更全的杂志信息网

空间太阳能电站发展历程回顾与前景展望①

更新时间:2009-03-28

0 引言

能源与环境是国际社会广泛关注的两大问题,在当前建设美丽中国的新时代,它们同样是国内社会极为关注的两大问题。能源的生产和消费结构对环境问题产生着显著影响,可以说解决好能源问题是件一举多得的事。

自Glaser P[1]提出利用卫星进行发电的思路以来,空间太阳能电站(Solar Power Satellite,SPS)已被视为解决能源问题的有效途径之一。空间太阳能电站首先通过在轨光伏发电产生电能,然后在空间将电能转化为微波能量,并将其发送到地面,最后在地面进行接收和再次转换,从而获得大容量电能。在20世纪70年代和90年代,国际上分别发生了几次能源危机,美国都资助了空间太阳能电站研究项目[2]。在全面建设现代化强国的伟大进程中,国内的科学家和工程师也加入了空间太阳能电站研究的行列,共同推进航天器强国建设事业。

本文首先介绍空间太阳能电站的国际发展历程,然后介绍国内的空间太阳能电站发展历程,并综述了关键技术的发展现状,重点阐述了微波能量传输技术的国内外发展现状。最后,文中展望了空间太阳能电站的发展前景。

1 国际发展历程

空间太阳能电站可视为微波能量传输技术的典型应用。在19世纪末期, Tesla N提出了无线能量传输的概念;而在1964年, Brown W C结合无人机应用发展出了微波能量传输(Microwave Power Transmission-MPT)技术[3]。1968年, Glaser P在Science发表文章,详细论述了发展空间太阳能电站的必要性、可行性,并提出了空间太阳能电站的设计思想[1]。自此,微波能量传输技术和空间太阳能电站高度结合起来了。

美国是最早启动空间太阳能电站研究的国家,其空间太阳能电站发展历程与国际能源局势紧密相关。1973年和1979年,国际上爆发了两次严重的能源危机,美国能源部在NASA支持下牵头组织了空间太阳能电站项目研究,提出了第一个有工程参考意义的空间太阳能电站方案-“1979基准系统”。1990年,国际上再次爆发石油危机,NASA分别于1995年和1999年开展了“Fresh Look Study”和“SSP Exploratory Research & technology (SERT)”项目研究,分别提出了太阳塔、集成对称聚光SPS等系统方案,而且制定了空间太阳能电站发展路线图。进入21世纪以来,尤其是2004年调整民用航天发展策略以后,美国在空间太阳能电站发展上显得动力不足,目前主要的研究力量是几个技术咨询公司。近年来,美国在这一领域突出的贡献是提出了任意口径相控阵空间太阳能电站(ALPHA-SPS)方案,如图1所示[4]。该方案因其构型复杂多变的聚光系统备受瞩目,其核心是扩展性极强的基于三明治结构的微波能量发射相控阵。

近日,云南省2018年第7期政府债券发行完成,标志着云南省2018年地方债券发行工作圆满结束。富滇银行作为省政府债券承销团唯一的省属地方银行,在兼顾监管指标要求的同时,不断加大政府债券承销力度。2018年,富滇银行在省政府债券承销工作中累计投标金额44亿元,较上年度增加28.8亿元,增长189%;累计中标金额20.3亿元,较上年增加9.1亿元,增长81%。

日本是开展空间太阳能电站研究最具持续性的国家,其空间太阳能电站发展主要受本国能源资源限制和生态环境问题的驱动。日本自1980年代开始投入空间太阳能电站研究,到21世纪初,已经先后提出了2001基准模型、2002基准模型和2003基准模型,但特点不甚明显。2006年,绳系式空间太阳能电站方案的提出,使日本在该领域实现了重大跨越,该系统如图2所示[5]。一方面,它发挥了三明治结构的应用潜力,充分体现了分布式设计的先进思想;另一方面,它容忍光照条件变化,从而摆脱了对巨型光学系统的依赖,体现出较强的工程可实现性。日本投入空间太阳能电站领域的研究力量很大,涉及政府机构、航天工业部门、商业公司、大学等。近年来,空间太阳能电站的发展路线图、技术创新和攻关等也主要围绕绳系式空间太阳能电站方案展开。

改进的中点钳位型三电平逆变器非连续脉宽调制策略//姜卫东,李来保,王金平,翟飞,李劲松//(24):127

  

图1 SPS-ALPHA概念构型图

 

Fig.1 Configuration of SPS-ALPHA concept

  

图2 绳系式SPS概念构型图

 

Fig.2 Configuration of tethered-SPS concept

在世界其他国家和地区,空间太阳能电站也得到一定程度的发展。在20世纪末,欧洲曾提出了帆塔空间太阳能电站方案;2003年,ESA启动了新的空间太阳能电站项目,主要采用与地面太阳能电站对比的方式进行了可行性论证。俄罗斯专家曾提出过一种浮空器中继传输的空间太阳能电站[6]。这些成果都丰富了空间太阳能电站领域的研究,推动了其发展历程。

实际上,空间太阳能电站也一直是重要的国际交流和合作的主题之一。目前,国际上开展联合研究的平台包括国际宇航科学院(IAA)、国际宇航联合会(IAF)、国际无线电科学联合会(URSI)等,主要以学术交流为主。此外,国际间的技术项目合作也不断开展起来,如美国和日本在微波能量传输系统验证方面的合作。

经国家科技部批准,由中国煤炭工业协会主办、中国煤炭加工利用协会承办的“2012'中国国际煤炭加工利用及煤化工展览会”,于6月18日上午10点在北京全国农业展览馆举行了隆重的开幕仪式。

老砍头带了两名高手去找越秀。这两名高手,分别叫狗皮道人和五趾上人。狗皮道人喜欢吃狗肉,杀一条狗,就把皮剥下来披在身上,一年到头都这样。五趾上人两只脚共有五个脚趾头,就这五个脚趾头,踢死上百名江湖豪客。

2 国内发展历程

1996年,有学者将空间太阳能电站的概念介绍到国内。随后,航天科技工作者就开始论证国内发展空间太阳能电站的必要性和可行性[7]。2008年,国防科工局支持了“我国空间太阳能电站概念和发展思路研究”项目,并在“十二五”、“十三五”连续资助了相关项目研究。2010年,中国科学院也启动了学部咨询评议项目“空间太阳能电站技术发展预测和对策研究”,由王希季、闵桂荣等七位院士牵头开展[8]。此外,中国航天科技集团公司(CASC)、中国工程物理研究院等大型研究机构自主开展了相关研究工作。2013年,中国空间技术研究院西安分院杨士中院士和西安电子科技大学段宝岩院士联合建议国内开展空间太阳能电站关键技术研究,掀起了空间太阳能电站新的发展高潮。中国空间技术研究院、西安电子科技大学、重庆大学、四川大学等都积极投入空间太阳能电站系统和关键技术研究。

中国空间技术研究院提出了多旋转关节空间太阳能电站(MR-SPS)方案,如图3所示。该方案采用模块化太阳电池阵结合分布式导电旋转关节的方式,较好地缓解了大功率导电关节对空间太阳能电站方案设计的制约[9]。该方案既摆脱了对聚光系统的依赖,又能通过电池阵旋转定向对日以保证发电效率,克服了ALPHA-SPS和绳系式SPS各自的缺点。

  

图3 多旋转关节SPS概念构型图

 

Fig.3 Configuration of multi-rotary joints SPS concept

2014年,西安电子科技大学提出了球形薄膜能量收集阵空间太阳能电站(SPS-OMEGA)方案,采用球形聚光器将太阳光汇聚到柱面排列的电池阵上,与ALPHA-SPS相比,提升了聚光系统的功率质量比和功率面积比,并且聚光器的构型无需动态调整[10]。此外,中国空间技术研究院西安分院、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等也提出了各具特色的空间太阳能电站方案[11-12]

国内围绕空间太阳能电站也开展了丰富的学术交流活动。2006年,中国航天科技集团公司组织了“空间太阳能电站发展必要性及概念研究”的研讨。2010年和2017年,中国空间技术研究院分别组织召开两次空间太阳能电站发展技术研讨会。2014年,“空间太阳能电站发展的机遇与挑战”香山科学会议召开,国内相关领域的专家共同研讨空间太阳能电站的重大科学问题和发展建议。中国学者和专家也积极参与国际交流,在国际宇航联大会(IAC)、空间太阳能电站国际研讨会等平台上都留下中国学者的风采。俄罗斯、法国、日本等国的研究机构也多次与国内相关机构多次互访交流。

经过国内研究团队的长期联合论证,形成了国内空间太阳能电站发展路线图,可概括为两大步、三小步。两大步分别是到2030年前后建设MW级空间天阳能电站试验系统,到2050年前后建设GW级商业空间太阳能电站;三小步是在2030年前又分三个阶段开展不同关键技术的实验验证。

3 关键技术发展现状

空间太阳能电站系统庞大,涉及学科门类众多,从工程角度出发已经梳理了多项关键技术,包括大型运载技术、太阳能发电技术、微波能量传输技术、热控技术等。王希季院士在2014年香山科学大会上总结的“聚、传、建”三项关键技术尤为精炼和重要。经过多年发展,国内外研究者已逐渐达成共识,微波能量传输技术是空间太阳能电站最为核心的关键技术,国内在该方向的研究也逐步深入,并取得一些实质性成果。本文均围绕微波能量传输技术展开。

3.1 微波能量传输系统设计

微波能量系统设计的内涵包括系统工作体制、能量收发口径和收发阵列规划等。系统工作体制针对微波能量传输整体效率的提升,根据不同功率源或不同天线的特性来配置和集成系统,从而确定系统工作模式。目前,可将空间太阳能电站的工作体制分为集总式和分布式两大类,前者往往选用更高功率的微波源、更大口径的天线单元,而后者往往选用小功率的微波源。2015年3月,日本三菱重工和三菱电气演示的两套MPT系统是这两种体制的典型代表。国内的四川大学首先开展了基于磁控管功率源的微波能量传输技术研究。中国空间技术研究院西安分院提出的固态相控阵体制微波能量传输技术,则较好地支撑了MR-SPS和SPS-OMEGA系统[13]。重庆大学和中国空间技术研究院西安分院正联合开展微波能量垂直传输模式的演示验证。

从国防安全到全球视野:二战后美国外语教育政策的演变路径及启示 ………………………… 罗 辉(2.54)

西安分院是国内开展最早、规模最大的网状展开天线研究的单位,代表着国内大型可展开天线的最高研制水平,目前承担着国内所有的大型可展开天线任务。针对空间大型可展开天线,西安分院研究了各种类型的空间天线形式,并实现了多副环形展开天线、伞状展开天线及构架式展开天线的在轨成功应用。其中,在轨成功应用的10 m级环形天线代表着国内在大型可展开空间天线领域已达到世界先进水平,针对后续更大尺寸、更高性能、更新型天线的研制,目前进展顺利。

收发阵列规划主要指将km级口径的能量收发阵列逐级分解,形成高效合理的建造方案。发射阵列主要考虑空间展开和拼接、相位控制要求、口面场分布等因素,而整流阵列主要考虑功率密度分布、整流电路动态范围、直流功率合成效率等因素。这项研究已经具备较强的工程设计的特点,因此在当前发展阶段,相关研究开展得并不深入。

海拔较低的残山,地势陡峭程度不一,山体内水系不发育,多为短小的一级水系,且切割较浅,一般在100m以内,除了突发性洪水,几乎无地表径流,沟底多为来源多样的风成物。山脚下多为风成砂,覆盖较厚,从1m到数十米不等。从山脚到山顶覆盖物逐渐变薄,接近山顶处覆盖层基本都在0~30cm之间,疏松盖层以基岩风化残积物、风成砂、风成黄土为主,间夹有3~6cm的钙质沉淀层,覆盖层以下均为基岩的碎屑。

3.2 空间巨型天线阵列技术

随着微电子技术的发展,传统Si和GaAs半导体器件性能,特别是输出功率和效率已接近其材料本身决定的理论极限。而以SiC和GaN为代表的第III代宽禁带半导体材料,由于具有宽带隙、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等突出优点,把固态功放的发展推向了一个新的高度,成为制造高功率/高效率电子器件、高温器件和抗辐射器件最重要的半导体材料,也使得基于GaN材料的高电子迁移率晶体管(HEMT)具有输出功率密度大、效率高、工作电压高、工作结温高、抗辐照特性好等优点,这些优点使得应用GaN器件的星载固态功率放大器整机效率得到了很大提高,且整机体积明显小于行波管功率放大器,在空间太阳能电站应用上体现出了独特的优势。

2)6—7月苹果膨壮果肥施用不科学。主要表现在:①氮肥施用过量,追施或冲施氮过多,钾肥和中微量元素肥太少;②树体负载过量,肥料施用不足,花芽分化和果实膨大争夺养分,造成果实因营养不足而发黄不上色。

微波传输天线阵的孔径在设计上可以不受限制。一种典型的传输天线阵尺寸的直径为1 km,天线发射频率为5.8 GHz,与之对应的地面整流天线尺寸约为4 km。受航天器上行运载包络的限制,实现1 km尺寸的巨型空间天线系统仅可采用在轨建造组装方式实现。针对在轨组装建造的巨型天线系统,美国提出利用航天飞机进行分扇模块在轨组装式100 m天线方案。同时,美国还在研究其他的基于航天飞机组装的大型天线阵天线,利用大量小口径天线阵面组成大型等效天线[15]。通过这种空间组装的方式,避免研制独立单元的超大型天线结构带来的运载和卫星平台无法满足的问题。美国在轨组装大型阵列天线见图4。

回顾并展望国际上空间太阳能电站的发展,如果以微波能量传输技术的产生作为开端,可将这一进程大致分为三个阶段:首先是初步发展阶段(1960年~2006年),完成了空间太阳能电站概念的提出,进行了关键技术的梳理和研究;其次是深入发展阶段(2006年~2040年),将提出可商业运行的空间太阳能电站设计和建设方案,并突破主要关键技术;最后是应用发展阶段(2040年~)空间太阳能电站实现发电。第一阶段结束、第二阶段开始的标志是2006年URSI发布《URSI White Paper on Solar Power Satellite (SPS) Systems》;第二阶段结束、第三阶段开始的标志可设定为有工程意义的空间太阳能电站在轨演示验证的开展。

  

图4 美国在轨组装大型阵列天线

 

Fig.4 Assemble antenna array in orbit(NASA)

面向多种应用,国内各研究机构同时开展了在轨组装巨型天线技术的研究。国内进行空间极大型天线的研究机构及型号任务承担机构主要为中国空间技术研究院西安分院。

能量收发口径设计主要针对整流阵列对微波能量波束的收集效率提升,在工作频率、传输距离、运载能力、光伏发电能力、建造成本约束下,优化发射天线和整流表面的口径尺寸。这项工作已经具备较好的理论基础,当前的研究重点是在巨型阵列和不同锥削条件下准确估计波束收集效率。

针对在轨组装的巨型天线系统,西安分院基于研制空间大型天线的型号经验,利用在大型空间天线研究过程中所突破的多柔体动力学、高可靠空间机构设计、高精度天线型面设计、巨型空间天线结构在轨测量技术、巨型空间天线结构一体化控制技术、巨型空间机构地面试验技术等,提出了巨型在轨拼装面天线方案。同时,西安分院根据在轨拼装天线方案研制了天线样机,开展了模块单元模拟零重力展开试验,测试了模块单元的展开模态与冲击。同时,通过3个模块单元的模拟在轨组装试验,验证了所研制的快速拼装结构方案的可行性,为在轨建造巨型面天线提供基础。

3.3 高效微波功率源技术

星载固放作为星载微波有源技术的标志产品,是一款技术含量高、价值高、所用技术复杂且综合性强的产品,国外主要宇航公司和星载微波产品供应商都将此类产品和技术作为其发展核心,并加以保护。前期,国内星载固放基本上依赖于进口,使得国内卫星研制周期受制于人。近年来,随着国内半导体技术的迅速发展,尤其是国产砷化镓、氮化镓器件的日益成熟[16],使得国内星载固态功率放大器逐步实现了国产化替代。西安分院基于国产GaN微波功率器件,通过开发高效率EPC电源技术、功率器件波形赋形高效电路技术以及高效率功率合成技术,使得国产固态功率放大器提高了一个新台阶。表1给出了西安分院研制的C频段国产固放和国产行放的指标对比。从表1中可看出,国产固放整机效率已接近国产行放,且整机质量不到行放质量的1/2。基于国产化器件,开展星载固态功率放大器设计,实现星用固放的自主保障,是推动国内空间事业快速发展的重要保障条件。西安分院研制的C频段固放见图5。

空间太阳能电站要求微波放大器具有连续波、高效率、点频、大规模、长寿命等特点。行波管功率放大器(TWTA)整机效率明显高于固态功率放大器(SSPA),因此非常适用于空间太阳能电站的使用。然而,TWTA缺点在于非线性差,对输出信号会产生失真,且整机体积与质量较大。固态功率放大器(简称固放)的特点是线性度好、增益动态范围大、体积小、可靠性高,满足空间太阳能电站对于微波功率源大规模、长寿命的设计要求,但在星上常用的固放中核心器件为GaAs器件,其输出功率和输出效率都受限,特别是部件的输出效率,与行放的输出效率相比存在很大差距。

为确保点对点的能量传输,在MPT研究的早期,通常选择大型抛物面天线,随着MPT研究的深入发展,为了精确快速控制微波波束方向,越来越倾向于使用相控阵天线。针对MPT的相控阵天线研究,各发达国家开展了众多研究及试验。2012年,日本JAXA与东京大学合作,针对未来低轨小卫星空间太阳能微波能量传输实验,研制了微波发射天线阵列[14],根据太阳能转换效率和阵列面积,设计阵列尺寸和微波输出功率,天线阵列尺寸为0.632 m×0.632 m,总输出功率160 W。该阵列分为三层结构:第一层为辐射天线单元;第二层为平面电路;第三层为散热层,阵列总厚度为57 mm。在实验中,将整个阵列一分为二,在不同的位置条件下进行了测试,模拟了空间应用阵列拼接不理想、各部分之间存在分离缝隙等各种情况。

在临床思维能力、操作能力、团队协作能力方面,SBMEPBL组的赞成比例明显高于PBL组(P<0.05);在提高自学能力、学习兴趣方面,SBME-PBL组和PBL组两组的赞成比例差异无统计学意义(P>0.05)。详见表3。

在国际市场上,空间星用固态功率放大器的主要供货商有ALCATEL公司、NTS公司、Astrium公司、TESAT公司等,这几家在星用固放方面有较强的设计、集成和测试能力,有多年星载固态功率部件的研制经验。近年来,国外各宇航公司也在逐步将III代宽禁带半导体器件应用于航天,CREE公司于2001年8月已将GaN HEMT器件与相关的外延材料用航天飞机运载到空间站,并安置在空间站的舱外,进行轨道运行试验,以便现实地评估器件的可靠性和抗辐照能力,CREE公司于2006年成为了第一家出售宽禁带半导体GaN HEMT商业级器件的公司。在器件应用和整机研制方面, Linear Space Technology公司在2010年,应用Eudyna公司的高效率GaN功率管研制的UHF频段高线性大功率固放。欧洲Astrium公司在2006年应用GaN功率管研制了L频段120 W固放。2014年,日本Mitsubishi Electric公司应用GaN功率器件完成了C频段70W固放的研制,并已飞行应用。

空间微波功率部件的主要功能是进行通道功率信号放大,将小功率信号放大至所需要的大功率,将有用信号通过发射天线对外发射,具有多种遥控遥测功能及保护功能。该类产品广泛用于军/民用通信卫星、导航卫星、中继卫星、遥感卫星高速数传系统、各类微波遥感器、相控阵天线等系统中,是星载系统中的一类关键设备。根据实现功率放大的核心器件不同,可分为行波管放大器(TWTA)和固态功率放大器(SSPA)。

 

表1 西安分院研制的国产固放和国产行放指标对比

 

Table 1 Parameter comparison between solid-state power amplifier and TWTA by CAST(Xi'an)

  

项目国产固放国产行放中心频率/GHzC频段C频段输入功率/dBm-40^-10-39.5^-9.5输出功率/W≥80(49 dBm)≥80(49 dBm)饱和效率/%≥47≥53产品重量/kg≤1.5≤3.5(不含高压电缆)

  

图5 西安分院研制的C频段固态功率放大器

 

Fig.5 C-band solid-state power amplifier produced by CAST(Xi'an)

3.4 微波整流表面技术

微波整流表面技术是微波能量传输系统特有的关键技术,用于将微波能量波束接收下来并完成RF-DC能量的转换。为完成这些功能,Brown最早提出了整流天线(rectenna)的概念,并于1964年研制、验证了整流天线技术。在1994~2003年间,美国T&A大学的Chang Kai教授等对双极化、圆极化整流天线进行了研究,其中新型的双菱形环结构的圆极化高增益高效率的整流天线在5.8 GHz时转换效率高达80%[17]。2004年,科罗拉多大学研制出一款印制在柔性材质上、可同时工作于2.45 GHz和5.8 GHz两个频段的圆极化整流天线。日本京都大学在2011年研制了的相控阵微波能量传输系统工作频率5.8 GHz,整流天线阵列由256个整流天线单元构成,各整流天线单元在1 mW输入功率时,整流效率超过50%,在整流天线阵列上放置了频率选择表面(FSS)用来抑制高次谐波的辐射,并针对阵列进行了阻抗的优化设计。

国内方面,主要开展研究的单位包括四川大学、中科院电工研究所、电子科技大学、浙江大学、上海大学等单位。四川大学的研究团队主要从整流电路的改进方面研究提高整流效率,采用耦合带阻滤波器和F类负载,在5.8 GHz输入功率20 dBm情况下,实现了 61%的整流效率[18]。上海大学研究团队已经设计研制了S/C/Ka频段等微波毫米波整流天线,并开展了小规模整流天线组阵工作。为开展MPT演示验证,西安分院也研制了S频段2.4 m×2.4 m的微带整流天线。西安分院和浙江大学团队研究了基于人工微波表面的整流天线技术,通过基于亚波长结构的周期表面抑制电磁波的反射和散射,提高吸收效率[19]

为了提高整流效率,应不断提升接收单元和整流电路的集成度,天线的特性已经越来越不明显。因此,整流天线这一概念已显得不太适用,结合人工微波表面的应用,提出了整流表面的概念。人工微波表面相对于传统整流天线,不仅可提升能量收集效率,还可在较大的入射角度范围内保持高效率。基于亚波长结构的能量接收原理和加载整流电路后的等效模型,设计了带有开槽和切角的正方形左旋圆极化亚波长谐振结构模型,并将单元按周期排列构成16×16的能量接收表面,如图6所示。在5.8 GHz频率处,无线能量接收表面仿真的接收效率接近100%,单路整流电路在输入功率为16 dBm时的最高转换效率为79%,整个表面的整流效率达到57.7%[14]

  

(a)接收表面

  

(b)整流阵列

 

图6 微波能量整流表面

 

Fig.6 Microwave power rectifying surface

在空间太阳能电站的整个整流表面阵列上,能量密度是不均匀的,而且整流器件表现出的特性也是不一致的,为了适应微波能量传输系统的这一突出特点,提出了非均匀序微波整流表面的概念。非均匀序微波整流表面的研究以电磁超表面理论和多界面匹配理论为基础[20],在非均匀电磁边界约束下,结合集总加载模型开展,是微波能量传输领域的新概念和新理论。

将2018年2月—2018年6月期间在本院治疗的严重多发伤患者102例设为研究对象,其中男59例,女43例,年龄在22岁至71岁之间,平均年龄为(52.17±5.34)岁。

4 结束语

微波能量传输技术是空间太阳能电站最为核心的关键技术。本文围绕这一关键技术,介绍了MPT系统设计、空间巨型天线阵列、高效微波功率源技和波整流技术的国内外发展现状。

因而,总体而言,教师专业身份的形成,主要受教师价值观、与学校相关他人的关系、所教学科和国家政策的影响。

空间太阳能电站一旦进入工程阶段,必然成为国际社会瞩目的焦点,也必将成为世界航天事业发展的里程碑。目前,在空间巨型结构行为特性、电磁波对生态圈长期效应、能量转换器件及相关材料等方面存在重要科学问题有待解决,在重型运载和多次发射、空间大功率阵列建造和热控、高效能量转换等方面,存在重要技术问题需要突破。在今后一段时间,科学问题的研究、关键技术的突破和系统的验证将并行开展。

三明治结构充分体现了分布式系统的设计思想,尽量缩短了能量传播路径,是空间太阳能电站发展历程中的先进概念,目前其最大的问题是散热性能差。但光伏发电效率、微波功率源效率的显著提升是空间太阳能电站发展的内在要求。随着这一进程的推进,限制三明治结构的瓶颈问题将得到缓解,三明治结构也将在未来空间太阳能电站发展中发挥更重要作用。同时,以MR-SPS为代表的概念方案也将在系统可靠性、能量管理和分配的效率等方面得到显著优化。

尽管世界各国发展空间太阳能电站的内在驱动不同,但能源危机、强国战略将成为这项事业发展的重要机遇。同时,鉴于空间太阳能电站商业运行的前期投入和建设难度巨大,以及国际舆论对空间大功率系统较为敏感,开展国际合作是发展空间太阳能电站的重要途径。

参考文献

[1] Glaser P E.Power from the sun:its future[J].Science,1968,162(3856):867-886.

[2] International Union of Radio Science.URSI white paper on solar power satellite (SPS) systems[R].Brussels:URSI,2006.

[3] Brown W C,Eves E E.Beamed microwave power transmission and its application to space[J].IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques,1992,40(6):1239-1250.

[4] Mankins J C.SPS-ALPHA:the first practical solar power satellite via arbitrarily large phased array[R].NASA Innovation Advanced Concepts Program NIAC Phase 1 Final Report,15,Sept.,2012.

[5] Sasaki S,Tanaka K,Higucji K,et al.A new concept of solar power satellite:tethered-SPS[J].Acta Astronautica,2006,60:153-165.

[6] 王立, 侯欣宾.空间太阳能电站的关键技术及发展建议[J].航天器环境工程,2014,31(4):343-350.

[7] 李国欣,徐传继.我国发展空间太阳能电站的必要性和相关技术基础分析[J].太阳能学报,1998,19(4):444-448.

[8] 侯欣宾,王立.空间太阳能电站技术发展现状及展望[J].中国航天,2015(2):12-15.

[9] 侯欣宾,王立,张兴华,等.多旋转关节空间太阳能电站概念方案设计[J].宇航学报,2015,36(11):1332-1338.

[10] 杨阳,段宝岩,黄进,等.OMEGA 型空间太阳能电站聚光系统设计[J].中国空间科学技术,2014,34(5):18-23.

[11] Dong S W,Yu H X ,Dong Y Z,et al.A new solar power satellite system faced to engineering:concentric disc[C]//Proc.IEEE Wireless Power Transfer Conference,Perugia,Italy,May 15-16,2013:63-65.

[12] 闫勇,金光.空间太阳能电站发展及研究[J].中国光学,2013,6(2):129-135.

[13] 董亚洲,董士伟,王颖,等.空间太阳能电站微波能量传输验证方案设计[J].中国空间科学技术,2017,37(3):11-18.

[14] Tanaka K,Kenichiro M,Takahashi M,et al.Development of bread board model for microwave power transmission experiment from space to ground using small scientific satellite[C]//Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission:Technologies,Systems,and Applications.IEEE,2012:191-194.

[15] Allen C L.Automated assembly of large space structures using an expert system executive[C]//6th Annual Workshop on Space Operations Applications and Research (SOAR 1992),Vol.2,1993:43-53.

[16] Hao Yue,Yang Ling,Ma Xiaohua,et al.High-performance microwave gate-recessed AlGaN/AlN/GaN MOS-HEMT With 73% power-added efficiency[J].Electron Device Letters,2011,32(5):626-628.

[17] McSpadden J,Fan L,Chang K.Design and experiments of a high-conversion-efficiency 5.8 GHz rectenna[J].IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques,1998,46(12):2053-2060.

[18] Liu C J,Tan F F,Zhang H X,et al.A novel single-diode microwave rectifier with a series band-stop structure[J].IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques,2017,65(2):600-606.

[19] Wang R,Ye D X,Dong S W,et.al.Optimal matched rectifying surface for space solar power satellite applications[J].IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques,2014,62(4):1080-1089.

[20] 董士伟,王颖,董亚洲,等.多界面匹配高效微波整流天线设计方法[J].南京信息工程大学学报,2017,9(1):87-91.

 
李军,董士伟,李洋,王颖,陈伟伟
《空间电子技术》 2018年第02期
《空间电子技术》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息