http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-09-03
定军 北京报道
谈起雄心勃勃的空间太阳能电站计划，今年90岁的中科院院士王希季精神抖擞。
“发展空间电站可以促进国际合作，谁引领清洁的可再生能源的开发利用，引领航天事业，谁就可能引领全球。”8月28日，王希季在第四届中国能源环境高峰论坛上表示。
空间电站计划，是指在太空中建立太阳能发电站，然后通过微波或者激光等形式传输到地面，地面接收空间发射来的能输，转换成为电能以供地面使用。该计划最早在1968年由美国Peter Glaser博士提出，全称是空间太阳能电站。
由于太空的太阳辐射每平方米可以达到1353瓦，是地面的5倍以上，在地球同步轨道，99%的时间可以接受太阳能辐射。如果在地球同步轨道上部署宽度为1000米的太阳能电池阵环带，以转换效率100%计算，从理论上说，其1年接受的太阳能辐射，可以为地球可知开采石油储能的能量总和。
目前美国、日本、欧洲、俄罗斯等都提出了自己的国际空间太阳能电站的构想，预计投资数百亿美元，建立100万千瓦的商业性装机电站，在2030-2040年投入使用。目前中国暂时还没有起步。
为此，由王希季为代表的中国科学院学部咨询评议项目——《空间太阳能电站技术发展预测和对策研究》8月份结题完成，该项目由多名中科院和工程院院士完成。该项目建议国家发改委尽快抓太空电站的论证和顶层设计，以明确发展目标和指导思想，提出发展路线图和工程初始方案论证。
在此基础上，在2020年前深化发展路线图深入方案论证，提出关键技术和先期必须创造的条件，进一步深化发展路线，并逐步开展攻克关键技术和创造条件的工作。
第三步，2030年进行并完成整个空间站的研制，在轨实验和验证工作。最后在2040年建成商业性的太阳能空间电站。
“太空电站计划将培植新产业”
中科院院士王希季认为，太空电站将从根本上改变人类利用和获取能源的方式，将会带来新能源、新材料、光电、电力技术等多个科学技术领域的重大创新，可能会引发一场新的技术革命。
据记者了解，目前航天技术已经被列入到国家新兴战略产业领域，建立太空太阳能电站，属于高端航天技术的一部分，由于涉及的部门众多，推进此项目将带动多个产业的兴起和技术革新。
“大规模开发利用空间太阳能，将极大地提高经济发展速度和质量，可能会引起经济基础的飞跃，而导致新的技术革命，甚至产业革命。”王希季说。
目前中国的地面太阳能电站发展迅速，2010年中国太阳能光伏发电容量为80万千瓦，太阳能热水器面积有1.68亿平方米。国家“十二五”规划提出，2015年太阳能光伏发电容量要达到1000万千瓦，2020年达到2000万千瓦。
不过，由于地面太阳能的实际接受的辐射只有太空的1/5，加上经常因为天气因素导致无法接受太阳能，因此地面太阳能电站的实际效果大打折扣。相比而言，太空电站99%的时间可以稳定接受太阳能辐射，而且接受的辐射是地面的5倍以上。
中国空间技术研究院副院长李明指出，近期墨西哥湾漏油以及日本核电站发生重大事故，加剧了人们对传统能源的担心。而水电和风电都存在不稳定的特点，相比之下，太阳能才是人类最可信赖的能源方式。
目前国家发改委系统对于空间太阳能电站的情况并不是很了解。国家能源局的一位人士对记者回应称，“这的确是个新东西，需要好好了解和研究。”
商业和技术可行性存疑
李明认为，目前中国航天技术经过50多年的发展，取得了巨大进步，已经为空间太阳能电站的发展提供了较高的技术基础。
“我国已成功地发射了100多颗卫星和7艘飞船。未来十年左右将要建设70吨级的空间站设施，这为空间太阳能电站带来机遇。”李明说。
不过，过去40年以来，太空电站计划在其他国家并无实质性的进展，主要是发射技术难以突破。比如一个5GW(5百万千瓦)的空间太阳能供电站的质量(按照1979年参考，需要3-5万吨)，即相当于人类50多年来发射的所有航天器的(6000多颗)的总和。
此外，1个GW的空间太阳能电站，按照30年寿命设计，总发电量为2400亿千瓦时，但是以目前的造价看，需要2600亿人民币。即使按照每度电(千瓦时)为1元计算，仍入不敷出。
不过，建设空间太阳能电站的意义不能仅仅按照上述成本来测算。两院院士闵桂荣和中国科学院院士王希季认为，开发利用轨道空间站的太阳能资源，关键在于实现了能源技术的新突破。
比如能源传输从有线变成无线，能源从过去的海洋和地下变成了以空中为主。同时能源的主要来源是以太阳能为主。发展上述工程，可以带动交通、材料、动力、电子、微波、激光、机器人、防腐等技术的革新和突破。
此外，中国可以有自己的独特路径。比如中国可以集中力量发展重型运载火箭，以提高空间运输能力，跨步宜一步到位，不宜分步跨越。
目前，中国每年发射的卫星重量加起来也才100吨的水平。而发射1个百万千瓦的电站的重量则有上万吨。即使使用新的材料，质量降低到1/10，也需要完成数千吨航天器部件的研制、发射、在轨组装和测试。
实际情况是，中国规划在2014年首装负荷为20-25吨级的运载火箭，预计在未来10-15年完成上百吨级负荷的运载火箭的研发和运用。
[21世纪经济报道]