太阳能在宇宙中的应用.ppt

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宇宙中的太阳能发电梦想 电气学院 2012.11.1 太阳能太空发电概况 宇宙发电卫星 太空电䌫发电 结论 太阳能太空发电概况 太阳能发电有一个无法解决的问题,那就是一天平均的日照时间只有8小时。但在太空中的阳光终年照射,如果能将太空中的太阳能导向地面,难道不是大力推进了太阳能的使用效率了吗? 太空发电的设想首次出现于1941年,由科幻小说家伊萨克·艾西莫夫在短篇小说《理性》(Reason)中引入这个构想,之后被美国航天工程师彼得·格拉泽作为科学概念提出。 直到2009年,加州的新兴企业Solaren公司启动宇宙太阳能方案,这一概念才真正为能源业界重视。Solaren与太平洋燃气电力公司签订购买未来太空发电项目200MW电力的合约。如果计划成功,这将是第一次落实太空太阳能发电计划。 2011年,国际宇航科学院发表的一篇报告指出,世界各国科学家相信太空太阳能可以成为满足世界能源需求的富有成本效益的方法。该报告的结论是,采集太阳能并返照地球的技术的可能性将在十年内出现。 如今太空发电又再一次受到各方关注,在2012年2月举行的美国能源部主办的第三届能源先进研究计划署(ARPA-E)能源创新峰会上,太空发电被号称是一个有可能在未来实现的突破性发展的技术。 宇宙发电卫星 2009年,加州的Solaren公司推出了宇宙卫星发电项目,基本工作原理就如2007年美国政府报告所勾勒的那样,这构想是发射一组太阳能发电绕地卫星,透过卫星,电力将会转化成适用于穿透地球大气层的传输短波,频率约在2.45或5.8 GHz左右,由地面基站接收。短波束继而转化成可用电力,然后通过现有的传输线路送达客户。 世界辐射中心估计在太空采集的太阳能比地球表面采集量多144%。美国国家安全空间办公室的2007年报告也估算到一公里长的空间PV太阳能电板每年能够聚集“相当于如今地球上所有已知可采常规石油储量蕴含的能量”。 太空电䌫发电 另一个太空发电的设想无需绕地卫星,但仍然需要使用系缆气球样装置在远离地表的高空采集太阳能。2010年由一组志愿工程师和科学家建立的StratoSolar拥有一项创新的PV发电风筝系统专利。他们提出将装有PV太阳能板阵列的刚性浮力平台像风筝一样永久固定在高20km的平流层。PV发电风筝会采集阳光,然后通过连接风筝的高压缆线传输到地面基站再分配到电网中去。 尽管成本会高于地面PV设施,StratoSolar确信将电缆PV太阳能板放入终年重云密布的平流层上发电十分有优势,云层之上将能够更大规模地利用太阳能。这也可暂时应用于偏远地区或没有可供大型PV阵列安装地面的地区。 结论 在太空中发电,在地球上使用,人类早就有这种想法,却从未尝试过,主要原因是成本过于昂贵。但太阳能发电卫星几乎能无间断发电,地面安装的PV系统只能用四分之一的时间发电,加上在多云天和夜间就毫无作用。 据2007年美国政府报告称,“为了开发太空太阳能必须达成的任何国际法律和政策协议都很复杂,需要耗费大量时间。” 利用卫星在太空中收集太阳能传送到地球上的模拟图 巨大的太阳能板 太阳能卫星夜以继日地收集太阳能 利用卫星从太空中收集太阳能以满足人类用电需求 “ 很明显,从太空中收集来的太阳能将在21世纪满足全球能源需求方面发挥极为重要的作用,”总部设在巴黎的国际宇航科学院的科研小组表示。 该科研小组称,他们的方法更经济有效,基于当前的实验室技术条件,该设想在未来10年到20年之内可实现技术上的可行性。不过,他们也承认要想从中获得经济效益则需要更长时间。 中国太阳能电池现状 中国对太阳能电池的研究开发工作高度重视,早在七五期间非晶硅半导体的研究工作已经列入国家重大课题;八五和九五期间,中国把研究开发的重点放在大面积太阳能电池等方面。2003年10月,国家发改委、科技部制定出未来5年太阳能资源开发计划,发改委“光明工程”将筹资100亿元用于推进太阳能发电技术的应用,计划到2015年全国太阳能发电系统总装机容量达到300兆瓦。中国已成为全球光伏产品最大制造国,中国即将出台的《新能源振兴规划》,中国光伏发电的装机容量规划为2020年达到20GW,是原来《可再生能源中长期规划》中1.8GW的10多倍。 多晶硅太阳能电池 据专家预测,目前中国光伏市场需求量为每年5MW,2001~2010年,年需求量将达10MW,从2011年开始,中国光伏市场年需求量将大于20MW。   目前国内太阳能硅生产企业主要有洛阳单晶硅厂、河北宁晋单晶硅基地和四川峨眉半导体材料厂等厂商,其中河北宁晋单晶硅基地是世界最大的太阳能单晶硅生产基地,占世界太阳能单晶硅市场份额的25%左右。 在太阳能电池材料下游市场,目前国内生产太阳能电池的企业主要有宏威集

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