我國發(fā)展空間太陽能電站的必要性和相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)分析

    我國東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差距日益擴(kuò)大，資源分布不平衡的矛盾日益突出。我國東部特別是沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，但資源儲量很少，供應(yīng)緊張。我國的絕大部分資源分布在經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后的西部及北方地區(qū)，由于技術(shù)、交通及經(jīng)濟(jì)等因素，未能充分開發(fā)利用。即使有計(jì)劃開采出的大量煤炭，也不能及時(shí)運(yùn)出。一些邊遠(yuǎn)山區(qū)、牧區(qū)、高原、海島，人口稀少，居住分散，交通不便，經(jīng)濟(jì)落后，那兒缺乏常規(guī)能源，又遠(yuǎn)離大電網(wǎng)，嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代化建設(shè)與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
    由于技術(shù)基礎(chǔ)差，管理水平低等因素，使得本已有限的能源資源浪費(fèi)很大，利用率低。我國能源總效率只有30%左右，單位國民生產(chǎn)總值能耗比發(fā)達(dá)國家高6—10倍，生產(chǎn)單位產(chǎn)品能耗比國外高50—100%[3]。
    由于礦物能源的大量使用，造成環(huán)境嚴(yán)重污染。我國每年CO2的排放量占世界總量的10%還多，僅次于美國，居世界第二位[4]。目前很多城市特別是一些北方重工業(yè)城市上空，經(jīng)常彌漫著煙霧，環(huán)境污染問題突出。
    上述狀況表明，要發(fā)展經(jīng)濟(jì)，一方面要充分高效利用現(xiàn)有能源資源，避免浪費(fèi)，降低消耗，提高技術(shù)水平與管理水平，另一方面，必須加快能源開發(fā)建設(shè)，克服因礦物資源嚴(yán)重不足帶來的潛在危機(jī)，同時(shí)還必須承擔(dān)對全球環(huán)境保護(hù)的義務(wù)。因此，開發(fā)利用潔凈的可再生能源資源是世界各國的必然選擇。
    我國在發(fā)展可再生能源方面做了大量的工作[5，6]，但利用規(guī)模還十分有限。今后應(yīng)大力發(fā)展地面和空間太陽能發(fā)電技術(shù)，解決太陽能的大規(guī)模利用問題。
    為了從實(shí)質(zhì)上解決能源需求問題，作者認(rèn)為，發(fā)展空間太陽能電站應(yīng)成為主要目標(biāo)。在地球附近的宇宙空間，太陽能具有能流密度大、連續(xù)穩(wěn)定、不占用耕地等優(yōu)點(diǎn)，通過控制微波束空間太陽能電站可向任何一個(gè)地點(diǎn)供電，它比地面光伏電站更具開發(fā)價(jià)值。目前許多發(fā)達(dá)國家通過大量論證[10～12]，已將它作為解決未來能源需求的主要發(fā)展方向。根據(jù)我國的特點(diǎn)，作者認(rèn)為，空間太陽能電站也應(yīng)是我國發(fā)展的主要方向。
    2 我國建立空間電站相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)分析
    2.1 無線電能傳輸技術(shù)（WPT）基礎(chǔ)
    作為空間太陽能發(fā)電的主要關(guān)鍵技術(shù)，WPT（Wireless Power Transmission)在能量傳輸方面起重要作用。通過WPT可將太陽能轉(zhuǎn)換成的電能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為微波集束能或激光能，并根據(jù)需要將束向控制在所需電能的地區(qū)，在當(dāng)?shù)卦偻ㄟ^微波或激光接受裝置進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電能，輸入電網(wǎng)或直接滿足不同用戶需要。