn)這一目標，光伏企業(yè)，尤其是光伏龍頭企業(yè)，應致力于研發(fā)成本更低、轉化效率更高、可靠性更強的光伏產品，并進行嚴苛的驗證。

對于光伏行業(yè)來說，這還有一段路要走，但終歸要邁開那一步屬于自己的步伐。9月15日，我們共同期待!